[發明專利]一種采用雙向全互易耦合光電振蕩器的角速度檢測方法

有效

• 申請號: 201310449584.6
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN103471579A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 宋開臣;于晉龍;葉凌云
• 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 33200
• 代理人: 周烽

1.一種采用雙向全互易耦合光電振蕩器的角速度檢測方法，其特征在于，該方法能夠實現雙向諧振光載微波陀螺的角速度連續測量，所述光載微波陀螺包括980nm泵浦激光器（1）、第一980/1550波分復用器（2）、保偏摻鉺光纖（3）、第二980/1550波分復用器（4）、控制光引出線（5）、光濾波器（6）、45°旋光鏡（7）、偏振分束/合束器（8）、第一電光調制器（9）、第二電光調制器（10）、第一光纖耦合器（11）、第二光纖耦合器（12）、差頻檢測和信號處理電路（13）、光纖環形腔（14）、90°連接器（15）、第一光電探測器（16）、第二光電探測器（17）、第一微波再生鎖模控制電路（18）、第二微波再生鎖模控制電路控制電路（19）、第一壓控振蕩器（20）、第二壓控振蕩器（21）等部分；

以偏振分束/合束器（8）為分界，整個光載微波陀螺結構分成了環路部分和線型腔部分，且以90°連接器（15）為分界，將環路部分的兩段光纖分別記作L1與L2；

光載微波陀螺的線型腔部分的光路具體為：驅動電流控制的激光器（1）輸出的光經過第一980/1550波分復用器（2）后送入保偏摻鉺光纖（3）放大，然后經過第二980/1550波分復用器（4）將光分成兩部分，一部分為控制光，由控制光引出線（5）引出，另一部分為工作光，繼續經過光濾波器（6）的濾波選頻以及45°旋光鏡（7）反射，將偏振態旋轉90°，進入偏振分束/合束器（8）的光為兩束偏振態正交的工作光（分別記作水平偏振態與垂直偏振態），并在環路部分形成順時針與逆時針兩個方向的諧振環路；

光載微波陀螺順時針諧振環路具體為：進入偏振分束/合束器（8）的垂直偏振態的光沿順時針方向（CW）經過第二電光調制器（10）（不調制），再通過第二光耦合器（12）進入光纖環形腔（14），然后經過90°連接器（15）將偏振方向改變90°，由垂直偏振光變為水平偏振光后經過第一光耦合器（11）分成兩束，其中一束經過第一電光調制器（9）調制后重新進入偏振分束/合束器（8）形成順時針方向的諧振環路；另一束送入第一光電探測器（16），將光信號轉換成微波信號，之后經過第一微波再生鎖模控制電路（18）及第一壓控振蕩器（20）反饋控制第一電光調制器（9）進行順時針諧振環路的頻率鎖定；

光載微波陀螺逆時針諧振環路具體為：進入偏振分束/合束器（8）的水平偏振態的光沿逆時針方向（CCW）經過第一電光調制器（9）（不調制）、第一光耦合器（11），然后經過90°連接器（15），將偏振方向改變90°，由水平偏振光變為垂直偏振光后進入光纖環形腔（14），然后經過第二光耦合器（12）分成兩束，其中一束經過第二電光調制器（10）調制后重新進入偏振分束/合束器（8）形成逆時針方向的振蕩回路；另一束送入第二光電探測器（17），將光信號轉換成微波信號，之后經過第二微波再生鎖模控制電路（19）及第二壓控振蕩器（21）反饋控制第二電光調制器（10）進行逆時針諧振環路的頻率鎖定；

該方法包括以下步驟：

步驟1：激光器（1）射出的水平偏振光經過第一980/1550波分復用器（2）送入保偏摻鉺光纖（3）放大后，再經過光濾波器（6）濾波選頻，然后經過45°旋光鏡（7）反射變成垂直偏振光，然后再通過光濾波器（6）、第二980/1550波分復用器（4）、保偏摻鉺光纖（3）、第一980/1550波分復用器（2）返回，之后進入偏振分束/合束器（8），并沿順時針方向依次進入第二電光調制器（10）、第二光耦合器（12）、光纖環形腔（14），然后經過90°連接器（15）變成水平偏振光，然后通過第一光耦合器（11）進入第一電光調制器（9）進行電光調制后重新送回保偏摻鉺光纖（3）放大，形成順時針方向的諧振環路；激光器（1）射出的垂直偏振光經過第一980/1550波分復用器（2）送入保偏摻鉺光纖（3）放大后，再經過光濾波器（6）濾波選頻，然后經過45°旋光鏡（7）反射變成水平偏振光，然后再通過光濾波器（6）、第二980/1550波分復用器（4）、保偏摻鉺光纖（3）、第一980/1550波分復用器（2）返回，之后進入偏振分束/合束器（8），并沿逆時針方向依次進入第一電光調制器（9）、第一光耦合器（11），然后經過90°連接器（15）變成垂直偏振光，然后再依次通過光纖環形腔（14）、第二光耦合器（12），之后進入第二電光調制器（10）進行電光調制后重新送回保偏摻鉺光纖（3）放大，形成逆時針方向的諧振環路；

步驟2：光載微波陀螺順時針諧振環路中的光經過第一光電探測器（16）將光信號轉換成微波信號，之后送入第一微波再生鎖模控制電路（18）進行鎖頻控制運算，然后通過第一壓控振蕩器（20）反饋控制第一電光調制器（9），從而將順時針諧振環路的振蕩頻率鎖定；光載微波陀螺逆時針諧振環路中的光經過第二光電探測器（17）將光信號轉換成微波信號，之后送入第二微波再生鎖模控制電路控制電路（19）進行鎖頻控制運算，然后通過第二壓控振蕩器（21）反饋控制第二電光調制器（10），從而將逆時針諧振環路的振蕩頻率鎖定；

步驟3：差頻檢測和信號處理電路（13）檢測順時針諧振環路與逆時針諧振環路的諧振頻率差Δf；

步驟4：通過以下公式，即可獲得旋轉角速度????????????????????????????????????????????????：

；

其中，S為環形光路包圍的面積，λ為微波振蕩中心頻率對應的波長，L為環形腔周長。