[發明專利]一種諧振式空芯光子晶體光纖陀螺及應用

在審

• 申請號: 201510076964.9
• 申請日: 2015-02-12
• 公開（公告）號: CN104729494A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 陳侃;王晨歌;黃騰超;舒曉武;劉承
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72;G02B6/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林松海

技術領域

本發明提出了一種諧振式空芯光子晶體光纖陀螺，涉及光子晶體光纖，光纖陀螺儀表，尤其是諧振式光纖陀螺領域。

背景技術

干涉式光纖陀螺是一種全固態陀螺儀表，具有可靠性高、壽命長、動態范圍大、振動不敏感、體積小、重量輕、適合大批量生產的特點，且可達到很高的精度。但是在面對工程應用時，光纖陀螺還存在著環境敏感性過大等缺點，尤其是在外部存在溫度變化時，光纖陀螺的性能指標往往要下降一個數量級。通過結構優化和改進光纖環的繞制方法，以及完善信號檢測方案和采取外部屏蔽部件，可以在一定程度上解決環境適應性，但同時也帶來了成本高、體積大、質量重、功耗高、啟動時間長、可靠性低等一系列附加問題。

諧振式光纖陀螺集成了激光陀螺和干涉式光纖陀螺的優點，可以用較短的光纖構成陀螺光路，在同等精度的情況下，其光纖長度僅為干涉式的1/10～1/100，尺寸也可以比激光陀螺更小。

然而諧振式光纖陀螺目前依然沒有實現量產化，阻礙其向高精度和實用化發展的主要原因包括非線性Kerr效應，溫度所致的應力變化導致的漂移以及隨機偏振耦合引起的偏振非互易性。

在激光陀螺中，光束是在真空的諧振腔中傳輸，因此并不存在上述問題，而干涉式光纖陀螺可以采用寬譜光源有效抑制Kerr效應和偏振非互易誤差。但是在目前的諧振式光纖陀螺中，卻一直缺乏合適的解決辦法，因為諧振腔本身是由實芯光纖構成，Kerr效應、偏振耦合影響和溫度敏感性都過大，外加上光源采用窄線寬激光光源，會使得這些問題更加嚴重。

發明內容

為了突破現有諧振式光纖陀螺在工程應用和實用化上的瓶頸，本發明的目的是提供一種基于空芯光子晶體光纖的諧振式光纖陀螺及應用。

本發明基于空芯光子晶體光纖的布拉格散射原理。具體來說，光束不在介質中傳輸，而是在空氣中傳輸，從而將環境對光纖的影響限制在極低的范圍。

本發明的技術方案如下：

一種諧振式空芯光子晶體光纖陀螺，空芯光子晶體光纖、光纖耦合器、光源、A光電探測器和B光電探測器，光源輸出到光纖耦合器，分為順時針和逆時針兩路傳輸，在空芯光子晶體光纖中形成振蕩回路，一路沿著環路順時針傳播進入A光電探測器，另一路沿著環路逆時針傳播進入到B光電探測器。

所述的空芯光子晶體光纖的纖芯為空氣或真空，依靠布拉格散射原理傳播光束的。

所述的光纖耦合器為3X2光纖耦合器，光源接入口接入光源尾纖，A探測器接入口接入A光電探測器尾纖，B探測器接入口接入B光電探測器尾纖，A光纖輸入口接入空芯光子晶體光纖的一端，B光纖輸入口接入空芯光子晶體光纖的另一端；光纖耦合器內還含有鍍高反膜的耦合鏡片，與空芯光子晶體光纖匹配構成諧振腔。

所述的光源為窄線寬，高相干性的激光光源。

所述的A光電探測器為光纖光譜儀。

所述的B光電探測器為光纖光譜儀。

一種根據所述的諧振式空芯光子晶體光纖陀螺獲得環形光路旋轉角速度的方法，

諧振式光學陀螺諧振頻率差與旋轉角速度的關系為：

Δv=4AλL·Ω]]>

式中Δν為諧振頻率差，Ω為旋轉角速度，λ為真空中的波長，A為諧振光路所圍成的面積，L為環形光路實際長度。

一種根據所述的諧振式空芯光子晶體光纖陀螺在慣性導航領域的應用。

本發明的有益效果在于：本發明利用空芯光子晶體光纖在空氣中導光的特點，大大削弱了光纖陀螺中環境對光纖敏感環的影響；另外本發明的諧振式空芯光子晶體光纖陀螺結構緊湊，有利于諧振式光纖陀螺的小型化和實用化。

附圖說明

圖1是諧振式空芯光子晶體光纖陀螺的結構示意圖；

圖2是光纖耦合器結構分立元件透視示意圖；

圖3是光纖耦合器結構裝配體透視示意圖；

圖中，1是空芯光子晶體光纖，2是光纖耦合器，3是光源，4是A光電探測器，5是B光電探測器，201是光源接入口，202是A探測器接入口，203是B探測器接入口，204是A光纖輸入口，205是B光纖輸入口，206是鍍高反膜的耦合鏡片。

具體實施方式