專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于雙折射調(diào)制的差分雙干涉式光纖陀螺儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在光纖環(huán)面積和光纖長(zhǎng)度不變的條件下實(shí)現(xiàn)SAGNAC效應(yīng)倍增和閉環(huán)控制的閉環(huán)差分雙干涉式光纖陀螺儀，屬于光纖陀螺技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光纖陀螺作為發(fā)展極為迅速的一種新型慣性角速度傳感器，以其特有的技術(shù)和性能優(yōu)勢(shì)，如全固態(tài)結(jié)構(gòu)、可靠性高、壽命長(zhǎng)；啟動(dòng)速度快，響應(yīng)時(shí)間短；測(cè)量范圍大，動(dòng)態(tài)范圍寬；抗沖擊、振動(dòng)，耐化學(xué)腐蝕；體積小、重量輕、成本低；適合大批量生產(chǎn)等，已經(jīng)廣泛用于各領(lǐng)域。
國(guó)際上通用的光纖陀螺形式為單干涉式，即利用一套光路(一個(gè)保偏光纖環(huán))的快軸或者慢軸實(shí)現(xiàn)SAGNAC干涉儀，通過(guò)分別按照順時(shí)針(CW)、逆時(shí)針(CCW)傳播的兩束主波列之間的干涉來(lái)解算載體轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致的SAGNAC相移。這種干涉儀雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是隨著光纖陀螺應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，其體積、重量與精度之間的矛盾日益突出，以現(xiàn)有的技術(shù)和工藝水平，在維持精度的前提下，進(jìn)一步減小體積、重量很難實(shí)現(xiàn)突破，反之亦然。
差分雙干涉式光纖陀螺儀是在一套光路(一個(gè)保偏光纖環(huán))中，利用其快軸和慢軸分別實(shí)現(xiàn)一個(gè)SAGNAC干涉儀，這兩路干涉儀的輸出呈現(xiàn)差分形式，經(jīng)過(guò)差分解算以后， SAGNAC效應(yīng)得到加倍。目前，差分雙干涉式光纖陀螺儀采用的是開(kāi)環(huán)方案，每路干涉儀輸出的光波之間相位差很大，所以必須利用相干特性很好的激光作為光源以實(shí)現(xiàn)這些光波之間的干涉，但這導(dǎo)致了各種雜散波之間的干涉，從而開(kāi)環(huán)差分雙干涉式光纖陀螺儀的噪聲較大且很難抑制。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述問(wèn)題，提出一種在光纖環(huán)面積和光纖長(zhǎng)度不變的條件下實(shí)現(xiàn)SAGNAC效應(yīng)倍增和閉環(huán)控制的閉環(huán)差分雙干涉式光纖陀螺儀。
一種基于雙折射調(diào)制的差分雙干涉式光纖陀螺儀，包括光源、調(diào)制器、耦合器、光纖環(huán)、偏振分束器、第一探測(cè)器和第二探測(cè)器；
光源與調(diào)制器以45°熔接于熔點(diǎn)O1，調(diào)制器與耦合器的A端口以45°熔接于熔點(diǎn) O2，耦合器的C端與保偏光纖環(huán)一端以0°熔接于熔點(diǎn)O3，耦合器的D端與光纖環(huán)另外一端以90°熔接于熔點(diǎn)O4，耦合器的B端與偏振分束器的輸入端以0°熔接于熔點(diǎn)O5，偏振分束器的兩個(gè)輸出端分別與第一探測(cè)器和第二探測(cè)器熔接。
由寬譜光源，雙折射調(diào)制器，保偏耦合器，光纖環(huán)，偏振分束器，探測(cè)器構(gòu)成，寬譜光源輸出偏振光波經(jīng)過(guò)45°交叉耦合產(chǎn)生了兩個(gè)幅值相等、偏振方向相互垂直的光波輸入保偏光纖環(huán)，通過(guò)雙折射調(diào)制器來(lái)改變這兩個(gè)光波之間延時(shí)，以抵消保偏光纖環(huán)中傳輸時(shí)快、慢軸給它們帶來(lái)的固有雙折射延時(shí)以及載體轉(zhuǎn)動(dòng)帶來(lái)的SAGNAC延時(shí)，從而在輸出時(shí)能夠發(fā)生干涉，即實(shí)現(xiàn)閉環(huán)反饋控制。在輸出的兩路干涉信號(hào)中，其中一路用于實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，另外一路通過(guò)相干檢測(cè)的方法實(shí)現(xiàn)SAGNAC相位的解算。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
(1)實(shí)現(xiàn)了差分雙干涉式光纖陀螺的閉環(huán)控制；
(2)采用了相干特性很弱的寬譜光源，避免了激光光源強(qiáng)相干特性導(dǎo)致的各種雜散波干涉而帶來(lái)的強(qiáng)噪聲；
(3) SAGNAC相位解算方法簡(jiǎn)單。


圖1是閉環(huán)差分雙干涉式光纖陀螺結(jié)構(gòu)框圖2是熔點(diǎn)O1處光波示意圖3是熔點(diǎn)&處光波示意圖4是寬譜光源相干函數(shù)；
圖5是調(diào)制器上施加的調(diào)制波形；
圖6是探測(cè)器處干涉光強(qiáng)與調(diào)制相位關(guān)系(負(fù)責(zé)閉環(huán))；
圖7是探測(cè)器處干涉光強(qiáng)與調(diào)制相位關(guān)系(負(fù)責(zé)相位解算)。
圖中
權(quán)利要求
1.一種基于雙折射調(diào)制的差分雙干涉式光纖陀螺儀，其特征在于，包括光源、調(diào)制器、 耦合器、光纖環(huán)、偏振分束器、第一探測(cè)器和第二探測(cè)器；光源與調(diào)制器以45°熔接于熔點(diǎn)O1，調(diào)制器與耦合器的A端口以45°熔接于熔點(diǎn)02， 耦合器的C端與保偏光纖環(huán)一端以0°熔接于熔點(diǎn)O3，耦合器的D端與光纖環(huán)另外一端以 90°熔接于熔點(diǎn)O4，耦合器的B端與偏振分束器的輸入端以0°熔接于熔點(diǎn)O5，偏振分束器的兩個(gè)輸出端分別與第一探測(cè)器和第二探測(cè)器熔接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙折射調(diào)制的差分雙干涉式光纖陀螺儀，其特征在于，所述的光源采用具有高偏振度的寬譜SLD光源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙折射調(diào)制的差分雙干涉式光纖陀螺儀，其特征在于，所述的調(diào)制器采用具有調(diào)節(jié)兩個(gè)相互垂直的偏振光波之間雙折射延時(shí)的偏振模式延遲器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙折射調(diào)制的差分雙干涉式光纖陀螺儀，其特征在于，所述的耦合器采用保偏耦合器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙折射調(diào)制的差分雙干涉式光纖陀螺儀，其特征在于，所述的光纖環(huán)選用保偏光纖環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙折射調(diào)制的差分雙干涉式光纖陀螺儀，其特征在于，所述的偏振分束器為采用PBS-1*2-1550-S-N型偏振分束器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙折射調(diào)制的差分雙干涉式光纖陀螺儀，其特征在于，所述的第一探測(cè)器和第二探測(cè)器均采用PFTM901-001型光電探測(cè)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙折射調(diào)制的差分雙干涉式光纖陀螺儀，其特征在于，所述的調(diào)制器上施加調(diào)制波形，以周期性的方波對(duì)兩個(gè)相互垂直的偏振光波之間雙折射延時(shí)進(jìn)行調(diào)制，其中調(diào)制的相位Φω(ι = Φ0+Φ5' Φω = Φω。士 η/2，實(shí)現(xiàn)第一路干涉儀的閉環(huán)，工作點(diǎn)在士 η/2處，實(shí)現(xiàn)第二路干涉儀的閉環(huán)，工作點(diǎn)在-2Φ3± π/2，通過(guò)解調(diào)解算出2Φ —
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于雙折射調(diào)制的差分雙干涉式光纖陀螺儀，包括光源、調(diào)制器、耦合器、光纖環(huán)、偏振分束器、第一探測(cè)器和第二探測(cè)器；光源與調(diào)制器以45°熔接于熔點(diǎn)O1，調(diào)制器與耦合器的A端口以45°熔接于熔點(diǎn)O2，耦合器的C端與保偏光纖環(huán)一端以0°熔接于熔點(diǎn)O3，耦合器的D端與光纖環(huán)另外一端以90°熔接于熔點(diǎn)O4，耦合器的B端與偏振分束器的輸入端以0°熔接于熔點(diǎn)O5，偏振分束器的兩個(gè)輸出端分別與第一探測(cè)器和第二探測(cè)器熔接。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了差分雙干涉式光纖陀螺的閉環(huán)控制，采用了相干特性很弱的寬譜光源，避免了激光光源強(qiáng)相干特性導(dǎo)致的各種雜散波干涉而帶來(lái)的強(qiáng)噪聲。
文檔編號(hào)G01C19/72GK102494681SQ20111040255
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者張倩, 張春熹, 徐小斌, 杜士森, 滕飛, 肖智, 金靖 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)