[發(fā)明專利]一種雙光程光纖陀螺儀

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910186052.5
• 申請日: 2019-03-12
• 公開（公告）號: CN109883412A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郜中星;楊晚星;張勇剛;楊柳
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種雙光程光纖陀螺儀，光源與耦合器輸入端以45°熔接，耦合器輸出端與雙折射調(diào)制器輸入端以0°熔接，雙折射調(diào)制器2個輸出端分別與偏振分束器ⅠA端和偏振分束器ⅡA端以0°熔接，偏振分束器ⅠC端和偏振分束器ⅡC端以0°熔接，偏振分束器ⅠB端和偏振分束器ⅡB端分別與保偏光纖環(huán)兩端以0°熔接，同時保偏光纖環(huán)中點為90°對軸熔接，耦合器耦合端與偏振分束器B端以0°熔接，偏振分束器A端和C端分別與光電探測器Ⅰ和光電探測器Ⅱ熔接。本發(fā)明實現(xiàn)光路倍增和Sagnac效應加倍光路差分檢測方案。通過采用光纖環(huán)中點90°熔接，降低光路固有非互易性；采用寬譜ASE光源，減小由于光源相干長度較長帶來的相干噪聲。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙光程光纖陀螺儀，特別是一種在光纖環(huán)面積和長度不變的條件下，基于快慢軸差分實現(xiàn)光路倍增和薩格納克(Sagnac)效應加倍的雙光程光纖陀螺儀，屬于光纖陀螺技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光纖陀螺作為發(fā)展極為迅速的一種新型慣性角速度傳感器，以其特有的技術(shù)和性能優(yōu)勢，如啟動速度快、響應時間短、測量范圍大、動態(tài)范圍寬；全固態(tài)結(jié)構(gòu)、可靠性高、壽命長、抗沖擊；體積小、重量輕、成本低等，已廣泛用于各個領(lǐng)域。

目前，國際上通用的光纖陀螺儀為單干涉形式，即只利用光纖環(huán)的一個軸實現(xiàn)一個Sagnac干涉儀，通過相向傳播的兩束主波列之間的干涉來解算載體轉(zhuǎn)動導致的Sagnac相移。這種方案雖然結(jié)構(gòu)簡單，有許多固有優(yōu)點，但是隨著光纖陀螺應用領(lǐng)域的不斷擴展，其體積、重量與精度之間的矛盾日益突出。以現(xiàn)有的技術(shù)水平，在維持精度的前提下，很難進一步減小體積、重量，實現(xiàn)突破。

雙光程光纖陀螺是一種新型光纖陀螺，是在單光程干涉式光纖陀螺的基礎(chǔ)上提出的。其在傳統(tǒng)單干涉式光纖陀螺基礎(chǔ)上，即在一套光路中，利用兩個偏振分束器，使偏振光沿光纖環(huán)的慢軸和快軸依次傳輸，使其有效光程和Sagnac效應加倍，精度進一步提高，從而在同等精度下體積更小。

雙干涉光纖陀螺是一種新型光纖陀螺，也是在單光程干涉式光纖陀螺的基礎(chǔ)上提出的。其在傳統(tǒng)單干涉式光纖陀螺基礎(chǔ)上，即在一套光路中，同時使用其快軸和慢軸分別實現(xiàn)一個Sagnac干涉儀，這兩路干涉儀的輸出呈現(xiàn)差分形式，經(jīng)過差分解算以后，Sagnac效應得到加倍。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種在光纖環(huán)面積和長度不變的條件下，基于光纖快慢軸差分，實現(xiàn)光路倍增和Sagnac效應加倍的雙光程光纖陀螺儀。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種雙光程光纖陀螺儀，包括光源、耦合器、雙折射調(diào)制器、偏振分束器、偏振分束器Ⅰ、偏振分束器Ⅱ、保偏光纖環(huán)、光電探測器Ⅰ和光電探測器Ⅱ；

光源與耦合器的輸入端以45°熔接，耦合器的輸出端與雙折射調(diào)制器的輸入端以0°熔接，雙折射調(diào)制器的2個輸出端分別與偏振分束器Ⅰ的A端和偏振分束器Ⅱ的A端以0°熔接，偏振分束器Ⅰ的C端和偏振分束器Ⅱ的C端以0°熔接，偏振分束器Ⅰ的B端和偏振分束器Ⅱ的B端分別與保偏光纖環(huán)的兩端以0°熔接，同時保偏光纖環(huán)的中點為90°對軸熔接，耦合器的耦合端與偏振分束器的B端以0°熔接，偏振分束器的A端和C端分別與光電探測器Ⅰ和光電探測器Ⅱ熔接，其中，偏振分束器、偏振分束器Ⅰ和偏振分束器Ⅱ均為A端和C端等價且A端和C端位于同側(cè)。

本發(fā)明還包括：

1.光源輸出的偏振光波經(jīng)過45°熔接點后，均勻耦合到保偏光纖的快軸和慢軸，產(chǎn)生兩個幅值相等、偏振方向相互垂直的光波，利用雙折射式調(diào)制器對不同偏振態(tài)光波的不同調(diào)制，實現(xiàn)第1路陀螺的閉環(huán)檢測，同時將這一路陀螺的檢測結(jié)果利用雙折射調(diào)制器反饋回第2路陀螺，將第1路的檢測結(jié)果從第2路的輸出信號中減去，此時第2路的解算結(jié)果即為完成光路差分后的最終輸出。

2.光源為具有高偏振度的寬譜ASE光源。

3.雙折射調(diào)制器為Ti擴散集成光學調(diào)制器。

4.耦合器為保偏耦合器。