[發(fā)明專利]一種提升干涉式光纖陀螺互易性的裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110757100.9
• 申請(qǐng)日: 2021-07-05
• 公開（公告）號(hào): CN113532412A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳杏藩;劉一石;閆景濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C19/72
• 分類號(hào): G01C19/72
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種提升干涉式光纖陀螺互易性的裝置。光耦合器分別接寬譜光源與光探測(cè)器，光耦合器依次經(jīng)Y型多功能集成光學(xué)器件、光纖2×2光開關(guān)與光纖傳感環(huán)的兩端連接；寬譜光源發(fā)出光信號(hào)，經(jīng)光耦合器傳輸?shù)結(jié)型多功能集成光學(xué)器件后被分為上光束與下光束，通過(guò)光纖2×2光開關(guān)的高速切換控制作用改變兩路光進(jìn)入光纖傳感環(huán)的方向，實(shí)現(xiàn)以順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较蚪惶鎮(zhèn)鞑ィ倌娣椿氐結(jié)型多功能集成光學(xué)器件后發(fā)生干涉并由光耦合器進(jìn)入光探測(cè)器。本發(fā)明等效實(shí)現(xiàn)了兩束完全相同的光在光纖陀螺中傳播和干涉，減小了由光學(xué)器件缺陷和熔接工藝不足導(dǎo)致的分光誤差以及外部環(huán)境因素等造成的相關(guān)影響，大大提升了光纖陀螺的光路互易性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖陀螺技術(shù)領(lǐng)域的一種光纖陀螺改進(jìn)裝置和方法，具體是一種提升干涉式光纖陀螺互易性的裝置及方法。

背景技術(shù)

光纖陀螺是一種以光纖傳感環(huán)，集成光學(xué)器件和信號(hào)處理電路為基礎(chǔ)，利用Sagnac效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)載體轉(zhuǎn)動(dòng)角速度檢測(cè)的高精度慣性導(dǎo)航器件。與傳統(tǒng)的機(jī)電陀螺相比，光纖陀螺無(wú)運(yùn)動(dòng)和磨損部件，且具有成本低、體積小、質(zhì)量輕、壽命長(zhǎng)、啟動(dòng)時(shí)間短、動(dòng)態(tài)范圍大等優(yōu)點(diǎn)，已被世界許多國(guó)家應(yīng)用到深空、潛海、采礦等軍用和民用領(lǐng)域。

光纖陀螺取得成功的一個(gè)重要原因是具有良好的互易性。互易性要求光纖傳感線圈中以相反方向傳播的兩束光具有相同的傳輸特性，從而使各種因素對(duì)兩束光波造成的附加相移相同，在發(fā)生干涉時(shí)具有共模抑制作用，可以很好地消除各種寄生效應(yīng)，以高靈敏度測(cè)量小旋轉(zhuǎn)速率引起的Sagnac相移。然而在實(shí)際的工程應(yīng)用中，由于光學(xué)器件的不理想和光纖熔接工藝的缺陷等問(wèn)題，兩路光束之間會(huì)在強(qiáng)度、偏振、光譜特性等方面存在差異，這通常會(huì)產(chǎn)生非線性克爾效應(yīng)等非互易相位誤差，并寄生在Sagnac相移中無(wú)法分離，對(duì)陀螺的性能造成很大影響。因此，需要一種在不影響光纖陀螺其他性能的前提下有效提高光路互易性的裝置及方法，進(jìn)而提高光纖陀螺的零偏穩(wěn)定性隨機(jī)漂移特性。和這在光纖陀螺的技術(shù)提升方面有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)階段光纖陀螺中光路非互易性的缺陷，提出了一種提升干涉式光纖陀螺互易性的裝置，以傳統(tǒng)干涉式光纖陀螺為基礎(chǔ)，通過(guò)在Y型多功能集成光學(xué)器件與光纖傳感環(huán)之間增加一個(gè)2×2光開關(guān)的方式，對(duì)兩路光束的傳播方向進(jìn)行切換，同時(shí)結(jié)合數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)提升光纖陀螺的互易性。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明包括寬譜光源、光耦合器、Y型多功能集成光學(xué)器件、光纖2×2光開關(guān)、光纖傳感環(huán)和光探測(cè)器；光耦合器一側(cè)的兩端分別連接寬譜光源與光探測(cè)器，光耦合器另一側(cè)的一端與Y型多功能集成光學(xué)器件的輸入端連接，Y型多功能集成光學(xué)器件的兩個(gè)輸出端口分別與光纖2×2光開關(guān)的兩個(gè)輸入端口連接，光纖2×2光開關(guān)的兩個(gè)輸出端口分別與光纖傳感環(huán)的兩端連接。

寬譜光源發(fā)出光信號(hào)，光信號(hào)經(jīng)光耦合器傳輸?shù)結(jié)型多功能集成光學(xué)器件，經(jīng)Y型多功能集成光學(xué)器件后被分為上光束與下光束，上光束與下光束入射到光纖2×2光開關(guān)后經(jīng)光纖2×2光開關(guān)導(dǎo)向傳輸控制后分別輸入到光纖傳感環(huán)的兩端，再經(jīng)由光纖傳感環(huán)傳播后從各自輸入端的另一端輸出回到光纖2×2光開關(guān)，再依次經(jīng)Y型多功能集成光學(xué)器件、光耦合器后進(jìn)入光探測(cè)器；通過(guò)光纖2×2光開關(guān)的高速切換控制作用改變上光束與下光束的兩路光進(jìn)入光纖傳感環(huán)的方向，實(shí)現(xiàn)以順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较蚪惶鎮(zhèn)鞑ィ罱K在逆反回到Y(jié)型多功能集成光學(xué)器件后發(fā)生干涉并再經(jīng)光耦合器進(jìn)入光探測(cè)器。

所述的光纖2×2光開關(guān)對(duì)由Y型多功能集成光學(xué)器件發(fā)出到光纖傳感環(huán)兩端的上光束與下光束進(jìn)行高速切換控制，同時(shí)也對(duì)光纖傳感環(huán)兩端發(fā)出回到Y(jié)型多功能集成光學(xué)器件的上光束與下光束進(jìn)行高速切換控制。

所述高速切換控制的頻率為10kHz～100kHz。

所述的光纖2×2光開關(guān)的調(diào)制周期為Y型多功能集成光學(xué)器件的調(diào)制周期的一半。