[發明專利]基于雙鉺源冗余設計的高精度、小型化三軸一體光纖陀螺

有效

• 申請號: 202110962597.8
• 申請日: 2021-08-20
• 公開（公告）號: CN113804178B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 索鑫鑫;向政;于海成;湯夢希;謝培;葛宏升;鄭曉娟;王利超;吳旭東;劉加林;陳義杰;王騰;趙海明;魏松梅
• 申請（專利權）人: 北京航天時代光電科技有限公司
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

1.一種基于雙鉺源冗余設計的高精度、小型化三軸一體光纖陀螺，其特征在于，包括光源模塊，中央光電信號處理模塊和光纖敏感環組件；

所述光源模塊為摻鉺光纖光源模塊，數量為2，分別為主光源模塊和冗余光源模塊，每個光源模塊包括激光器，波分復用器，摻鉺光纖，法拉第旋轉鏡，光纖隔離器，半導體光放大器和模擬電路；所述模擬電路向激光器注入電流，使激光器發出泵浦光，泵浦光經波分復用器后耦合進摻鉺光纖，經摻鉺光纖轉換為前向超熒光和后向超熒光，前向超熒光經法拉第旋轉鏡返回摻鉺光纖經再次光放大，與后向超熒光一起經波分復用器和光纖隔離器到達半導體光放大器，模擬電路向半導體光放大器注入電流，使半導體光放大器實現對超熒光的放大功能；所述模擬電路向激光器注入的電流和向半導體光放大器注入的電流相互配合，使半導體光放大器處于深度飽和狀態；

中央光電信號處理模塊將光源模塊發出的超熒光處理后分為兩部分，第一部分傳輸至光纖敏感環組件，獲取由光纖敏感環組件返回的三軸干涉光信號，并轉換為電信號進行解調，得到陀螺儀的角速度信息，第二部分用于監測各光源模塊的工作狀態，并根據工作狀態進行主光源模塊和冗余光源模塊的切換；

所述中央光電信號處理模塊包括光纖耦合器組，Y波導，信號采集探測器，數字信號處理電路和光源功率監測探測器；

所述數字信號處理電路產生調制信號并輸出至Y波導，光源模塊發出的超熒光經光纖耦合器組分為兩部分，第一部分超熒光經Y波導，在所述調制信號的作用下進行調制，后耦合進光纖敏感環組件，經光纖敏感環組件形成三軸干涉光信號并返回至光纖耦合器組，三軸干涉光信號由光纖耦合器組傳輸至信號采集探測器后轉換為電信號并傳輸至數字信號處理電路進行信號解調；第二部分超熒光傳輸至光源功率監測探測器，經光源功率監測探測器轉化為電壓值，通過電壓值監測光源模塊的工作狀態；

所述光纖耦合器組包括第一光纖耦合器C1、第二光纖耦合器C2，第三光纖耦合器C3，第四光纖耦合器C4、第五光纖耦合器C5和第六光纖耦合器C6；所述光源模塊發出的超熒光經第一光纖耦合器C1分別傳輸至第二光纖耦合器C2和第三光纖耦合器C3，經第二光纖耦合器C2后分為第一路超熒光和第二路超熒光，經第三光纖耦合器C3后分為第三路超熒光和第四路超熒光；第一、二、三路超熒光分別經第四光纖耦合器C4、第五光纖耦合器C5和第六光纖耦合器C6后形成所述第一部分超熒光，所述第二部分超熒光為第四路超熒光。

2.根據權利要求1所述的一種基于雙鉺源冗余設計的高精度、小型化三軸一體光纖陀螺，其特征在于，所述光纖敏感環組件包括3個光纖環；所述Y波導，信號采集探測器和數字信號處理電路均為3個；

第一、二、三路超熒光分別經第四光纖耦合器C4、第五光纖耦合器C5和第六光纖耦合器C6后輸入3個Y波導，經Y波導調制后耦合進3個光纖環，經光纖環形成三路三軸干涉光信號并分別返回至第四光纖耦合器C4、第五光纖耦合器C5和第六光纖耦合器C6，并由第四光纖耦合器C4、第五光纖耦合器C5和第六光纖耦合器C6傳輸至3個信號采集探測器，進而傳輸至3個數字信號處理電路進行信號解調。

3.根據權利要求1所述的一種基于雙鉺源冗余設計的高精度、小型化三軸一體光纖陀螺，其特征在于，所述摻鉺光纖的長度為2.4m～2.6m。

4.根據權利要求1所述的一種基于雙鉺源冗余設計的高精度、小型化三軸一體光纖陀螺，其特征在于，所述模擬電路向激光器注入的電流包括驅動電流和溫控電流；模擬電路向半導體光放大器注入的電流包括驅動電流和溫控電流。

5.根據權利要求1所述的一種基于雙鉺源冗余設計的高精度、小型化三軸一體光纖陀螺，其特征在于，所述光源模塊為低噪聲摻鉺光纖光源模塊，噪聲≤-134dB/Hz。

6.根據權利要求1-5任一項所述的一種基于雙鉺源冗余設計的高精度、小型化三軸一體光纖陀螺，其特征在于，各光學器件均采用尾纖熔接方式連接。