[發明專利]一種短環光纖陀螺儀

無效

• 申請號: 200910096123.9
• 申請日: 2009-02-12
• 公開（公告）號: CN101476890A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 王冬云;佘玄;蘇曉武;劉承
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 杜 軍

技術領域

本發明涉及光纖陀螺儀，特別是一種采用中低精度幾百米的光纖環長和特殊的光學系統達到中高精度指標的短環光纖陀螺儀的設計，屬于光纖傳感技術領域。

技術背景

光纖陀螺儀作為新一代慣性導航系統的關鍵角度傳感器，因其無可比擬的抗沖擊、抗干擾、高精度、大動態而備受關注，發展迅速。其應用范圍越來越廣泛，精度越來越高。常規增加光纖陀螺精度的方法是增加光纖環的長度，隨著環長的增大，陀螺的動態范圍受到極大的限制，帶寬也隨之下降。更為重要的是環長到1公里以上后，光纖環的繞制將變得復雜而耗時，并且由于繞制缺陷產生的非互易性將成倍放大陀螺對諸如溫度、振動等環境敏感度，從而產生嚴重的環境適應性問題。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種短環光纖陀螺儀，有效解決了常規高精度光纖陀螺的制作復雜和環境敏感性問題。

本發明包括寬譜光源、第一耦合器、Y波導、第二耦合器、第三耦合器、光纖環、探測器。寬譜光源與第一耦合器一端的輸入端口連接，探測器與第一耦合器一端的輸出端口連接，第一耦合器另一端的一個端口與Y波導的單端端口連接。Y波導的雙端端口中的一個端口與第二耦合器一端的一個端口連接，Y波導的雙端端口中的另一個端口與第三耦合器一端的一個端口連接，第二耦合器一端的另一個端口與第三耦合器一端的另一個端口連接。第二耦合器另一端的一個端口與光纖環的一端連接，第三耦合器另一端的一個端口與光纖環的另一端連接，第二耦合器、第三耦合器和光纖環構成組合光纖環。第一耦合器另一端的另一個端口、第二耦合器另一端的另一個端口、第三耦合器另一端的另一個端口的光纖打結。

所述的第一耦合器、第二耦合器和第三耦合器為寬帶耦合器，采用方向耦合器或波導耦合器，其中第一耦合器的耦合比為50∶50，第二耦合器、第三耦合器的耦合比為1∶n-1(n為光在組合光纖環中繞的圈數，按照所需精度要求設定，n≥2)；光纖環的光纖長度為100～1000米。

本發明采用中低精度幾百米的光纖環長，采用特殊的光學系統達到上千米中高精度的指標。有效提高了常規高精度光纖陀螺的制作復雜和環境敏感性問題。雖然在本發明中，光在組合光纖環中傳播時損耗較大，光每經過一次第二耦合器和第三耦合器都會損耗掉一部分能量，但是目前探測器已經能探測到μW量級的信號，只需要光源為mW量級就可以了，目前mW量級的光源已經比較容易獲得，這樣以能量的損耗換取陀螺的高精度是可行而且值得的。

本發明相比常規光纖陀螺儀，其具有更大的動態范圍和帶寬，更為重要的是，光纖環的繞制將變得簡單而且省時，大大降低了由于環的繞制缺陷產生的非互易性相差，提高了陀螺對諸如溫度、振動等環境的適應性。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是具體實施例中一條具體光路圖；

圖3是具體實施例中另一條具體光路圖。

具體實施方法

如圖1所示，一種短環光纖陀螺儀包括寬譜光源1、第一耦合器2、Y波導3、第二耦合器4、第三耦合器5、光纖環6、探測器7。

寬譜光源1與第一耦合器2一端的輸入端口2-1連接，探測器7與第一耦合器2一端的輸出端口2-2連接，第一耦合器2另一端的一個端口2-3與Y波導3的單端端口連接。Y波導3的雙端端口中的一個端口與第二耦合器4一端的一個端口4-1連接，Y波導3的雙端端口中的另一個端口與第三耦合器5一端的一個端口5-1連接，第二耦合器4一端的另一個端口4-2與第三耦合器5一端的另一個端口5-2連接。第二耦合器4另一端的一個端口4-3與光纖環6的一端連接，第三耦合器5另一端的一個端口5-3與光纖環6的另一端連接，第二耦合器4、第三耦合器5和光纖環6構成組合光纖環。第一耦合器2另一端的另一個端口2-4、第二耦合器4另一端的另一個端口4-4、第三耦合器5另一端的另一個端口5-4的光纖打結，讓光損耗掉。

該光纖陀螺儀中，第一耦合器、第二耦合器和第三耦合器為寬帶耦合器，采用方向耦合器或波導耦合器，其中第一耦合器的耦合比為50∶50，第二耦合器、第三耦合器的耦合比為1∶n-1(n為光在組合光纖環中繞的圈數，按照所需精度要求設定，n≥2)；光纖環的光纖長度為100～1000米。