[發明專利]一種三頻差動諧振式光纖陀螺

有效

• 申請號: 201711360607.0
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108225298B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 胡強;王珂;滕霖;王京獻;傅鑫;雷興;李俊;蔣櫻子
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安飛行自動控制研究所
• 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: 張毓靈

本發明屬于光纖陀螺技術，具體涉及一種三頻差動諧振式光纖陀螺。本發明中對單激光光源進行三路光分束，采用調制和相敏解調技術控制激光光源、兩個聲光移頻器實現三頻諧振鎖定，在諧振腔內構建雙陀螺，通過直接頻率計數，再進行差分運算得到陀螺輸出信號和自由光譜范圍，最終實現三頻差動技術。本發明將三束光的頻率分開整數倍的FSR，信號檢測和鎖頻電路可濾除背向散射光信號，最終大幅諧振腔降低背向散射光對主要光束的耦合誤差的影響；在腔內的雙陀螺很多誤差屬于共模誤差，通過差分解調可大幅降低諧振腔內共模誤差影響，降低陀螺噪聲，提高陀螺性能。

技術領域

本發明屬于光纖陀螺技術，具體涉及一種三頻差動諧振式光纖陀螺。

背景技術

諧振式光纖陀螺采用的基本原理與激光陀螺和干涉式光纖陀螺相同，仍然是Sagnac效應；但不同的是，諧振式光纖陀螺具有天然的精度優勢，它結合了激光陀螺的諧振特性和傳統干涉式光纖陀螺的多匝光路特性，因而，諧振式光纖陀螺具有體積更小、精度更高的潛力。

諧振式光纖陀螺已經廣泛研究了三十年，其技術進展主要包括偏振波動誤差抑制、透射式諧振腔、信號調制和諧振跟蹤等。但公開報道中諧振式光纖陀螺的性能仍低于預期。通常諧振式光纖陀螺采用典型的單陀螺方案，該方案中順逆光束各僅包含一個頻率的光，且兩束光的頻率接近，背向散射光向主光束能量耦合時，容易產生背向散射噪聲，造成陀螺誤差。

發明內容

本發明目的是：提供一種可大幅降低背向散射噪聲，并能夠抑制諧振腔內的共模誤差，提高陀螺性能的三頻差動諧振式光纖陀螺。

本發明的技術方案是：一種三頻差動諧振式光纖陀螺，其包括三路激光，所述三路激光由同一光源經分束器分別輸出，其中，第一路經諧振腔輸入耦合器，輸入諧振腔，另外第二路、第三路分別移頻后由耦合器合束，再經諧振腔輸入耦合器，輸入諧振腔，三路激光在諧振腔內進行諧振，且第二路、第三路在諧振腔內的傳播方向相同并與第一路在諧振腔內的傳播方向相反，諧振腔的三路激光輸出分別經各自相敏解調器后用于頻率鎖定。

所述相敏解調器為基于方波的相敏解調器，解調時，先對與調制信號同頻的方波進行調相，再用調相后的方波對激光輸出進行同步解調。

所述第一路諧振器輸出激光經相敏解調后對光源進行反饋。

第二路和第三路在進入耦合器合束之前分別設置有移頻器，用于將兩路的頻率分別移動到第一路頻率的兩側。

第二路和第三路頻率分別移動到第一路頻率的兩側的FSR的整數倍處。

第二路和第三路的相敏解調器分別經各自的頻率綜合振蕩器連接各自的移頻器。

第二路和第三路的相敏解調器分別經各自的信號調制模塊連接各自的相位調制器，且所述相位調制器均與各自移頻器連接。

第二路和第三路各自的頻率綜合振蕩器均連接陀螺信號處理及讀出模塊，對頻率綜合振蕩器的參考信號進行直接計數和三頻差動運算。

第一路、第二路和第三路激光輸出致耦合器之前均設置有強度伺服器。

本發明技術效果是：本發明中對單激光光源進行三路光分束，采用調制和相敏解調技術控制激光光源、兩個聲光移頻器實現三頻諧振鎖定，在諧振腔內構建雙陀螺，通過直接頻率計數，再進行三頻差動運算得到陀螺輸出信號和自由光譜范圍，最終實現三頻差動技術。本發明將三束光的頻率分開整數倍的FSR，相鄰頻率差約為幾十MHz，信號檢測和鎖頻電路可濾除幾十MHz的背向散射光信號，最終大幅諧振腔降低背向散射光對主要光束的耦合誤差的影響；在腔內的雙陀螺很多誤差屬于共模誤差，通過差分解調可大幅降低諧振腔內共模誤差影響，降低陀螺噪聲，提高陀螺性能。

附圖說明

圖1為本發明三頻差動諧振式光纖陀螺的結構示意圖；

圖2為本發明三頻差動原理示意圖。