使用單偏振輸出保偏環(huán)路器的光纖陀螺儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及陀螺儀，尤其涉及一種使用單偏振輸出保偏環(huán)路器的光纖陀螺儀。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的光纖陀螺如圖1所示。由寬譜光源I發(fā)出的光經(jīng)光源保偏分束器8 —分為二，其中一束輸入保偏起偏器9，再經(jīng)過傳感環(huán)保偏分束器3 —分為二，上光束按順時(shí)針方向經(jīng)保偏光纖傳感環(huán)4、相位調(diào)制器5，返回保偏分束器3 ;下光束按反時(shí)針方向經(jīng)相位調(diào)制器5、保偏光纖傳感環(huán)4后返回保偏分束器3 ;這二束順時(shí)針光和反時(shí)針光由保偏分束器3合成形成干涉，經(jīng)保偏起偏器9、光源保偏分束器8 —分為二，其中一束由光電探測器6變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)過信號(hào)處理單元7，信號(hào)處理單元7產(chǎn)生加在相位調(diào)制器5上的信號(hào)，并同時(shí)輸出陀螺儀相對于慣性參考系的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)。這種陀螺的缺點(diǎn)是光束往返光源保偏分束器8時(shí)，光能量損失6dB，即損失了 3/4的光能量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種使用單偏振輸出保偏環(huán)路器的光纖陀螺儀，并用該保偏環(huán)路器代替光源保偏分束器和保偏起偏器的功能。
[0004]一種使用單偏振輸出保偏環(huán)路器的光纖陀螺儀包括寬譜光源、光源保偏環(huán)路器、傳感環(huán)保偏分束器、保偏光纖傳感環(huán)、相位調(diào)制器、光電探測器、信號(hào)處理單元；由寬譜光源發(fā)出的光進(jìn)入光源保偏環(huán)路器的2-1端，從光源保偏環(huán)路器的2-2端輸出一個(gè)單偏振模再經(jīng)過傳感環(huán)保偏分束器分成上、下二光束，上光束按順時(shí)針方向經(jīng)保偏光纖傳感環(huán)、相位調(diào)制器，返回保偏分束器；下光束按反時(shí)針方向經(jīng)相位調(diào)制器、保偏光纖傳感環(huán)，返回保偏分束器；上、下二光束由保偏分束器合成形成干涉，干涉后的光束經(jīng)保偏環(huán)路器的2-2端輸入、并從保偏環(huán)路器的2-3端輸出，由光電探測器將光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)過信號(hào)處理單元，信號(hào)處理單元產(chǎn)生加在相位調(diào)制器上的信號(hào)，并同時(shí)輸出陀螺儀相對于慣性參考系的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)。
[0005]所述的光源保偏環(huán)路器采用單偏振輸出保偏環(huán)路器。所述的寬譜光源采用高偏振度半導(dǎo)體超福射二極管。
[0006]本發(fā)明是在光纖陀螺儀中采用了單偏振輸出保偏環(huán)路器，取代了傳統(tǒng)陀螺的光源保偏分束器和保偏起偏器二個(gè)元件。使用環(huán)路器，可以減少由光源保偏分束器引起的6dB光能量損失，可提高陀螺的信噪比，或者保持原信噪比不變條件下減少光能量損耗；單偏振輸出保偏環(huán)路器的特征是只能傳送一個(gè)偏振模，阻止另一個(gè)偏振模，同時(shí)起到了保偏起偏器作用。本發(fā)明的目的是減少光能量損失、同時(shí)減少元件的光纖陀螺儀。
【附圖說明】
[0007]圖1是傳統(tǒng)的光纖陀螺結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是使用單偏振輸出保偏環(huán)路器的光纖陀螺儀結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]如圖2所示，一種使用單偏振輸出保偏環(huán)路器的光纖陀螺儀包括寬譜光源1、光源保偏環(huán)路器2、傳感環(huán)保偏分束器3、保偏光纖傳感環(huán)4、相位調(diào)制器5、光電探測器6、信號(hào)處理單元7 ;由寬譜光源I發(fā)出的光進(jìn)入光源保偏環(huán)路器2的2-1端，從光源保偏環(huán)路器2的2-2端輸出。此保偏環(huán)路器只能傳送一個(gè)偏振模，阻止另一個(gè)偏振模。保偏環(huán)路器傳送的一個(gè)偏振模再經(jīng)過傳感環(huán)保偏分束器3分成上、下二光束，上光束按順時(shí)針方向經(jīng)保偏光纖傳感環(huán)4、相位調(diào)制器5，返回保偏分束器3 ;下光束按反時(shí)針方向經(jīng)相位調(diào)制器5、保偏光纖傳感環(huán)4，返回保偏分束器3 ;上、下二光束由保偏分束器3合成形成干涉，干涉后的光束經(jīng)保偏環(huán)路器2的2-2端輸入、并從保偏環(huán)路器2的2-3端輸出，由光電探測器6將光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)過信號(hào)處理單元7，信號(hào)處理單元7產(chǎn)生加在相位調(diào)制器5上的信號(hào)，并同時(shí)輸出陀螺儀相對于慣性參考系的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)。
[0009]所述的光源保偏環(huán)路器2采用單偏振輸出保偏環(huán)路器。所述的寬譜光源I采用高偏振度半導(dǎo)體超福射二極管。
[0010]實(shí)施案例:寬譜光源I采用使用1310納米高偏振度半導(dǎo)體超輻射二極管，單偏振輸出保偏環(huán)路器的特征是只能傳送一個(gè)偏振模，阻止另一個(gè)偏振模，消光比為30dB，傳感環(huán)保偏分束器采用1:1分束比，保偏光纖傳感環(huán)采用500米光纖，外徑98毫米，相位調(diào)制器用數(shù)米光纖繞在本征頻率為29.5kHz的壓電陶瓷環(huán)上，光電探測器使用PIN-FET組件，信號(hào)處理單元使用鎖相放大器。入射到光電探測器的光功率為10微瓦，實(shí)驗(yàn)陀螺的長期零漂為
0.2° /小時(shí)。
[0011]而作為比較，使用同一光源、同一光纖傳感環(huán)、相位調(diào)制器、傳感環(huán)保偏分束器、光電探測器，以及30dB消光比的保偏起偏器和光源保偏分束器的傳統(tǒng)陀螺，光電探測器的接收光功率是4微瓦，傳統(tǒng)陀螺的長期零漂為0.5° /小時(shí)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種使用單偏振輸出保偏環(huán)路器的光纖陀螺儀，其特征在于包括寬譜光源(I)、光源保偏環(huán)路器(2)、傳感環(huán)保偏分束器(3)、保偏光纖傳感環(huán)(4)、相位調(diào)制器(5)、光電探測器(6)、信號(hào)處理單元(7); 由寬譜光源(I)發(fā)出的光進(jìn)入光源保偏環(huán)路器(2)的2-1端，從光源保偏環(huán)路器(2)的2-2端輸出一個(gè)單偏振模再經(jīng)過傳感環(huán)保偏分束器(3)分成上、下二光束，上光束按順時(shí)針方向經(jīng)保偏光纖傳感環(huán)(4)、相位調(diào)制器(5)，返回保偏分束器(3);下光束按反時(shí)針方向經(jīng)相位調(diào)制器(5)、保偏光纖傳感環(huán)(4)，返回保偏分束器(3);上、下二光束由保偏分束器(3)合成形成干涉，干涉后的光束經(jīng)保偏環(huán)路器(2)的2-2端輸入、并從保偏環(huán)路器(2)的2-3端輸出，由光電探測器(6)將光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)過信號(hào)處理單元(7)，信號(hào)處理單元(7)產(chǎn)生加在相位調(diào)制器(5)上的信號(hào)，并同時(shí)輸出陀螺儀相對于慣性參考系的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種使用單偏振輸出保偏環(huán)路器的光纖陀螺儀，其特征在于所述的光源保偏環(huán)路器(2)采用單偏振輸出保偏環(huán)路器。
3.如權(quán)利要求1所述的一種使用單偏振輸出保偏環(huán)路器的光纖陀螺儀，其特征在于所述的寬譜光源(I)采用高偏振度半導(dǎo)體超輻射二極管。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種使用單偏振輸出保偏環(huán)路器的光纖陀螺儀。由寬譜光源發(fā)出的光進(jìn)入光源保偏環(huán)路器的2-1端，從保偏環(huán)路器的2-2端輸出一個(gè)偏振模再經(jīng)傳感環(huán)保偏分束器分成上、下二光束，上光束按順時(shí)針方向經(jīng)保偏光纖傳感環(huán)、相位調(diào)制器，返回保偏分束器；下光束按反時(shí)針方向經(jīng)相位調(diào)制器、保偏光纖傳感環(huán)，返回保偏分束器；上、下二光束由保偏分束器合成形成干涉，干涉后的光束經(jīng)保偏環(huán)路器的2-2端輸入、并從保偏環(huán)路器的2-3端輸出，由光電探測器將光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)輸入信號(hào)處理單元，信號(hào)處理單元產(chǎn)生加在相位調(diào)制器上的信號(hào)，并同時(shí)輸出陀螺儀相對于慣性參考系的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)。本發(fā)明可以減少由光源保偏分束器引起的光能量損失，同時(shí)減少元件使用。
【IPC分類】G01C19-72
【公開號(hào)】CN104567851
【申請?zhí)枴緾N201410845570
【發(fā)明人】周柯江, 張敏杰, 周芝福, 李曉煒, 胥曉春, 張瑜
【申請人】浙江大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月31日