[發明專利]基于多路寬譜光源的三軸光纖陀螺儀及慣性測量單元

在審

• 申請號: 202310759896.0
• 申請日: 2023-06-27
• 公開（公告）號: CN116499446A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 胡小波;高明全;馮偉貴
• 申請（專利權）人: 深圳市天陸海導航設備技術有限責任公司
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72;G01C21/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了基于多路寬譜光源的三軸光纖陀螺儀，包括光路組件、電路組件和結構件。光路組件包括多路寬譜光源、三個2×2光纖耦合器、三個PIN?FET光電探測器、三個Y波導以及三個光纖環；多路寬譜光源包括光源芯片、熱敏電阻、半導體制冷器、帶透鏡的光纖尾纖以及蝶形管殼；光源芯片包括三個SLD/SLED芯片，三個光源芯片共用熱敏電阻和半導體制冷器，三個光源芯片通過三根帶透鏡的光纖尾纖輸出光波。電路組件包括恒流驅動及溫控電路板、PIN?FET光電組件電路板和主電路板；結構件包括本體、罩殼和底板。本發明還公開了慣性測量單元，包括上述基于多路寬譜光源的三軸光纖陀螺儀和三軸MEMS加速度計。本發明具有節省功耗、減少光纖熔接點和降低成本的優點。

技術領域

本發明涉及慣性測量技術領域，具體涉及基于多路寬譜光源的三軸光纖陀螺儀及慣性測量單元。

背景技術

光纖陀螺儀是一種基于Sagnac效應測量角速度的慣性傳感器，具有啟動快、動態范圍大、抗振動沖擊性能好、受電磁影響小等諸多優點，其精度范圍覆蓋戰術級、導航級到精密級。在慣性導航或姿態控制應用中，需要測量正交的三個方向的角速度信息，因此三軸光纖陀螺儀成為了研究與應用的方向；三軸光纖陀螺儀廣泛應用于航空航天、精確制導彈藥、艦船導航、無人機等領域，具有極大的發展空間和廣闊的市場前景。

現有技術中，三軸光纖陀螺儀通常采用共用SLD光源的設計，采用加大恒流源數值的方式提高SLD光源的輸出功率以滿足三軸光纖陀螺儀的需要。將SLD光源輸出的光分為三路的光纖耦合器，目前有兩種方案：一種方案是直接采用一個1×3(或3×3)的光纖耦合器分別進入三個獨立的、正交的支路；另一種方案是采用兩級兩個1×2(或2×2)光纖耦合器，其中第一級耦合器的分光比為1:2，第二級耦合器的分光比為1:1。現有的三軸光纖陀螺儀共用SLD光源存在功耗較大、光纖熔點多會增加熔接損耗的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于多路寬譜光源的三軸光纖陀螺儀，解決現有的三軸光纖陀螺儀共用SLD光源存在功耗較大、光纖熔點多會增加熔接損耗的技術問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

基于多路寬譜光源的三軸光纖陀螺儀，包括光路組件、電路組件和結構件，所述光路組件包括多路寬譜光源、光纖耦合器、光電探測器、Y波導以及光纖環；

所述多路寬譜光源包括光源芯片、熱敏電阻、半導體制冷器、帶透鏡的光纖尾纖以及蝶形管殼；

所述光源芯片為SLD/SLED芯片，光源芯片的數量為三；所述熱敏電阻為負溫度系數熱敏電阻，三個光源芯片共用熱敏電阻；三個光源芯片通過熱沉安裝在共用的半導體制冷器上，三個光源芯片通過三根帶透鏡的光纖尾纖輸出光波；

所述光源芯片、熱敏電阻和半導體制冷器都封裝在蝶形管殼的容置空間內；所述蝶形管殼包括若干個管腳，所述管腳用于連接外部電路與所述光源芯片、所述熱敏電阻、所述半導體制冷器；

所述光纖耦合器包括三個2×2光纖耦合器，分別為第一光纖耦合器、第二光纖耦合器、第三光纖耦合器，三個2×2光纖耦合器的分光比均為1:1；

所述光電探測器包括三個PIN-FET光電探測器，分別為第一光電探測器、第二光電探測器、第三光電探測器；

所述Y波導的數量為三，分別為第一Y波導、第二Y波導、第三Y波導；

所述光纖環的數量為三，分別為第一光纖環、第二光纖環、第三光纖環；

第一光纖耦合器、第二光纖耦合器、第三光纖耦合器的輸入端的一根光纖分別與多路寬譜光源的三根帶透鏡的光纖尾纖相連；第一光纖耦合器、第二光纖耦合器、第三光纖耦合器的輸入端的另一根光纖分別與第一光電探測器、第二光電探測器、第三光電探測器相連；