隨著“十三五”期間國家對建設智能電網(wǎng)的大力推廣，以及一帶一路發(fā)展戰(zhàn)略地穩(wěn)步推進,推動了構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)的進程以及低能耗冶金等行業(yè)的迅速發(fā)展。這些行業(yè)的飛速發(fā)展，對特高壓、大電流的準確測量提出了日益迫切的需求。基于Faraday磁光效應的光纖電流互感器因具有測量準確度高，頻帶寬，動態(tài)范圍大，絕緣簡單，安裝靈活等優(yōu)勢，在大電流測量領域具有十分廣闊的應用前景。同時，由于現(xiàn)場應用環(huán)境的復雜性，除了需具有足夠高的測量準確度外，光纖電流互感器還應具備優(yōu)良的溫度性能和抗振能力。對于電解冶金領域超大電流的測量，電流互感器還應滿足柔性安裝，測量精度對環(huán)路形狀、母線偏心、雜散磁場干擾敏感度低等要求。基于以上背景，長飛光纖光纜股份有限公司（以下簡稱長飛公司）推出了光纖電流互感器用特種光纖——旋轉(zhuǎn)光纖。作為光纖電流互感器的核心部件，旋轉(zhuǎn)光纖保證了光纖電流互感器的實際應用需求。

旋轉(zhuǎn)光纖是一種特殊保偏光纖，通過光纖的軸線旋轉(zhuǎn)引入圓雙折射，和光纖本身的高線性雙折射共同形成橢圓雙折射。該類光纖在旋轉(zhuǎn)周期足夠小的情況下，具備很好的圓偏振保持能力。同時，由于光纖存在很高的內(nèi)應力，因此保留了保偏光纖很好的抗外部干擾和內(nèi)部缺陷的能力，可以從本質(zhì)上提升光纖電流互感器的環(huán)境適應性，保證互感器滿足實際應用需求，適用于全光纖電流互感器的應用，是目前最具前景的研究方向。

1、旋轉(zhuǎn)光纖保圓機理

光纖的基模有兩個偏振態(tài)，設它們的傳播常數(shù)（即波數(shù)，β=2π·neff/λ）分別為β1和β2，圓偏振保持要求β1≈β2。雙折射光纖中兩個偏振態(tài)的傳播常數(shù)之差Δβ（即β1-β2）較大（即傳播速度相差較大），隨著傳播距離的增加，模式之間的延時差（對應相位差）線性增加。

圖1旋轉(zhuǎn)光纖保圓機理示意圖

采用離散的概念，旋轉(zhuǎn)光纖可以看作是一段長為四分之一旋轉(zhuǎn)周期的未處理的雙折射光纖切片連接另一段同樣的光纖，但主軸方向旋轉(zhuǎn)了π/2。這樣，這兩段光纖的模式延時可以完全抵消，如圖1所示。

這樣的旋轉(zhuǎn)光纖，局部是線偏振保持光纖，而整體是圓偏振保持光纖。旋轉(zhuǎn)周期越短，切片的長度就越短，局部的最大相位差越小，就越接近理想的圓偏振光。

2、旋轉(zhuǎn)光纖制備

旋轉(zhuǎn)光纖的制備方法通常分兩種：一是保偏光纖后處理，一是保偏應力棒在線旋轉(zhuǎn)拉絲。前一種方法雖然靈活，但由于涉及光纖涂覆層的剝除和再涂覆，難以保證光纖的機械可靠性。后一種方法類似普通保偏光纖的生產(chǎn)，通過預制棒直接拉絲、涂覆。既保證了光纖強度，也具備足夠段長的生產(chǎn)能力。

預制棒的超高速旋轉(zhuǎn)和光纖的超低速拉絲，對預制棒、旋轉(zhuǎn)拉絲塔及工藝控制而言，都極具挑戰(zhàn)性。目前國內(nèi)市場上銷售的旋轉(zhuǎn)光纖主要被國外供應商壟斷。國內(nèi)試點掛網(wǎng)的光纖型電流互感器產(chǎn)品絕大多數(shù)使用進口旋轉(zhuǎn)光纖。但進口旋轉(zhuǎn)光纖存在單價高，光纖段長受限，供貨批次和交期不受控等問題。

長飛公司，作為專業(yè)的光纖光纜設計及制造廠商，一直以來都密切關注和持續(xù)跟進電流互感器技術的發(fā)展，依托中國計量科學研究院牽頭的重大科學儀器專項《寬帶大電流測量儀開發(fā)與應用》，在常規(guī)光纖成熟的技術平臺上經(jīng)過多年積累，延續(xù)熊貓型保偏光纖生產(chǎn)工藝，依次攻克了a）高準直度（幾何、重心）的應力預制棒；b）高速旋轉(zhuǎn)拉絲塔的動態(tài)垂直精度和穩(wěn)定性；c）超低速拉絲的自動控制等工藝難題，形成了一整套具備長飛特色的旋轉(zhuǎn)光纖制備、測試平臺。在此基礎上推出的第一款高雙折射旋轉(zhuǎn)光纖SH1016-A具備5mm旋轉(zhuǎn)節(jié)距，段長≥500m，篩選張力可達100kpsi。相關產(chǎn)品得到行業(yè)權威應用單位的認可，性能達到國內(nèi)外領先水平。而長飛光纖光纜制備技術國家重點實驗室與中國電力科學院武漢分院的交流與合作，將為該特種光纖更好地服務于電力行業(yè)提供更加廣闊的研究平臺。