[發明專利]消偏型光纖陀螺光纖敏感環路中光纖消偏器參數測量方法及系統

有效

• 申請號: 202210001199.4
• 申請日: 2022-01-04
• 公開（公告）號: CN114295114B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 楊遠洪;李帥;李良禎;王瑞琴
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 北京市恒有知識產權代理事務所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會

本發明屬于光纖陀螺領域，具體涉及一種消偏型光纖陀螺光纖敏感環路中光纖消偏器參數測量方法、系統、設備，旨在解決現有技術無法準確測量消偏型光纖陀螺光纖敏感環路中光纖消偏器參數，導致消偏型光纖陀螺性能劣化的問題。本發明方法包括：測量消偏型光纖陀螺光纖敏感環路的輸出光譜，作為實測調制光譜；對實測調制光譜進行歸一化自相關計算，得到歸一化自相關曲線，并提取特征峰信息；構建光纖消偏器參數測量方程組；求解光纖消偏器參數測量方程組，得到兩個光纖消偏器中保偏光纖的長度、Y波導保偏尾纖和保偏光纖熔接點處偏振主軸夾角。本發明實現了消偏型光纖陀螺光纖敏感環路中光纖消偏器參數的準確測量，提升了光纖消偏器的質量。

技術領域

本發明屬于光纖陀螺領域，具體涉及一種消偏型光纖陀螺光纖敏感環路中光纖消偏器參數測量方法、系統、設備。

背景技術

消偏型光纖陀螺是一種采用單模光纖環的干涉型光纖陀螺，具有靈敏度高、成本低、磁場靈敏度低的特點，在光纖環成本占比明顯的高精度光纖陀螺領域具有較強的應用價值和競爭力。光纖消偏器是消偏型光纖陀螺的關鍵光學器件，它使進入單模光纖環中的寬譜光實現消偏，提高了干涉信號的穩定性，抑制了大部分由偏振態不穩定造成的噪聲和漂移，可以說光纖消偏器的質量決定了消偏型光纖陀螺的性能。光纖消偏器一般由兩段長度比為1:2的保偏光纖以45°角度熔接構成，為保證消偏效果，較短的保偏光纖長度需要遠大于光源去相干對應的光纖長度，同時45°熔接角的誤差也要盡量小。保偏光纖的長度和兩保偏光纖之間的熔接角這些參數決定了光纖消偏器的質量，因此準確評估光纖消偏器的參數非常重要。

消偏型光纖陀螺的光纖敏感環路由Y波導調制器芯片、兩段保偏尾纖、兩段設定長度的保偏光纖和單模光纖環組成，其中兩段保偏尾纖和兩段保偏光纖分別熔接，且要求在熔接點處保偏尾纖和保偏光纖間偏振主軸夾角為45°，形成了兩個由四段保偏光纖組成的光纖消偏器，四段保偏光纖長度比應該滿足1:2:4:8的關系。Y波導調制器芯片保偏尾纖輸出光為線偏振光，此線偏振光以45°入射進第二段保偏光纖才能實現均勻分光，而偏振隨機化與去相干的效果主要由第二段保偏光纖的長度保證，所以消偏器中保偏光纖熔接點的偏振主軸夾角和第二段保偏光纖長度是需要重點關注的參數。到目前為止，消偏型光纖陀螺所用的光纖消偏器一般需要獨立制作，然后接入光纖環路中。由于接入過程中存在熔接角度誤差和光纖截取及切割長度不確定的問題，接入光纖環路后光纖消偏器的參數將會發生較大的變化，常規的方法無法實現這種狀況的光纖消偏器參數的測量，導致消偏型光纖陀螺的性能出現眾多不能確定的因素。

研究表明，消偏型光纖陀螺的光纖敏感環路輸出光譜為干涉“梳狀”調制譜形，主要由光纖消偏器中第二段保偏光纖引入的偏振干涉形成?；谶@個理論，本發明提出了一種消偏型光纖陀螺的光纖敏感環路中組成光纖消偏器的第二段保偏光纖長度和保偏光纖熔接點處偏振主軸夾角的在線測量方法，簡稱為：消偏型光纖陀螺光纖敏感環路中光纖消偏器參數測量方法。

發明內容

為了解決現有技術中的上述問題，即為了解決現有技術無法準確測量消偏型光纖陀螺光纖敏感環路中光纖消偏器參數，進而導致消偏型光纖陀螺性能劣化的問題，本發明提出了一種消偏型光纖陀螺光纖敏感環路中光纖消偏器參數測量方法，應用于消偏型光纖陀螺光路，該光路包括寬譜光源、耦合器、光纖敏感環路、光纖光譜儀；所述光纖光譜儀與計算機連接；所述光纖敏感環路由Y波導調制器芯片、第一光纖消偏器、第二光纖消偏器、單模光纖環組成；光纖消偏器由Y波導保偏尾纖和保偏光纖組成；該參數測量方法包括：

步驟S100，通過所述光纖光譜儀測量消偏型光纖陀螺光纖敏感環路的輸出光譜，作為實測調制光譜；

步驟S200，對所述實測調制光譜進行歸一化自相關計算，得到歸一化自相關曲線，并從該歸一化自相關曲線提取特征峰信息；所述特征峰信息包括特征峰的峰值點位置和強度；

步驟S300，結合特征峰信息，構建光纖消偏器參數測量方程組；

步驟S400，求解光纖消偏器參數測量方程組，得到兩個光纖消偏器中保偏光纖的長度、Y波導保偏尾纖和保偏光纖熔接點處偏振主軸夾角。