基于Pockels效应原理, 分别对交直流混合强电场传感器中的电光传感单元和电场调制机构进行了设计与测试。对电光传感单元结构进行合理设计, 选取并制备相关器件。搭建试验平台, 试验结果表明电光传感单元输入输出具有良好的线性度, 对电场波形的变化具有快速的响应且频率特性良好, 其性能满足测量调制后电场波形的需求。利用电光传感单元和电场调制机构组建传感器, 并测量了交直流混合强电场响应。

为了抵消自然双折射引起的Pockels电场传感器的工作点漂移, 设计了一种基于波长控制的铌酸锂晶体强电场传感器。设计的传感器系统包括: 可调谐激光器、Pockels传感器、微控制单元及光电探测器。采用微控制器控制可调谐激光器的输出波长, 使传感器具有π的固有相位偏置, 即使传感器工作在线性区。仿真结果表明: 当设计的传感器晶体长度大于0.45mm时, 在1530 ~1565nm范围内可以找到使传感器工作在线性区的工作波长。最后结合传感器最大可测电场与半波电场之间的关系Emax≈0.3Eπ, 得出传感器晶体长度为6.32mm, 光沿z方向传播, x方向加电场, 传感器最大可测电场为1000kV/m, 此时调谐传感器的工作波长为1546.1nm可以使传感器工作在线性区。

基于Pockels效应的光学电压传感器(Optical Voltage Transducer, OVT), 运行中不可避免地存在震动、元器件连接的老化与热胀冷缩等问题, 导致光学器件的相互位置产生偏移, 进而影响电光晶体的内电场分布。文中以基于会聚偏光干涉原理的110 kV纵向调制的OVT为例, 进行了仿真分析与实验研究, 发现当入射光发生±0.5°的偏移或电光晶体发生±1°的偏移时, 分别引入约0.107%和0.124%的电场积分误差。由于OVT 必须满足0.2%的准确度要求, 上述影响不容忽视。为此提出了介质包裹法, 将Al2O3陶瓷包裹在电光晶体外部, 使电场积分误差分别降低至0.001%和0.003%。实验与应用的情况表明, 介质包裹法简单、实用、有效。

针对现有光纤电压传感器结构复杂、调整难度大、温度稳定性差、光功率损耗大及电压引入不便等问题，提出一种基于全偏振态检测且无需起偏器与检偏器的光纤电压传感器.传感器只含有自聚焦透镜、Bi4Ge3O12晶体以及全反射镜等3个主要元件，器件少，结构简单，对准较容易.介绍了全偏振态检测系统光路，采用分振幅法检测偏振态，具有快速响应、算法简单等优点.计算得出了偏振态、离线电场与被测电压之间的公式.进行了悬挂式高压试验，试验中的传感器上无电极，也无需接地，不但省去了昂贵的绝缘子，而且增大了传感器的量程.试验结果表明，在室温条件下0～10 kV工频交流电压范围内，该传感器具有良好的线性关系，证明了该结构的可行性.

通过引进电光λ/4波片的Jones矩阵,阐明了用脉冲控制的电光波片构成的光学直流电压传感器的敏感特性;该传感器结构把被测量的直流电压信号转换成了交流脉冲控制的电压信号,因此输出电压信号对电磁干扰不敏感,且消除了输入光强波动的影响;双光路的输出结构消除了温度变化引起的干扰双折射的影响.用该传感器对-500～500V的直流电压进行了测量,其非线性误差在±0.5%以内,实验结果表明,该传感器结构是可行的.

采用基于Pockels效应的高压电场测量方法，建立了电光效应电压测量系统。从理论上分析了单片BGO晶体测量电压的极限，提出了多片BGO晶体间隔排列测量高压的解决方案。通过引入虚拟仪器技术，以Labview作为软件开发平台编写软件程序和对采集信号进行处理与分析，提高了系统的稳定性和准确性，取得了良好的效果。

用电光调制衰减全反射光谱技术研究了C60与花生酸混合的LB单分子膜的Pockels(普克尔)效应。测量得到C60 LB膜的二阶非线性光学系数χ(2)(-ω;ω,0)=0.5×10-12 m/V(1.3×10-9 esu)。这一结果与用光学二次产生测量C60热蒸发膜的χ(2)(-2ω;ω,ω)同一数量级。并利用单分子层模型计算了C60分子的超极化率为β=1.1×10-30 esu。