电流是监测电力系统状态的重要物理量之一。电力系统主要利用电磁式电流互感器（current transformer,CT）进行工频等低频电流测量。随着电力系统电压等级的上升,传统CT绝缘困难、磁饱和、铁磁谐振、动态响应慢等问题逐渐暴露,无法满足电力系统宽频高幅值电流的测量要求。对雷电流等高频暂态电流的测量主要采用罗氏线圈,但是其长期工作稳定性差。与CT和罗氏线圈相比,全光纤电流传感器（fiber optic current transformer,FOCT）具有绝缘性能好、抗电磁干扰、数字化输出以及无磁饱和等优点,适用于特高压电网的电流测量。目前对FOCT的研究主要集中在低频稳态电流,对高频暂态电流响应的研究较少;另外,FOCT对温度和振动等因素十分敏感,温度和振动产生的双折射效应严重制约了FOCT的实用化进程。因此,研究具有高温度和振动鲁棒性的宽频全光纤电流传感器对实现复杂环境下的宽频电流测量具有重要意义。为此,本文基于偏振调制型FOCT,根据法拉第效应和双折射效应互易性的不同,设计了一种在传感光纤末端耦合光纤偏振旋转器（fiber polarization rotator,FPR）的传感结构（记为FPR结构）。基于琼斯矩阵理论和法拉第效应建立FPR结构的数学模型,分析了该结构的鲁棒性和频带,研究了双折射效应和光纤偏振旋转器对FPR结构输出信号的影响。建立FPR结构的有限元仿真模型,分析了光纤偏振旋转器的作用机制,研究了该结构对双折射效应的抑制机制,仿真研究了不同双折射条件下的法拉第旋转角和偏振光x、y分量的相位差。基于所设计的结构,进行了线性度、频率响应、温度特性、振动特性和典型暂稳态电流响应等试验,重点研究了该结构的频率特性以及温度和振动鲁棒性等传感特性。在0-1800 A工频电流的作用下,FPR结构FOCT具有较好的输出响应,拟合线性度为0.997（基本偏振调制型FOCT为0.995）,电流灵敏度是基本偏振调制型结构的两倍。在10 Hz-5000 Hz的频率特性试验中,FPR结构的幅值比差不超过1.2%,最大相位差为1°。在-20℃到80℃的温度特性试验中,FPR结构的幅值比差为-1.7%～1.4%,总体波动小于2%,而基本偏振调制型结构的幅值比差波动更大,为-7.05%～9.75%。在振动特性试验中,选择了10 Hz、55 Hz和100 Hz三个振动频率,基本偏振调制型结构幅值比差最大为4.89%,而FPR结构低于0.72%。试验研究了所设计传感器对谐波、三角波、双指数波和退磁电流等非正弦电流的响应,波形相似度均大于0.996。在雷电流冲击响应试验中,选择了多种冲击电流波形,FPR结构的幅值测量误差小于3.29%,波形相似度大于0.997。因此,本文设计的全光纤电流传感器频带宽,能够覆盖雷电流,而且具有较好的温度和振动鲁棒性,能够实现复杂环境下的宽频高幅值电流测量,具有较好的工程应用潜力。