[發(fā)明專利]一種基于飛秒激光的光纖Sagnac干涉儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011281480.5
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112361955B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏傳青;武騰飛;邢帥;張磊;趙春播
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長城計量測試技術(shù)研究所
• 主分類號: G01B9/02015
• 分類號: G01B9/02015
• 代理公司: 北京正陽理工知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 王民盛

1.一種基于飛秒激光的光纖Sagnac干涉儀，其特征在于：主要由光纖耦合器(1)、光纖圈(2)、測量光源(3)、掃描光源(4)、光學(xué)掃描采樣單元(5)組成；

所述光纖耦合器(1)的第一輸入光纖(11)連接著測量光源(3)，第一輸出光纖(12)、第二輸出光纖(13)連接著所述光纖圈(2)，第二輸入光纖(14)連接著所述光學(xué)掃描采樣單元(5)；所述掃描光源(4)的出射激光也進(jìn)入所述光學(xué)掃描采樣單元(5)；所述測量光源(3)和掃描光源(4)均為飛秒激光光源，兩者的重復(fù)頻率有微小的差別；

所述光學(xué)掃描采樣單元(5)主要由偏振分束棱鏡(51)、第一凸透鏡(52)、二類匹配倍頻晶體(53)、第二凸透鏡(54)、光電探測器(55)組成；

工作方法為：測量光源(3)輸出重復(fù)頻率為fr的發(fā)射脈沖序列(31)，通過第一輸入光纖(11)進(jìn)入光纖耦合器(1)；所述光纖耦合器(1)將輸入的飛秒脈沖序列(31)分為兩路，分別經(jīng)第一輸出光纖(12)、第二輸出光纖(13)進(jìn)入光纖圈(2)，在光纖圈(2)內(nèi)沿相反方向傳輸；光纖圈(2)內(nèi)沿順、逆時針方向傳輸?shù)倪@兩路光各自環(huán)行光纖圈(2)一周后回到所述光纖耦合器(1)，在光纖耦合器(1)上進(jìn)行合束，從第二輸入光纖(14)返回測量脈沖序列(42)；由于光纖圈(2)順、逆時針傳輸?shù)膬陕饭庵g存在光程差，測量脈沖序列(42)中來自順時針傳輸?shù)拿}沖與來自逆時針傳輸?shù)拿}沖延時分開；所述掃描光源(4)輸出重復(fù)頻率為fr+Δfr的掃描脈沖序列(41)，掃描脈沖序列(41)與測量脈沖序列(42)進(jìn)入所述光學(xué)掃描采樣單元(5)，在偏振分束棱鏡(51)處匯合，經(jīng)第一凸透鏡(52)聚焦在二類匹配倍頻晶體(53)上，繼續(xù)經(jīng)第二凸透鏡(54)準(zhǔn)直后，由光電探測器(55)采集信號；

在所述光學(xué)掃描采樣單元(5)中，掃描脈沖序列(41)與測量脈沖序列(42)在二類匹配倍頻晶體(53)上產(chǎn)生倍頻光，當(dāng)兩方脈沖完全重合時倍頻光信號最強(qiáng)；由于測量光源(3)與掃描光源(4)的重復(fù)頻率有微小差別，在時域上，掃描脈沖之間的時間間隔與測量脈沖之間的時間間隔也有微小的不同，相當(dāng)于掃描脈沖不停地對測量脈沖進(jìn)行掃描采樣，形成如同游標(biāo)卡尺一樣的“游標(biāo)”效應(yīng)；在不停的掃描過程中，測量脈沖序列中的順時針脈沖與掃描脈沖產(chǎn)生一束倍頻光脈沖，測量脈沖序列中的逆時針脈沖與掃描脈沖產(chǎn)生另一束倍頻光脈沖；光電探測器(55)周期性地探測到對應(yīng)于順時針脈沖和逆時針脈沖的倍頻信號，兩個倍頻信號峰值之間的時間間隔|t_cw-t_ccw|與Sagnac干涉儀兩路的光程差直接相關(guān)，進(jìn)而用于推算出旋轉(zhuǎn)角速度。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于飛秒激光的光纖Sagnac干涉儀，其特征在于：飛秒激光可連接光學(xué)頻率標(biāo)準(zhǔn)與微波頻率標(biāo)準(zhǔn)，基于飛秒激光的Sagnac干涉儀能夠?qū)崿F(xiàn)測量結(jié)果直接向國際單位制時間基本單位的溯源。