[發明專利]一種用于受激布里淵光纖陀螺的光路結構

無效

• 申請號: 200910238528.1
• 申請日: 2009-11-27
• 公開（公告）號: CN101706280A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 歐攀;林志立;馮麗爽;賈豫東;李沐華;劉惠蘭;張春熹
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 李有浩

技術領域

本發明涉及一種光纖陀螺儀，更特別地說，是指一種適用于用作光纖陀螺儀的光路結構。

背景技術

光纖陀螺儀是一種全固態、真正靜音的陀螺，依據對處理信息的不同可以分為光路結構和電路結構，光路結構與電路結構之間采用一個光電探測器實現連接。光纖陀螺儀是一種具有可靠性高、壽命長、動態范圍寬、抗沖擊振動、體積小、重量輕并適合于大批量生產等特點，可達到很高的精度，已成為各類慣性系統首選的慣性儀表。

專利申請公開號為CN?101067556A，公開日為2007年11月7日中公開了一種四頻差動布里淵光纖陀螺，該光纖陀螺利用泵浦光的偏頻技術解決頻率鎖定和旋轉方向的判斷問題，并且利用四頻差動檢測技術消除了由偏頻不穩定給系統帶來的誤差。

近來，由于光纖通信和光纖傳感相關領域技術的發展，窄帶光源、特種光纖等技術和器件的相繼突破，給新型受激布里淵光纖陀螺技術的突破帶來了契機。在受激布里淵光纖陀螺的窄帶激光光源方面。受激布里淵光纖陀螺最初采用波長0.633μm的He-Ne激光器作為光源。但是He-Ne激光器增益介質為氣體，抗沖擊和振動能力較差。而后也有采用波長1.32μm的Nd:YAG(摻釹釔鋁石榴石)激光器作為光源，但Nd:YAG激光器體積較大，不太適合于小型化陀螺的實際應用需求。

發明內容

本發明的目的是提出一種受激布里淵光子晶體光纖陀螺的光路結構，該光路結構利用窄線寬激光信號在光子晶體光纖中的受激布里淵散射的機理，實現了正反兩路受激布里淵散射信號在光子晶體光纖環諧振腔中的Sagnac效應；采用全光纖聲光移頻器來獲得固定頻偏，從而消除了受激布里淵光纖陀螺中的頻率鎖定，并能夠判別旋轉方向。

本發明是一種受激布里淵光子晶體光纖陀螺的光路結構，該光路結構包括有窄線寬摻鉺光纖激光器、A耦合器、聲光移頻器、A光纖環行器、A偏振控制器、B耦合器、可變衰減器、B光纖環行器、B偏振控制器、C耦合器和光子晶體光纖諧振腔。

窄線寬摻鉺光纖激光器的尾纖與A耦合器的a端口連接；

A耦合器的a端口與窄線寬摻鉺光纖激光器的尾纖連接，A耦合器的b端口與聲光移頻器的入纖連接，A耦合器的c端口與可變衰減器的入纖連接；

聲光移頻器的尾纖與A光纖環行器的a端口連接；

A光纖環行器的a端口與聲光移頻器的尾纖連接，A光纖環行器的b端口與A偏振控制器的一端連接，A光纖環行器的c端口與C耦合器的a端口連接；

A偏振控制器的一端與A光纖環行器的b端口連接，A偏振控制器的另一端與B耦合器的a端口連接；

B耦合器的a端口與A偏振控制器的另一端的連接，B耦合器的b端口與B偏振控制器的另一端連接，B耦合器的c端口和d端口連接在光子晶體光纖諧振腔的高非線性光子晶體光纖的兩端上；

可變衰減器的入纖與A耦合器的c端口連接，可變衰減器的尾纖與B光纖環行器的a端口連接；

B光纖環行器的a端口與可變衰減器的尾纖連接，B光纖環行器的b端口與B偏振控制器的一端連接，B光纖環行器的c端口與C耦合器的b端口連接；

B偏振控制器的一端與B光纖環行器的b端口連接，B偏振控制器的另一端與B耦合器的b端口連接；

C耦合器的a端口與A光纖環行器的c端口連接，C耦合器的b端口與B光纖環行器的c端口連接，C耦合器的c端口與光電探測器的信號輸入端連接。

本發明的一種受激布里淵光子晶體光纖陀螺的光路結構優點在于：

該方案與之前的受激布里淵光纖陀螺方案相比，具有以下技術優勢：

1)采用高非線性光子晶體光纖構成光纖環諧振腔。一方面增強了受激布里淵散射效應，使得光纖陀螺的靈敏度提高；一方面光纖環長度的減少，降低了外界的熱和機械應力對光纖環偏振態的影響，提高了光纖陀螺的穩定性。

2)采用窄線寬單頻單偏振光纖激光器作為光源，其線寬不到1kHz，遠遠小于布里淵增益的帶寬10MHz，因此可以獲得很高的布里淵增益。此外窄線寬單頻單偏振光纖激光器還具有輸出功率大、頻率穩定、偏振度高的特點，有利于獲得穩定的受激布里淵拍頻信號

3)采用全光纖聲光移頻器來獲得較大的固定頻偏，從而消除受激布里淵光纖陀螺中的頻率鎖定，并能夠判別旋轉方向。

4)信號處理上將聲光移頻器驅動信號源作為參考信號引入信號處理過程中。一方面可以減小聲光移頻器的頻率抖動對受激布里淵光纖陀螺精度的影響；另一方面也可以對聲光移頻器驅動信號進行適當的調制，采用先進的信號處理方法提高受激布里淵光纖陀螺的測量精度。