本公开涉及电流互感器，尤其涉及一种掺杂光子晶体光纤的集成化光纤电流互感器。
背景技术：
1、为了满足时代发展的需要，我国正在大力建设以特高压输电线为骨干、智能变电站为核心、数字化通信为手段、经济运行为目标的安全可靠优质智能电网。智能电网主要通过先进的传感测量技术对电力系统进行自动监测和控制，实现电力资源的合理分配，其中，电流传感器是智能电网的关键设备，起到电流监测、电力分配、继电保护等作用。传统的电磁式电流传感器(cs)存在暂态测量精度低、非线性和动态范围小、绝缘安全性差、体积大不易安装等缺陷，因此全光纤电流传感器(afocs)应运而生。
2、实际应用过程中，全光纤电流传感器(afocs)的测量准确度和灵敏度受外界环境温度影响较大，当外部环境温度发生变化时，传感光纤中会产生线性双折射，影响由电流引起的偏振态变化的检测；此外光线结构的非理想化对称以及外力挤压、弯曲等也会引起光纤中产生线性双折射。现有的光纤电流互感器仍然存在体积大、且无法满足对测量灵敏度和环境适应性的要求。
3、因此，如何设计一种轻量型和小体积的结构，以及提高可靠性、测量灵敏度和环境适应性是一个关键的问题。
技术实现思路
1、本公开提供了一种掺杂光子晶体光纤的集成化光纤电流互感器，解决了传统光纤电流互感器现有的光纤电流互感器仍然存在体积大、且无法满足对测量灵敏度和环境适应性的要求、以及测量精度稳定性差等技术问题。本公开提供一种适用于全光纤电流传感器的高verdet常数的光子晶体光纤设计方案，有利于提高全光纤电流传感器的测量灵敏度和环境适应性；通过对光纤电流互感器的传感部分和光学器件部分进行了优化，采用光子晶体光纤，获得比普通光纤更强的线性双折射抑制能力，提升系统传感的精度稳定性；通过对光纤掺杂稀土离子增大光纤材料的费尔德系数，提升系统传感的测量灵敏度；采用集成光学芯片，减小了系统体积重量，提高可靠性，为后续光纤电流传感器实际应用提供了参考。
2、根据本公开的第一方面，提供了一种掺杂光子晶体光纤的集成化光纤电流互感器，包括：sld光源、pin-fet探测器、片上集成光学芯片、保偏延迟光纤、λ/4波片、传感头、信号处理单元；其中，
3、所述传感头包括：传感光纤和光纤反射镜，所述传感光纤缠绕在被测通电导体周围；
4、所述片上集成光学芯片内集成有plc光分路器、y波导、保偏耦合器；
5、所述sld光源发出的光束输入给所述plc光分束器一端，经过分束后分成第一光束和第二光束；所述第二光束输出至所述pin-fet探测器；所述第一光束经过所述y波导起偏形成线偏振光，并经45°偏转分解成x轴线偏振光和y轴线偏振光，所述x轴线偏振光和所述y轴线偏振光分别经过所述保偏耦合器后以正交模式依次传输进入保偏延迟光纤、所述λ/4波片和所述传感头，在所述传感光纤内受法拉第磁光效应作用产生相位差，然后经所述光纤反射镜反射后，携带相位信息的两束光信号沿原路返回至所述plc光分束器处，经过分束后形成的第三光束与所述第二光束发生干涉后耦合进入所述pin-fet探测器中并且线性地转换成光强电压信号；
6、所述信号处理单元，用于控制所述y波导实现相位调制，以及接收所述pin-fet探测器输出的所述光强电压信号并且通过测量相干的两束光，得出所述导线中的电流值。
7、进一步的，其中，所述传感头的所述传感光纤采用掺杂光子晶体光纤。
8、进一步的，其中，
9、所述片上集成光学芯片与所述保偏延迟光缆的一端相接；
10、所述保偏延迟光缆的另一端与所述λ/4波片连接；
11、所述λ/4波片的另一端与所述传感头的传感光纤熔接。
12、进一步的，其中，所述pin-fet探测器的光强电压信号输出端与信号处理单元连接，信号处理单元输出方波和阶梯波的叠加信号再传输回相位调制器；
13、所述相位调制器中光的相位差满足sin4(v·n·i)≈4vni，且4v·n·i≤0.5°～1°，v表示verdet常数，n表示缠绕所述导线的光纤圈数，i表示所述导线中的电流值。
14、进一步的，其中，所述掺杂光子晶体光纤为掺杂稀土离子的光子晶体光纤。
15、进一步的，其中，选用费尔德常数大于一定数值的磁光玻璃拉制成光纤作为传感头的传感光纤。
16、进一步的，其中，所述相位调制器为y波导；并且利用光电芯片设计技术将所述plc光分路器、所述相位调制器、所述保偏耦合器进行一体化集成为所述片上集成光学芯片。
17、进一步的，其中，所述λ/4波片是全光学波片，用于把线偏光转变成圆偏光。
18、进一步的，其中，所述保偏延迟光纤两端与保偏耦合器和λ/4波片的连接方式采用跳线连接或者熔接。
19、与现有技术相比，本公开上述一个或多个技术方案，至少具有如下有益效果：
20、1、提供一种适用于全光纤电流传感器的高verdet常数的光子晶体光纤设计方案，采用此种光纤绕制电流传感器的敏感环路，有利于提高全光纤电流传感器的测量灵敏度和环境适应性；提高系统测量灵敏度、精度稳定性及可靠性；
21、2、本公开采用集成光学芯片，减小了系统体积重量，提高可靠性，为后续光纤电流传感器实际应用提供了参考；
22、3、采用超辐射发光二极管(sld)作为光源，能够提高光纤电流互感器在测试电流大小的精度和敏感性；sld的低的相干性，即短的相干长度，以避免系统中背向反射、散射的影响；
23、4、通过对光纤掺杂稀土离子增大光纤材料的费尔德系数，能够提升系统传感的测量灵敏度。
24、应当理解，
技术实现要素：
部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
1.一种掺杂光子晶体光纤的集成化光纤电流互感器，特征在于，包括：sld光源(1)、pin-fet探测器(2)、片上集成光学芯片(3)、保偏延迟光纤(4)、λ/4波片(5)、传感头(6)、信号处理单元(7)；其中，
2.根据权利要求1所述的光纤电流互感器，其中，
3.根据权利要求1或2所述的光纤电流互感器，其中，
4.根据权利要求1所述的光纤电流互感器，其中，
5.根据权利要求4所述的光纤电流互感器，其中，所述掺杂光子晶体光纤为掺杂稀土离子的光子晶体光纤。
6.根据权利要求5所述的光纤电流互感器，其中，
7.根据权利要求1所述的光纤电流互感器，其中，
8.根据权利要求1所述的光纤电流互感器，其中，
9.根据权利要求1所述的光纤电流互感器，其中，
