[發明專利]一種提高光纖陀螺光路中心波長穩定性的方法

在審

• 申請號: 201310675493.4
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN104713540A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 謝良平;萬洵;李瑞
• 申請（專利權）人: 中國航空工業第六一八研究所
• 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

本發明屬于光學設計技術，涉及一種提高光纖陀螺光路中心波長穩定性的方法。?

背景技術

光路裝配的質量，尤其是關鍵器件、關鍵部位光纖的盤繞會對陀螺的性能（如零偏穩定性、標度穩定性等）產生影響。經過實驗研究發現，當光路中光纖彎曲半徑過小時，載波光信號的中心波長會隨溫度的變化產生震蕩，并且光纖彎曲半徑越小，震蕩幅度越明顯。通常情況下，光源中心波長隨溫度的變化是線性的，可以通過補償的手段來減小甚至消除對陀螺標度因數的影響。但是由光纖彎曲造成的中心波長震蕩是無法補償的，因此限制了光纖陀螺標度因數的極限穩定性。?

另一方面，光纖陀螺未來發展的一個重要趨勢是高精度。對于高精度光纖陀螺，由于其對陀螺性能（尤其是標度穩定性）的苛刻要求，光路盤繞過程中光纖彎曲引起的載波光中心波長震蕩將限制陀螺標度因數的極限穩定性。因此，必須在陀螺設計初期，就應考慮到光纖盤繞半徑造成的影響。然而現有技術在陀螺設計初期不考慮裝配過程中的光纖彎曲半徑，而是在后期裝配時，試驗選取合適的彎曲半徑進行裝配。然而選取過程不確定因素多，返工多，產品一致性較差。?

發明內容

本發明的目的：提供一種裝配效率高、返工少，且能夠有效提高零偏和標度因數穩定性的光纖陀螺光路裝配定量設計方法。?

本發明的技術方案：一種提高光纖陀螺光路中心波長穩定性的方法，其通過分析單模光纖彎曲引起的傳輸光場的變化，建立光纖彎曲半徑、外界環境溫度、傳輸光中心波長振蕩幅值之間的理論模型，通過數值模擬和分析得到傳輸光的中心波長在不同彎曲半徑的傳輸光纖中傳輸的振蕩現象，通過可容忍的最大的傳輸光中心波長振蕩幅值確定光纖最小彎曲半徑，從而有效提高光纖陀螺光路中心波長穩定性。?

所述的提高光纖陀螺光路中心波長穩定性的方法，其具體步驟如下：?

步驟1：建立中心波長與外界環境溫度的理論模型?

單模光纖彎曲時，纖芯中的光因不滿足全反射條件，將有部分光泄漏至包層和涂覆?層中，形成WG模，WG模光在包層中經過光程L₁、L₂，而纖芯中傳播光的光程為Z，根據兩束光的相位差確定傳輸光場，并進一步得到光強，利用波長與光強的關系，建立中心波長與外界環境溫度的理論模型，具體如下：?

Δλppm=4T+λc(T)-λv(T)‾λc(T)‾×106---(1)]]>

其中，Δλ_ppm為傳輸光中心波長變化率，T為環境溫度，λ_c（T）寬譜光源的中心波長。?

步驟2：采集傳輸光纖不同彎曲半徑下的光譜?

采集傳輸光纖不同彎曲半徑下摻鉺光纖光源光譜，并將該光譜帶入理論模型中進行計算，得到不同彎曲半徑下的中心波長變化情況。?

步驟3：擬合不同彎曲半徑的波長振蕩幅值?

將步驟2中所采集的不同彎曲半徑下的波長振蕩幅值進行擬合，確定光纖彎曲半徑與中心波長振蕩峰峰值之間的關系曲線；?

中心波長振蕩幅度的對數與彎曲半徑呈線性關系，擬合表達式如下：?