專利名稱：一種外差干涉光纖陀螺儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種外差干涉光纖陀螺儀。它是一種精密導(dǎo)航儀器，可以精確測定旋轉(zhuǎn)物體的角速度，用在航天、航空、航海和大地勘測等領(lǐng)域。
現(xiàn)有的光纖陀螺儀采用零拍干涉原理，光源光強的變化直接影響干涉條紋的光強大小，所以測量精度低。
本發(fā)明提出的光纖陀螺儀首次采用連續(xù)波外差干涉原理。由于它是通過測量拍頻信號的位相變化來確定物體的轉(zhuǎn)動角速度，拍頻信號的位相變化與光源的光強變化無關(guān)，所以它的測量精度很高。該光纖陀螺還具有全光纖結(jié)構(gòu)、重量輕、體積小、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。
外差干涉光纖陀螺儀如

圖1所示，由一個可控制溫飄的連續(xù)調(diào)頻單縱模激光光源(例如單縱模半導(dǎo)體激光器)(1)、一個耦合透鏡(2)、四個光纖雙向耦合器(3)、(4)、(5)、(6)、一長段單模保偏光纖(7)和光探測器(8)構(gòu)成；其中，1×2耦合器(3)的兩個輸出端分別與2×1耦合器(4)和(6)的一個輸入端連接，耦合器(4)和(6)的另外一個輸入端分別與耦合器(5)的兩個輸入端連接，耦合器(4)和(6)的輸出端分別與一段單模保偏光纖(7)的兩端連接，并使耦合器(3)、(6)之間的光纖長度與耦合器(4)、(5)之間的光纖長度之和不等于耦合器(3)、(4)之間的光纖長度與耦合器(5)、(6)之間的光纖長度之和；激光光源發(fā)出的激光經(jīng)耦合透鏡入射到耦合器(3)的輸入端；從耦合器(5)輸出端射出的激光由光探測器(8)接收。
外差干涉光纖陀螺儀的工作原理是這樣的從激光光源(1)發(fā)出的調(diào)頻激光經(jīng)耦合透鏡(2)耦合到1×2光纖耦合器(3)的輸入端。耦合器(3)作為分束器將激光束分成兩束光，一束光經(jīng)耦合器(4)、單模保偏光纖(7)、耦合器(6)和耦合器(5)，最后射向光探測器(8)，另一束光經(jīng)耦合器(6)、單模保偏光纖(7)、耦合器(4)和耦合器(5)，最后射向光探測器(8)。由于這兩束光所走的光程不同，所以這兩束光將在光探測器的表面上發(fā)生外差干涉，形成的拍頻信號的頻率和位相取決于這兩束光的光程差。當物體旋轉(zhuǎn)時，由于賽格納克效應(yīng)，拍頻信號的頻率和位相還與物體的旋轉(zhuǎn)角速度有關(guān)。檢測拍頻信號的位相變化，可以精確測定物體的旋轉(zhuǎn)角速度。
為了提高儀器的可靠程度，上述光纖陀螺還可以采用雙光源結(jié)構(gòu)，如圖2所示，雙光源外差干涉光纖陀螺由兩個不同波長的連續(xù)調(diào)頻單縱模激光光源(1)(2)、兩個耦合透鏡(3)(4)、兩個2×2光纖雙向耦合器(5)(7)、兩個2×1光纖雙向耦合器(6)(8)、一長段單模保偏光纖(9)、濾光片(10)(11)和兩個光探測器(12)(13)構(gòu)成。其中，與圖1相比較，光纖陀螺儀的主要結(jié)構(gòu)不變，只是把圖1中的1×2雙向耦合器(3)和(5)改成圖2中的2×2雙向耦合器(5)和(7)，并采用兩個不同波長的激光光源(1)和(2)照明，用兩個光探測器分別接收不同激光光源的干涉信號；光探測器(12)和(13)前面需分別加入帶通濾光片，以便區(qū)分不同波長激光的干涉信號。
雙光源結(jié)構(gòu)的外差干涉光纖陀螺儀的工作原理與單光源情況下相同，只是在同一個外差干涉型賽格納克干涉儀中采用兩套獨立的激光干涉光路，所以一旦某一個激光器發(fā)生故障，另一個激光干涉系統(tǒng)仍然能夠工作。
權(quán)利要求
1.一種外差干涉光纖陀螺儀，其特征在于如圖1所示，由一個可控制溫飄的連續(xù)調(diào)頻單縱模激光光源(1)、耦合透鏡(2)、四個光纖雙向耦合器(3)(4)(5)(6)、一段單模保偏光纖(7)和一個光探測器(8)構(gòu)成；其中，從激光光源(1)發(fā)出的激光經(jīng)耦合透鏡(2)耦合到1×2光纖雙向耦合器(3)的輸入端，耦合器(3)的兩個輸出端分別與2×1光纖雙向耦合器(4)和(6)的一個輸入端相連，耦合器(4)和(6)的另外一個輸入端分別與耦合器(5)的兩個輸入端相連，2×1耦合器(4)和(6)的輸出端分別與單模保偏光纖(7)的兩端相連，并使耦合器(3)(6)之間的光纖長度與耦合器(4)(5)之間的光纖長度之和不等于耦合器(3)(4)之間的光纖長度與耦合器(5)(6)之間的光纖長度之和；從耦合器(5)輸出端射出的激光由光探測器(8)接收。
2.一種雙光源結(jié)構(gòu)外差干涉光纖陀螺儀，其特征在于，如圖2所示，由兩個不同波長的可控制溫飄的連續(xù)調(diào)頻單縱模激光光源(1)(2)、兩個耦合透鏡(3)(4)、兩個2×2雙向光纖耦合器(5)(7)、兩個2×1雙向光纖耦合器(6)(8)、一段單模保偏光纖(9)、兩個選擇波長不同的帶通濾光片和兩個光探測器構(gòu)成；其中，從激光光源(1)(2)發(fā)出的兩束激光分別經(jīng)耦合透鏡(3)(4)耦合進入雙向耦合器(5)的兩個輸入端，耦合器(5)的兩個輸出端分別與耦合器(6)和(8)的一個輸入端相連，耦合器(6)和(8)的另外一個輸入端分別與耦合器(7)的兩個輸入端相連，耦合器(6)和(8)的輸出端分別與單模保偏光纖(9)的兩端相連。并使耦合器(5)(8)之間的光纖長度與耦合器(6)(7)之間的光纖長度之和不等于耦合器(5)(6)之間的光纖長度與耦合器(7)(8)之間的光纖長度之和從耦合器(7)的兩個輸出端輸出的激光束分別經(jīng)過帶通濾光片(10)(11)，最后分別由光探測器(12)和(13)接收。
全文摘要
本發(fā)明為一種外差干涉光纖陀螺儀。它是一種精密導(dǎo)航儀器，用在航空、航海、大地測量等領(lǐng)域。外差干涉光纖陀螺儀采用連續(xù)波調(diào)頻外差干涉原理，由一個可控制溫飄的連續(xù)調(diào)頻單縱模激光光源、一個耦合透鏡、四個光纖雙向耦合器、一段單模保偏光纖和一個光探測器構(gòu)成。它可以精確測定旋轉(zhuǎn)物體的角速度，并且具有全光纖結(jié)構(gòu)、重量輕、體積小、精度高、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。
文檔編號G01P3/36GK1135600SQ95104260
公開日1996年11月13日 申請日期1995年5月8日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月8日
發(fā)明者鄭剛 申請人:鄭剛