[發明專利]一種保偏光纖環的光學多次倍增裝置及方法

有效

• 申請號: 202010636952.8
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111811495B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 梁璀;張登偉;陳侃;佘玄;楊建華;周一覽;王磊
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72;G02B27/28
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發明公開了一種保偏光纖環的光學多次倍增裝置及方法，該裝置主要包括光源、2×2光纖耦合器、集成光學芯片、偏振分束/合束器、兩個偏振開關、保偏光纖敏感線圈以及探測器。偏振分束/合束器基于倏逝耦合效應，可以實現特定模式光在光纖之間的相互耦合。偏振開關可以通過控制電壓使通過其中的線偏振光實現90度的偏振旋轉或保持不變。通過調制兩個偏振開關的電壓，可以使入射光信號沿保偏光纖敏感線圈循環傳輸，從而達到多次倍增的效果，該方案簡單高效且成本低廉，在不增加光纖長度的前提下可多倍次提高光纖陀螺的有效光路長度。

技術領域

本發明涉及光纖傳感技術領域，具體涉及一種保偏光纖環的光學多次倍增裝置及方法。

背景技術

光纖陀螺具有高理論精度、全固態、高可靠性等優勢，在諸多領域都有著廣泛的應用。為了適應更復雜和嚴苛的應用需求，尤其是在軍事方面的應用，各國研究人員都對光纖陀螺精度的提升開展了深入的研究。保偏光纖環作為光纖陀螺的敏感單元，其性能很大程度上決定了光纖陀螺整體的精度。因此在光纖陀螺精度提升的研究過程中，人們提出了諸多方法，如采用特殊的繞環方式減少保偏光纖環的扭曲、研制偏振消光比更高的保偏光纖等，但這些方法或者提升效果不明顯，或者成本高、研發周期長，難以取得理想的效果。

除此之外，通過增加保偏光纖長度和光纖環直徑可以累積角速度產生的非互易相位差，從而提升光纖陀螺的精度，但其致命缺點是對溫度等環境適應性大大降低，限制了精度的提高。因此，亟需一種能在不降低光纖陀螺環境穩定性的前提下提高光纖陀螺的精度，同時能保持光纖環體積基本不變的裝置及方法，在光纖陀螺的技術提升上具有重要工程意義。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有的光纖陀螺穩定性差、精度低的不足，提出一種保偏光纖環的光學多次倍增裝置及方法，在不增加光纖長度的條件下，通過配合使用偏振分束器/合束器以及偏振開關，可以使光信號在保偏光纖環中循環傳輸，提高角速度引起的相位累積，從而提升光纖陀螺的精度，同時不影響其環境適應性和尺寸。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種保偏光纖環的光學多次倍增裝置，包括光源、2×2光纖耦合器、集成光學芯片、偏振分束/合束器、第一偏振開關、第二偏振開關、保偏光纖敏感線圈以及探測器；

所述光源的輸出端和探測器的接收端通過保偏光纖分別與2×2光纖耦合器同一側的兩個端口連接，2×2光纖耦合器另一側的一個端口通過保偏光纖與集成光學芯片的輸入端口連接，集成光學芯片的兩個輸出端口連接偏振分束/合束器；所述的偏振分束/合束器包括四個端口：A端口、B端口、C端口和D端口，所述B端口和C端口通過保偏光纖分別與集成光學芯片的兩個輸出端口連接，A 端口和D端口通過保偏光纖分別與第一偏振開關和第二偏振開關的同側端口連接，第一偏振開關和第二偏振開關的另一側端口通過保偏光纖分別與保偏光纖敏感線圈的兩端連接。

作為本發明的優選實施方式，所述的集成光學芯片由起偏器、相位調制器以及Y波導組成。起偏器用于將光信號起偏為沿保偏光纖慢軸(或快軸)傳輸，優選為慢軸。