[發明專利]一種諧振式光纖陀螺頻率鎖定裝置

有效

• 申請號: 201610130040.7
• 申請日: 2016-03-08
• 公開（公告）號: CN105783904B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 馮麗爽;焦洪臣;段然;姜輝;傅長松
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 趙文穎

本發明公開了一種諧振式光纖陀螺頻率鎖定裝置，包括光源驅動模塊、窄線寬激光光源、Y波導調制器、第一調制模塊、保偏光纖諧振腔、信號解調檢測模塊、第二調制模塊、數字輸出模塊、鈮酸鋰直波導調制器；本發明中激光器處于恒溫恒流穩態工作，頻率穩定性好，有效減小由激光器頻率調制引入的頻率噪聲；本發明不同于傳統PZT腔內調制方法，腔內無可動部件，通過調制施加于鈮酸鋰波導的電場大小及方向，調制其有效折射率大小，實現等效腔長調制，可靠性高本發明調制電壓小，不需冗雜的外部驅動，結構簡單，易于減小陀螺體積及功耗；本發明的鈮酸鋰波導調制器具有起偏功能，在腔內起到偏振選擇作用，提高腔內偏振消光比，有效抑制偏振相關噪聲。

技術領域

本發明為一種諧振式光纖陀螺頻率鎖定裝置，屬于慣性導航技術領域。

背景技術

諧振式光纖陀螺鎖頻路工作在諧振頻率點，鎖頻精度直接影響陀螺最終精度。傳統鎖頻方式通過調節激光器中心頻率來跟隨諧振腔諧振頻率，該調制過程會導致激光器頻率展寬，造成掃頻波形分辨率下降，限制了陀螺鎖頻精度的進一步提高。

同時，諧振式光纖陀螺基于多光束干涉原理，采用窄線寬偏振激光器作為光源，諧振腔由保偏光纖繞制而成，主次偏振態存在傳輸相位差，由次偏振態引起的偏振相關噪聲是該種陀螺的主要噪聲之一，因此提高腔內偏振消光比、抑制次偏振態傳輸是改善陀螺性能的關鍵技術。

發明內容

本發明的目的是為了解決諧振式光纖陀螺激光器調節鎖頻方式精度不足以及諧振腔存在次偏振態嚴重影響檢測精度的問題，提出一種結構簡單、鎖頻精度高的單偏振諧振式光纖陀螺頻率鎖定裝置。本發明中，在諧振腔內加入鈮酸鋰直波導相位調制器，這是實現腔長調整、單偏振諧振腔和諧振腔頻率鎖定的關鍵器件；同時腔外采用鈮酸鋰Y波導調制器實現入腔光頻率的方波調制，為頻率鎖定提供數據參考。

本發明中基于腔內直波導相位調制特性實現腔長調整的單偏振諧振式光纖陀螺頻率鎖定技術的核心設計思想，是基于直波導相位調制特性、起偏特性，諧振腔選頻特性以及三角波相位調制等效頻率方波調制的原理。

鈮酸鋰波導調制器由強電光效應的鈮酸鋰(LiNbO3)晶體制成，通過在波導兩側施加電場改變其等效折射率，從而實現波導中光相位延遲量的調制；采用離子注入工藝制作的鈮酸鋰波導具有起偏功能，其本質是因為該工藝下形成的波導結構決定了在其內部僅允許TE偏振態光傳輸。

本發明的優點在于：

(1)激光器處于恒溫恒流穩態工作，頻率穩定性好，有效減小由激光器頻率調制引入的頻率噪聲；

(2)不同于傳統PZT腔內調制方法，腔內無可動部件，通過調制施加于鈮酸鋰波導的電場大小及方向，調制其有效折射率大小，實現等效腔長調制，可靠性高；

(3)調制電壓小，不需冗雜的外部驅動，結構簡單，易于減小陀螺體積及功耗；

(4)鈮酸鋰波導調制器具有起偏功能，在腔內起到偏振選擇作用，提高腔內偏振消光比，有效抑制偏振相關噪聲。

附圖說明

圖1為本發明頻率鎖定技術的陀螺工作原理流程框圖。

圖2為本發明頻率鎖定技術的諧振腔結構示意圖。

圖中：

1-光源驅動模塊 2-窄線寬激光光源 3-Y波導調制器

4-第一調制模塊 5-保偏光纖諧振腔 6-信號解調檢測模塊

7-第二調制模塊 8-數字輸出模塊 9-鈮酸鋰直波導調制器

10-第一光纖耦合器 11-第二光纖耦合器 12-第三光纖耦合器

具體實施方式