[發明專利]一種空芯反諧振光纖陀螺

有效

• 申請號: 202010562232.1
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111854726B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 李茂春;梁鵠;馬駿;惠菲
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0七研究所
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 劉英梅

本發明涉及一種空芯反諧振光纖陀螺，包括光源、光纖耦合器、光電探測器、Y波導、光纖環圈；所述光纖環圈由空芯反諧振光纖繞制而成；所述光纖耦合器，用于接收光源發出的光，將輸入光分為兩束輸出，一束進入空端被衰減掉，另一束進入Y波導；所述Y波導，用于將輸入光起偏并分為兩束進行推挽式相位調制，并輸出，兩束輸出光分別傳輸至光纖環圈尾纖兩端；所述光纖環圈，用于供兩束輸入光相向傳播，并使兩束光在傳輸尾端返回Y波導形成干涉；所述光電探測器，用于接收干涉光進入耦合器的分束光，實現信號接收。本發明采用空芯反諧振光纖作為光纖陀螺傳感核心材料，提升了陀螺環境適應性，解決了光纖陀螺光纖應用長度與環境適應性成反比的問題。

技術領域

本發明屬于光纖陀螺技術領域，具體涉及一種空芯反諧振光纖陀螺。

背景技術

光纖陀螺是一種全固態的慣性元件，具有可靠性高、壽命長、體積小、質量輕、精度覆蓋范圍廣、適合大批量生產等特點，但在面向長航時高精度導航應用需求時，大纖長大尺寸的保偏光纖環圈在復雜環境多物理場(溫度、磁和應力等場)作用下導致光纖陀螺性能劣化，不得不采用多種技術措施，例如溫度控制、多重磁屏蔽和密閉封裝等，以降低陀螺環境敏感性，導致其體積、質量和功耗增大，弱化了光纖陀螺在長航時高精度導航應用中的優勢。光纖陀螺光纖應用長度反比于環境適應性是一個亟待解決的物理問題。

隨著微結構光纖技術的發展，開啟了光纖傳輸介質顛覆性技術變革，為光纖陀螺環境適應能力提升提供了新技術途徑。相比傳統光纖，空芯微結構光纖采用獨特的周期微孔結構形成全新的導光機制，使光在理想介質空氣中傳輸，展現出諸多性能優勢，例如環境敏感性低、互易性噪聲低等，是高精度光纖陀螺理想的傳感材料。

空芯微結構光纖領域存在兩次重大技術突破。在21世紀初的十年中，基于光子帶隙效應的第一代空芯光纖(空芯光子晶體光纖)在實驗和理論上均取得快速進步，但其本身固有復雜包層微孔構型要求致使傳輸損耗無法突破表面散射極限，傳輸損耗接近傳統光纖難度極大，不適合高精度光纖陀螺光纖長距離應用。與空芯光子帶隙光纖復雜的包層結構不同，空芯反諧振光纖(也稱為負曲率光纖)具有精簡的微結構包層，隨著反諧振光纖設計和制備關鍵技術突破，已在傳輸損耗、單模性、損傷閾值方面展現出優秀的光學特性。經理論分析，通過設計合理的光纖構型，空芯反諧振光纖傳輸損耗可降至0.1dB/km，低于石英光纖的理論損耗極限，該損耗特性極為適合干涉型高精度光纖陀螺對光纖長度的應用需求。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種空芯反諧振光纖陀螺，以解決光纖陀螺光纖應用長度與環境適應性成反比的瓶頸問題。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案為：

一種空芯反諧振光纖陀螺，包括光源、光纖耦合器、光電探測器、Y波導、光纖環圈，其特征在于：所述光纖環圈由空芯反諧振光纖繞制而成；

所述光纖耦合器，用于接收光源發出的光，將輸入光分為兩束輸出，一束進入空端被衰減掉，另一束進入Y波導；

所述Y波導，用于將輸入光起偏并分為兩束進行推挽式相位調制，并輸出，兩束輸出光分別傳輸至光纖環圈尾纖兩端；

所述光纖環圈，用于供兩束輸入光相向傳播，并使兩束光在傳輸尾端返回Y波導形成干涉；

所述光電探測器，用于接收干涉光進入耦合器的分束光，實現信號接收。

進一步的：所述Y波導為基于鈮酸鋰晶體的集成光學調制器，半波電壓2V，無尾纖。

進一步的：所述Y波導與光纖環圈尾纖直接空間對準耦合封裝。

進一步的：在Y波導與光纖環圈之間設置有輔助定位結構，所述輔助定位結構采用陶瓷微夾具，陶瓷微夾具用于加持固定光纖環圈兩端尾纖，并與波導芯片模式中心軸基準配合。

進一步的：繞制光纖環圈的空芯反諧振光纖采用兩層嵌套6管式結構或三層嵌套6管式結構。