[發明專利]一種集成化偏振抑制光纖諧振腔

有效

• 申請號: 202111428245.0
• 申請日: 2021-11-26
• 公開（公告）號: CN114166201B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 藍士祺;李俊;雷興;明澤額爾頓;曹耀輝
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安飛行自動控制研究所
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72;G02B6/27;G02B6/32
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 王世磊

本發明提供了一種基于空間耦合的集成化偏振抑制光纖諧振腔，所述光纖諧振腔包括基座(30)和集成在基座(30)上的第一輸入光通道、第二輸入光通道、循環光通道、第一輸出光通道、第二輸出光通道。本發明將所有光學零件集成有效降低光纖諧振腔體積的同時，通過光纖、起偏器等元器件特殊設置方式能夠很好的抑制諧振腔內偏振波動噪聲，且該方案適用于新型光纖，尤其是空芯光纖。

技術領域

本發明屬于光纖諧振腔領域，尤其涉及一種集成化偏振抑制光纖諧振腔。

背景技術

諧振式光纖陀螺(Resonator Fiber Optic Gyro，RFOG)是一種角速率傳感器，基于Sagnac效應通過光纖諧振腔內順時針和逆時針的光束頻率檢測來獲得角速度信息。諧振式光纖陀螺結合了激光陀螺的諧振檢測和干涉式光纖陀螺的多匝光路的優點，有望在更短的光纖長度下實現高精度測量，具備成為下一代小體積導航級陀螺的潛力，是光學陀螺發展的重要方向。

諧振式光纖陀螺中主要敏感組件為光纖諧振腔，其性能直接影響到陀螺精度。陀螺工作時光纖諧振腔中存在兩個正交的本征偏振(Eigenstate of polarization,ESOP)。但受外界環境影響，兩個偏振態會存在波動和串擾，從而產生疊加和干涉效應，引起諧振信號不對稱和波動。這種由偏振波動在陀螺輸出中產生噪聲為偏振波動噪聲。偏振波動噪聲是諧振式光纖陀螺系統中重要噪聲源之一。

當前光纖諧振腔多采用實芯保偏光纖耦合器高溫熔接方式構成，由于保偏光纖纖芯為石英玻璃，易受環境溫度影響，光學噪聲較大，制約了光纖諧振腔的進一步發展。空芯光子晶體光纖作為一種新型光纖，其在溫度敏感性、多項光學性能優于現有光纖，同時較小的彎曲半徑也有利于光纖諧振腔小型化。空芯光纖的纖內為空氣孔，高溫熔接容易導致空氣孔塌陷導致損耗較大，不適用于傳統熔接方式。缺乏相應理想的耦合器，限制了光子晶體光纖在光纖諧振腔上的使用。

對于抑制偏振波動噪聲對陀螺影響方面，通常采用控制熔接時的對軸誤差或諧振腔內添加在線起偏器等方式。前者需要高精度嚴格控制對準角度，后者熔接有光纖器件不利于小型化，且不適用于空芯光子晶體光纖。同時，由于熔接點處光纖脆弱，其最小彎曲半徑較大也限制了光纖諧振腔的小型化，因此，當前光纖諧振腔無法較好地滿足小型化和單偏振性能。

發明內容

本發明的目的：提供了一種基于空間耦合的集成化偏振抑制光纖諧振腔，將所有光學零件集成有效降低光纖諧振腔體積的同時，通過光纖、起偏器等元器件特殊設置方式能夠很好的抑制諧振腔內偏振波動噪聲，且該方案適用于新型光纖，尤其是空芯光纖。

本發明的技術方案：提供一種集成化偏振抑制光纖諧振腔，所述光纖諧振腔包括基座30和設置在基座30上的第一輸入光通道、第二輸入光通道、循環光通道、第一輸出光通道、第二輸出光通道；

第一輸入光通道包括第一發射光纖1、第一耦合透鏡5和第一起偏器13；第二輸入光通道包括第二輸入光纖2、第八耦合透鏡12和第一起偏器13；

循環光通道包括依次設置的第一分束鏡15、第二耦合透鏡6、第一光纖19的第一光纖上端21和第一光纖下端22、第三耦合透鏡7、第二分束鏡16、第四起偏器26、第三分束鏡17、第六耦合透鏡10、第二光纖20的第二光纖下端23和第二光纖上端24、第七耦合透鏡11、第四分束鏡18和第三起偏器25；

第一輸出光通道包括依次設置的第二起偏器14、第四耦合透鏡8和第一接收光纖3；第二輸出光通道包括依次設置的第二起偏器14、第五耦合透鏡9和第二接收光纖4；

第一光線b1通過第一輸入光通道，經第一分束鏡15反射入循環光通道，經多次循環后形成第一循環光b10，第一循環光b10經第二分束鏡16反射入第一輸出光通道輸出；

第二光線b2通過第二輸入光通道，經第四分束鏡18反射入循環光通道，經多次循環后形成第二循環光b20，第二循環光b20經第三分束鏡17反射入第二輸出光通道輸出。