采用微波技术探测的掺铽光纤布拉格光栅，用于实现超灵敏的电流检测，并具有很强的抗干扰能力

《Optics & Laser Technology》：Microwave-interrogated Tb-doped fiber bragg grating for ultrasensitive current sensing with strong disturbance immunity

　　

袁莉|Kate Z. Shi|周斌

摘要

本研究提出了一种超灵敏的电流传感器，该传感器采用掺铽（Tb）的光纤布拉格光栅（FBG），并通过微波光子技术进行检测。掺铽显著提高了Verdet常数，并通过圆偏振效应增强了对磁场的灵敏度。此外，微波检测方法能够精确检测FBG中由磁场引起的微小波长分裂现象，而常见的外部干扰会导致分裂波长的同时移动，在微波频域中这些移动是无法检测到的，从而确保了极佳的噪声抑制能力。本文对FBG反射光谱的分裂现象进行了理论分析，并设计并实现了一个微波解调系统来实验验证这一概念。同时研究了调制频率（从100 MHz到600 MHz）与相对误差之间的关系；还详细考察了传感器对环境变化的鲁棒性，结果表明：在温度变化范围为60°C至-20°C的情况下，该传感器在检测kA级电流时仍具有高灵敏度，且相对误差始终保持在±0.2%以内。