[發(fā)明專利]一種抑制相對(duì)強(qiáng)度噪聲的光纖陀螺

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011137780.6
• 申請(qǐng)日: 2020-10-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112229391A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐知芳;卜興華;廉正剛;皮亞斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢長(zhǎng)盈通光電技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01C19/72
• 分類號(hào): G01C19/72
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平;孫方旭

本發(fā)明公開(kāi)了一種抑制相對(duì)強(qiáng)度噪聲的光纖陀螺，光源發(fā)出的光信號(hào)經(jīng)過(guò)2×2耦合器，進(jìn)入Y波導(dǎo)，傳播后順時(shí)針傳播和逆時(shí)針傳播的兩束光信號(hào)在Y波導(dǎo)內(nèi)部合束、發(fā)生干涉，且其光功率比例為1:1，此干涉光信號(hào)包含Sagnac相位差信息，干涉光波最終經(jīng)過(guò)2×2耦合器進(jìn)入光電探測(cè)器A，此前通過(guò)光纖環(huán)后進(jìn)入光電探測(cè)器B的光信號(hào)不包含Sagnac相位差信息，光電探測(cè)器A和光電探測(cè)器B中的兩束光信號(hào)為同時(shí)刻。基于光纖陀螺抑制相對(duì)強(qiáng)度噪聲的需求，本發(fā)明提出的光纖陀螺光路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能夠抑制相對(duì)強(qiáng)度噪聲，實(shí)現(xiàn)難度低、節(jié)省成本，有利于工程化批量應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖陀螺制作技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抑制相對(duì)強(qiáng)度噪聲的光纖陀螺。

背景技術(shù)

光纖陀螺(FOG)是一種基于Sagnac效應(yīng)的新型全固態(tài)角速度測(cè)量器件，因其具備精度高、量程大、體積小、質(zhì)量輕、成本低、壽命長(zhǎng)、集成度高、工程化難度低等諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用于航空、航天、航海等軍事領(lǐng)域，是慣性技術(shù)領(lǐng)域重要的元件之一。

目前主流的光纖陀螺技術(shù)方案，采用SLD、ASE等半導(dǎo)體輻射光源為系統(tǒng)光路提供光信號(hào)，通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)返回到光電探測(cè)器處的光強(qiáng)大小，來(lái)解算Sagnac相位差，從而獲得被測(cè)角速度的大小。在光纖陀螺光路中，為抑制光路快慢軸光波之間的串?dāng)_現(xiàn)象，通常要求Y波導(dǎo)兩個(gè)輸出端的光功率分光比為1:1。

隨著光纖陀螺的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)光纖陀螺的零偏精度、隨機(jī)游走噪聲、標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性提出了越來(lái)越高的要求。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，光纖陀螺的噪聲來(lái)源主要有散粒噪聲、相對(duì)強(qiáng)度噪聲(Relative Intensity Noise，RIN)和熱噪聲等三種，為了提高光纖陀螺的精度，通常需要提高光源及光路中光信號(hào)的光功率，以追求更高的光路信噪比。但隨著光功率的增大，因受到寬光譜中不同頻率分量拍頻影響，光源的光強(qiáng)波動(dòng)幅度也會(huì)隨之急劇增大，導(dǎo)致在高精度陀螺光路系統(tǒng)中，相對(duì)強(qiáng)度噪聲遠(yuǎn)大于散粒噪聲、熱噪聲，成為限制檢測(cè)精度的最主要噪聲源。因此，采用專門(mén)的相對(duì)強(qiáng)度噪聲抑制方法是非常有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，基于光纖陀螺抑制相對(duì)強(qiáng)度噪聲的需求，提出一種全新設(shè)計(jì)方案的光路結(jié)構(gòu)以及本方案所采用的Y波導(dǎo)。本發(fā)明的光路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抑制相對(duì)強(qiáng)度噪聲，實(shí)現(xiàn)難度低、節(jié)省成本，有利于工程化批量應(yīng)用。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提供一種抑制相對(duì)強(qiáng)度噪聲的光纖陀螺，光源發(fā)出的光信號(hào)經(jīng)過(guò)2×2耦合器，進(jìn)入Y波導(dǎo)，傳播后順時(shí)針傳播和逆時(shí)針傳播的兩束光信號(hào)在Y波導(dǎo)內(nèi)部合束、發(fā)生干涉，且其光功率比例為1:1，此干涉光信號(hào)包含Sagnac相位差信息，干涉光波最終經(jīng)過(guò)2×2耦合器進(jìn)入光電探測(cè)器A，此前通過(guò)光纖環(huán)后進(jìn)入光電探測(cè)器B的光信號(hào)不包含Sagnac相位差信息，光電探測(cè)器A和光電探測(cè)器B中的兩束光信號(hào)為同時(shí)刻。

按上述技術(shù)方案，包括2×2耦合器、Y波導(dǎo)、光纖環(huán)、1×2分束器、光電探測(cè)器A、光電探測(cè)器B，光源的輸出端連接2×2耦合器的輸入端1，2×2耦合器的輸入端2連接光電探測(cè)器A，2×2耦合器的輸出端連接Y波導(dǎo)的輸入端，Y波導(dǎo)的輸出端1連接光纖環(huán)的一端，Y波導(dǎo)的輸出端2則連接1×2分束器輸出端1，1×2分束器的輸入端連接光纖環(huán)的另一端，1×2分束器的輸出端2連接光電探測(cè)器B。

按上述技術(shù)方案，Y波導(dǎo)兩個(gè)輸出端的光功率分光比為2:1。

按上述技術(shù)方案，1×2分束器兩個(gè)輸出端的光功率分光比為1:1。

按上述技術(shù)方案，還包括，在信號(hào)處理電路板上設(shè)置補(bǔ)償?shù)艄怆娞綔y(cè)器A和光電探測(cè)器B光信號(hào)之間時(shí)間差的數(shù)字延時(shí)邏輯算法。