光学技术应用于传统的电流检测中的最终发展目标是全光纤电流互感器,因能够弥补电磁式电流互感器的诸多缺点而迅速得到广泛的关注。但是,全光纤电流互感器也存在一些问题使其尚无法实用化,论文针对促进其实用化的关键技术展开研究。本论文聚焦于全光纤电流互感器关键的理论和技术,针对解决阻碍其实用化的测量灵敏度低和长期运行稳定性差这两个主要问题展开研究。对于提高测量灵敏度,论文通过改善传感头磁光介质的性能进行解决;对于长期运行稳定性差,设计了薄膜型传感头结构、引入了非环绕法监测电流方案、实现了光纤环形腔式光路系统,从而实现了系统真正意义上的全光纤化,提高了运行稳定性。论文在上述方面开展了较全面而系统的理论与实验研究工作,探索从本质上解决这些问题的方法。工作的主要内容包括三个方面:首先,针对解决全光纤电流互感器测量灵敏度低的本质途径—改善传感介质的磁光性能出发,提出并实现了利用Bi-GdYIG作为磁光传感介质的方案。通过第一性原理计算出在掺杂原子百分比Bi为30%、Gd为15%的钇铁石榴石(Y₃Fe₅O₁₂,YIG)情况下,掺杂材料光学性质的变化与纯YIG有相同的规律,为在Bi-GdYIG靶材与薄膜的制备中掺杂比例的选择提供了理论依据。其次,实现了掺杂比Bi为30%、Gd为15%的Bi-GdYIG磁光材料在玻璃衬底上镀膜的实验方法,在此基础上提出并实现了一种基于微纳光纤结构的磁光薄膜型传感头方案,解决了全光纤电流互感器由于受到外界震动等因素造成的长期运行稳定性差的问题。该方案从传感头结构改进出发,结合目前全光纤电流互感器中普遍采用的传感光纤多次环绕待测电流带来的系统不稳定,提出并实现了一种基于微纳光纤设计和磁光薄膜型结构进行改进传感头方案。该方案基于光的全反射理论,以光信号多次通过磁光薄膜的形式,使传感头一次经过待测电流,避免了传感光纤多次环绕待测电流带来的系统不稳定。在该方案实现过程中,通过在微纳光纤的纤芯上镀膜Bi-GdYIG之后,再镀膜金属粒子的方式,实现光信号多次通过磁光介质Bi-GdYIG,代替传感光纤环绕待测电流。方案达到了非环绕法监测电流的目的,进而提高了系统抗外界震动等干扰的能力,提升了系统稳定性。并且,光信号多次通过传感介质的方式,弥补了薄膜型传感头由于磁光介质厚度减小带来的测量灵敏度降低的问题。同时,基于实现的Bi-GdYIG磁光材料镀膜在玻璃衬底上的实验结论,完成了Bi-GdYIG磁光材料镀膜在微纳光纤上的传感头制作,该传感头结构使光纤电流互感器真正实现了全光纤化,进一步保证了系统的稳定性。最后,在薄膜型Bi-GdYIG微纳光纤传感头的基础上,提出了环形衰荡结构全光纤电流互感器系统方案。由于环形结构的引入,在保证薄膜型传感头测量稳定性的同时,进一步提高了测量灵敏度。在该方案中,首先基于琼斯矩阵的方法系统的分析了直通式、反射式结构的光路系统理论模型,并利用Optisystem软件建立了这两种结构的全光纤电流互感器系统结构模型,分析了不同光路结构下系统的测量灵敏度,并进行了实验验证。通过分析表明,直通式结构具有长期运行稳定性好的优点、反射式结构具有测量灵敏度高的优势。基于理论和实验得出的直通式结构长期运行稳定性好但测量灵敏度低、反射式结构测量灵敏度高但稳定性低的特点,改进性提出了光纤环形衰荡结构的全光纤电流互感器系统,该系统在直通式结构的基础上通过引入光纤环,既具有直通式的传输特点,又通过光纤环实现了与反射式相同的传输规律。最后,通过实验验证了该光纤环形衰荡结构的全光纤电流互感器系统的可行性。论文从理论和技术角度出发,证实了以Bi-GdYIG薄膜的微纳光纤为传感头、光纤环形腔结构为系统光路的全光纤电流互感器方案,能够解决目前光学电流互感器实用化过程中的测量灵敏度低和由于外界震动等因素造成的长期运行稳定性差问题,为全光纤电流互感器实用化提供了一种新的解决方案。