[發明專利]一種三軸一體星載光纖陀螺光路

在審

• 申請號: 202010083948.3
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111060090A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 王學勤;張彤;鄭艷彬;梁蘭菊
• 申請（專利權）人: 棗莊學院
• 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

本發明涉及光纖陀螺光路技術領域，尤其為一種三軸一體星載光纖陀螺光路，該三軸一體星載光纖陀螺光路包括2只光源、5只1×3光纖耦合器、3只Y波導、3只光纖環和3只探測器，2只光源包括1只主份光源和1只備份光源，兩只光源各與1只1×3光纖耦合器的單尾纖端口熔接，耦合器將光信號分成3路，分別給陀螺的三個敏感軸提供光信號，每個敏感軸包含1只1×3光纖耦合器、1只Y波導和1只光纖環，其中Y波導和光纖環構成每軸陀螺的敏感環路，1×3光纖耦合器實現攜帶Sagnac相移信息的干涉信號的分光，分出的干涉光信號采用探測器進行探測，該光路中關鍵器件?光源采用了雙光源備份，且光路無單點故障，具有較高的可靠性。

技術領域

本發明涉及光纖陀螺光路技術領域，具體為一種三軸一體星載光纖陀螺光路。

背景技術

光纖陀螺是一種基于Sagnac效應的慣性儀表，其具有體積小、重量輕、精度范圍廣、無運動部件等優點，近年來在衛星宇航領域的應用獲得了日益廣泛的關注。陀螺光路作是光纖陀螺的核心部分，是Sagnac效應最主要的敏感和檢測部分。低功耗、高可靠、體積小重量輕是宇航產品的重要特點。因此，星載光纖陀螺光路也需要滿足低功耗、高可靠、體積小重量輕的要求。

衛星用光纖陀螺組合通常包含三軸陀螺以敏感三個正交軸的旋轉角速率。目前采用的技術方案主要有兩種。第一種是三個單軸光纖陀螺敏感軸正交安裝組合成三軸光纖陀螺，這種配置雖然可靠性較高，但光學器件數量較多，難以實現小型化。特別是采用了三只光源，而光源是陀螺光路系統主要的耗能器件和發熱器件，因此，采用三個單軸光纖陀螺組合的方式增加了陀螺功耗，也增加了散熱的難度。第二種方案是采用三軸共用一種光源的方式，光源通過耦合器分光給三軸陀螺提供光信號。該方案只用一只光源為三軸提供光信號，降低了體積和功耗，但如光源或光源后的分光耦合器出現故障，則會引起整個陀螺組合的失效，即存在單點故障。

衛星用光纖陀螺在空間面臨著高能粒子輻照環境。為了提高星載光纖陀螺的穩定性，需要陀螺光路具有較好的抗輻照性能。光纖陀螺光路工作波長通常有1550nm、1310nm和850nm三個工作波段。在1550nm波段光纖的，光纖具有最好的抗輻照性能，但1550nmASE光源體積大，且其中的摻鉺光纖抗輻照性能差，需要復雜的防護措施，增加陀螺體積和重量。850nm方案具有最好靈敏度，且易于實現小型化，但光纖在850nm具有很高的輻射致損耗。

發明內容

本發明的目的在于提供一種三軸一體星載光纖陀螺光路，以解決上述背景技術中提出的問題。該三軸一體星載光纖陀螺光路，光源體積小，光源抗輻照能力強，靈敏度高，光纖環抗輻照能力強，適合于衛星應用。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種三軸一體星載光纖陀螺光路，所述光路包括2只光源、5只1×3光纖耦合器、3只Y波導、3只光纖環和3只探測器；

所述2只光源各與一只1×3光纖耦合器的單尾纖端口連接，將每只光源的輸出光信號分成三路，每一路為一軸光纖陀螺提供光信號；

所述5只1×3光纖耦合器分成兩級，第一級光纖耦合器有2只，用于把2只光源輸出的光信號分成三路。三路輸出信號分別與第二級的3只1×3光纖耦合器三端口側的一根尾纖連接。第二級3只光纖耦合器的一端口側尾纖與Y波導的輸入尾纖連接，為三路陀螺敏感模塊提供光信號；

所述3只Y波導輸入端與第二級1×3光纖耦合器的單端口側連接，將輸入的光信號分成兩束、起偏后注入光纖環，Y波導輸出端兩根尾纖分別與光纖環的兩根尾纖連接。連接時Y波導輸出尾纖與光纖環尾纖采用0°對軸；

所述3只光纖環均為保偏光纖環，光纖環尾纖與兩條Y波導輸出尾纖0°對軸熔接；

所述3只探測器PIN-FET探測器組件。探測器尾纖分別與第二級1×3光纖耦合器單端口側的一根尾纖連接。用于探測由Y波導和光纖環組成的敏感環路中由旋轉角速率引起的Sagnac效應相移造成的干涉光功率的變化。