[發(fā)明專利]一種光纖陀螺消偏光路設計方法及其設計系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210331272.0
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN103674007A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設計）人: 謝良平;李瑞;王京獻;張斌;馬海全;萬洵
• 申請（專利權）人: 中國航空工業(yè)第六一八研究所
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

技術領域

本發(fā)明屬于光學設計技術，涉及一種高精度光纖陀螺的消偏光路設計方法及其設計系統(tǒng)。?

背景技術

光纖陀螺光路的偏振誤差抑制是光纖陀螺研制中的關鍵技術之一。由于陀螺光路中（尤其是光纖環(huán)）在制作過程中不可避免的引入了彎曲、扭轉(zhuǎn)以及繞制應力，造成輸入光波的偏振態(tài)在光路中無法保持，偏振態(tài)的變化引起干涉儀的輸出信號漲落，給陀螺性能造成影響。目前解決該問題的一個重要手段是采用保偏光纖環(huán)，并對輸入到光纖線圈內(nèi)的光波進行消偏或退偏。其中消偏方案使得光波的線偏振分量在光纖橫截面的各方向上統(tǒng)計性均勻分布，從而保證返回到環(huán)形干涉儀輸入端的兩束光波都有一半功率通過，達到避免信號漲落的目的。目前常采用的消偏方案是基于Loyt消偏器結構實現(xiàn)的。?

另一方面，在光纖陀螺中，為了盡量避免光源光譜寬度引入的噪聲影響，目前通常采用的是寬譜光源，主要是SLD和SFS光源兩種。尤其對于高精度光纖陀螺而言，SFS光源具有更高的功率和功率穩(wěn)定性，因此使用在絕大多數(shù)的高精度光纖陀螺中。?

但目前基于SFS光源的高精度光纖陀螺消偏光路設計仍存在一定的問題，主要是消偏光路的參數(shù)設計，具體表現(xiàn)為：（1）消偏結構的設計是以光信號的相干長度為基礎的，而對于SFS光源，由于光源結構設計的問題，其輸出光譜形狀通常為高斯形或者矩形，同時各只光源的光譜形狀之間也存在差異，因此如何準確確定每只光源的相干長度時存在一定困難；（2）如果已知光源的相干長度，如何其根據(jù)相干長度選擇消偏方案并且設計相應的消偏結構，是值得關注的問題。因此，基于上述因素，按照每一個光源的相干性來在線設計相應消偏方案是非常有意義的。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：提出一種能實現(xiàn)光纖陀螺消偏光路參數(shù)定量設計的設計系統(tǒng)。?

另外，本發(fā)明還提供一種光纖陀螺消偏光路的設計方法。?

本發(fā)明的技術方案是：一種光纖陀螺消偏光路設計系統(tǒng)，其包括光源光譜的測量模塊（1）、光源相干函數(shù)的計算模塊（2）、相干函數(shù)次相干峰和去相干長度的檢測模塊（3）、消偏輔助設計模塊（4），其中，所述消偏輔助設計模塊包括次相干峰位置模塊、去相干長度模塊、消偏光路結構模塊以及消偏光纖長度計算模塊、Y波導輸入端尾纖計算模塊、熔接角度計算模塊，所述相干峰位置模塊和去相干長度模塊連接與消偏光路結構模塊，而消偏光纖長度計算模塊、Y波導輸入端尾纖計算模塊、熔接角度計算模塊相互并列連接在消偏光路結構模塊上。?

所述消偏光纖長度計算模塊是根據(jù)光源的去相干長度和次相干峰位置進行計算的模塊，Y波導輸入端尾纖計算模塊是根據(jù)光源的去相干長度和次相干峰位置以及相應的消偏光纖長度進行計算的模塊，所述熔接角度計算模塊根據(jù)消偏光路光纖熔接點對光束消偏性能的要求來確定光纖熔接角度的模塊。?

所述消偏結構為Y波導前消偏結構，當光源的去相干保偏光纖長度△L小于次相干峰對應的保偏光纖長度m時，則消偏結構中保偏光纖（433）長度a=△L，Y波導入射端保偏尾纖（441）長度b=2△L，熔點（2）的熔接角度為45°+0.5。?

所述消偏結構為Y波導前消偏結構，當光源的去相干保偏光纖長度△L大于次相干峰對應的保偏光纖長度m時，各消偏光路的設計參數(shù)如下：?

保偏光纖（433）長度a=△L，Y波導入射端保偏尾纖（441）長度b=2△L，后端熔點（432）的熔接角度為45°或者所述消偏結構為Y波導前消偏結構，當光源的去相干保偏光纖長度△L大于次相干峰對應的保偏光纖長度m時，保偏光纖（433）長度a=△L，Y波導入射端保偏尾纖（441）長度b=2△L，后端熔點（432）的熔接角度為45°。?

所述消偏結構為輔助光源后消偏結構或光源后加波導前共同消偏結構。?

一種光纖陀螺消偏光路設計方法，其具體步驟如下：?

步驟1：測量光譜?

測量光源光譜曲線，并數(shù)字化存儲；?

步驟2：計算相干函數(shù)?

對于采集到的光譜信息，計算光源的相干函數(shù)，得到光源的相干函數(shù)曲線；?

步驟3：獲取次相干峰位置和去相干長度對應的保偏光纖長度?

根據(jù)步驟1和步驟2得到光源的相干函數(shù)曲線，確定次相干峰的位置，得到次相干峰對應的相干長度m_s，通過保偏光纖的傳播常數(shù)△n得到次相干峰對應的保偏光纖長度m=m_s/△n；同時，根據(jù)去相干的定義，得到光源的去相干長度△L_s，通過保偏光纖的雙折射率得到光源的去相干保偏光纖長度△L=△L_s/△n；?