[發明專利]一種低標度因數誤差的光纖陀螺

有效

• 申請號: 201310388750.6
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103438882A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 石立超;鄭吉兵;于洪濤;袁盛艷;張望
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業導航與控制技術研究所
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本發明涉及一種光學陀螺儀表，特別涉及一種采用光源波長控制回路，從而降低光纖陀螺標度因素誤差的干涉型光纖陀螺儀表。

背景技術

光纖陀螺是一種以薩格奈克效應為原理的全固態光學陀螺。光纖陀螺白1976年首次面世以來就得到了飛速的發展，到目前為止，已經在很多領域完全取代了傳統的機械陀螺，成為現代導航領域的主流器件。

光纖陀螺中一個重要的參數是標度因數線性度。在很多的應用場合，要求光纖陀螺在一個比較大的動態范圍內都能夠正常工作，即在大角速率下具有同樣的精度，這就要求標度因數具有良好的穩定性。標度因數是薩格奈克相移與轉速的關系，表示為：

φs=2πLDλ‾cΩ=KSFΩ---(1)]]>

其中：是光源的平均波長，c是真空中的光速，L是光纖環長度，D是光纖環直徑，而就是光纖陀螺的標度因數。

從式(1)中可以看出，光纖陀螺的標度因數與光纖環長度L，光纖環直徑D和光源平均波長有關。L和D與石英的熱膨脹系數有關，通常小于1ppm/℃的變化；而則變化得更為劇烈，以光纖陀螺中通常使用的超輻射發光二極管(SLD)為例，其隨溫度漂移的典型值為400ppm/℃，隨驅動電流漂移的典型值為40ppm/mA。在對光源進行溫控和采用穩定的恒流源驅動可以實現100ppm左右的中等精度，而要實現幾個ppm的高精度，則需要對其進行特殊的波長控制才可能實現。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種低標度因數誤差的光纖陀螺，以提高光源平均波長的穩定性，降低光纖陀螺的標度因數誤差。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種低標度因數誤差的光纖陀螺，該光纖陀螺包括寬譜光源1、第一探測器2、第一耦合器3、集成光學調制器4、光纖環5和寬譜光源平均波長檢測光路13，其中：寬譜光源1發出的光經過第一耦合器3分成兩等份，其中一份光通過集成光學調制器4進入光纖環5，光在光纖環5中傳輸一圈之后再依次經過集成光學調制器4和第一耦合器3進入第一探測器2，實現光纖陀螺對轉速的傳感；其中另一份光進入寬譜光源平均波長檢測光路13，實現對寬譜光源1的平均波長的檢測以及反饋控制，達到穩定寬譜光源1的平均波長的目的，從而實現低標度因數噪聲的光纖陀螺。

上述方案中，所述寬譜光源平均波長檢測光路13包括第二耦合器6、第一光開關7、第一窄帶光學濾波器8、第二光開關9、第二窄光學帶濾波器10、第三耦合器11和第二探測器12，其中：白第一耦合器3分出的光進入第二耦合器6，第二耦合器6的兩個輸出端分別與第一光開關7和第二光開關9相連，第一光開關7的輸出與第一窄帶光學濾波器8的輸入相連，第二光開關9的輸出與第二窄帶光學濾波器10的輸入相連，第一窄帶光學濾波器8和第二窄帶光學濾波器10的輸出分別與第三耦合器11的兩個輸入端相連，第三耦合器11的輸出接入第二探測器12的輸入，第二探測器12的輸出用于控制寬譜光源的中心波長。

上述方案中，白第一耦合器3分出的光經過第二耦合器6后再次被分成兩等份，其中一份經過由第一光開關7和第一窄帶光學濾波器8組成的光路，其中另一份則經過由第二光開關9和第二窄帶光學濾波器10組成的光路；這兩個光路的輸出經過第三耦合器11后進入第二探測器12；通過周期性的控制第一光開關7和第二光開關9的通斷實現對光譜信號的調制，通過解調第二探測器12的信號來得到誤差信號，誤差信號的大小和正負用于判斷寬譜光源平均波長移動的大小和方向，最終通過反饋控制寬譜光源1的平均波長來保持誤差信號為0，從而實現穩定寬譜光源1的平均波長的穩定。

上述方案中，所述第一耦合器3、第二耦合器6和第三耦合器11是單模光纖耦合器或保偏光纖耦合器。