一種高信噪比的干涉式光纖陀螺儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高信噪比的干涉式光纖陀螺儀，包括：光源，用于向環(huán)行器提供光；環(huán)行器，用于將光源提供的光傳輸至多功能集成光路，控制光的傳輸路徑；多功能集成光路，用于對自環(huán)行器輸入的光進行光路起偏、相位偏置及分光處理，得到的兩束光輸入光纖線圈，在繞線圈傳輸一周后傳輸回多功能集成光路，多功能集成光路對這兩束光進行合光，并將合光后的光傳輸至環(huán)行器；光纖線圈，用于增強線圈中反向傳輸光之間的薩格奈克相移，并將這兩束光傳輸回多功能集成光路；探測器，用于接收環(huán)行器輸出的光，檢測反向傳輸光合光干涉以后的光強變化。利用本發(fā)明，解決了干涉式光纖陀螺儀光路中的光損耗過大，陀螺信噪比惡化的問題。
【專利說明】一種高信噪比的干涉式光纖陀螺儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光纖傳感【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種使用3端口環(huán)行器替代2X2耦合器，從而實現(xiàn)低光路損耗、高信噪比的干涉式光纖陀螺儀。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖陀螺儀(IFOG)是一種新型的具有廣闊發(fā)展前景的全固態(tài)慣性儀表，其潛在精度覆蓋了傳統(tǒng)機電式陀螺的大部分領(lǐng)域。它是一種轉(zhuǎn)動角速率陀螺，是敏感相對于慣性空間轉(zhuǎn)動角速率的裝置。光纖陀螺無運動部件，具有壽命長、質(zhì)量輕、體積小、功耗小、測量范圍大、快速啟動、結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活、生產(chǎn)工藝相對簡單等特點，可應(yīng)用于海、陸、空、天各種導(dǎo)航領(lǐng)域，如導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星、太空探測器、飛機、潛艇、車輛、機器人、鉆井測斜及天線穩(wěn)定裝置等。
[0003]光纖陀螺按其光學(xué)工作原理可分為三類:干涉式光纖陀螺儀(IFOG)、諧振式光纖陀螺儀(RFOG)和受激布里淵式光纖陀螺儀(BFOG)，目前干涉式光纖陀螺技術(shù)已完全成熟并產(chǎn)業(yè)化，而諧振式光纖陀螺和受激布里淵式光纖陀螺還處于基礎(chǔ)研究階段，尚有許多問
題需要進一步探索。
[0004]IFOG的原理基于薩格奈克效應(yīng)(Sagnac effect)。在閉合光路中，由同一光源發(fā)出的沿順時針方向(CW)和逆時針方向(CCW)傳輸?shù)膬墒猱a(chǎn)生了正比于旋轉(zhuǎn)角速率的相位差，這個相位差被稱為薩格奈克相移。具有薩格奈克相移的兩束光發(fā)生干涉后，通過檢測光強變化，就可以測出閉合光路旋轉(zhuǎn)的角速率。IFOG采用較長的光纖繞制成多匝的光纖線圈來增強薩格奈克效應(yīng)，其薩格奈克相移△ Φ如下:
[0005]
【權(quán)利要求】
1.一種高信噪比的干涉式光纖陀螺儀，其特征在于，該干涉式光纖陀螺儀包括: 光源，用于向環(huán)行器提供光； 環(huán)行器，用于將光源提供的光傳輸至多功能集成光路，控制光的傳輸路徑； 多功能集成光路，用于對自環(huán)行器輸入的光進行光路起偏、相位偏置及分光處理，得到的兩束光輸入光纖線圈，并分別沿順時針方向和逆時針方向反向傳輸，反向傳輸光在繞線圈傳輸一周后傳輸回多功能集成光路，多功能集成光路對這兩束光進行合光，并將合光后的光傳輸至環(huán)行器； 光纖線圈，用于增強線圈中反向傳輸光之間的薩格奈克相移，并將這兩束光傳輸回多功能集成光路； 探測器，用于接收環(huán)行器輸出的光，檢測反向傳輸光合光干涉以后的光強變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高信噪比的干涉式光纖陀螺儀，其特征在于，所述光源是激光光源、放大自發(fā)福射光源、超福射發(fā)光二極管光源或摻鉺放大器光源，其波段為850nm、1310nm 或 1550nm 波段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高信噪比的干涉式光纖陀螺儀，其特征在于，所述環(huán)行器是單模環(huán)行器或保偏環(huán)行器，其波段為850nm、1310nm或1550nm波段。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高信噪比的干涉式光纖陀螺儀，其特征在于，所述環(huán)行器具有第一端口、第二端口和第三端口，具有非互易性，從環(huán)行器的第一端口輸入的光從環(huán)行器的第二端口輸出，從環(huán)行器的第二端口輸入的光從環(huán)行器的第三端口輸出，從環(huán)行器的第三端口輸入的光從環(huán)行器的第一端口輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高信噪比的干涉式光纖陀螺儀，其特征在于，所述多功能集成光路是相位調(diào)制波導(dǎo)或幅度調(diào)制波導(dǎo)，其波段為850nm、1310nm或1550nm波段。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高信噪比的干涉式光纖陀螺儀，其特征在于，所述多功能集成光路具有第一端口、第二端口和第三端口，自環(huán)行器輸入的光經(jīng)第一端口進入多功能集成光路，被多功能集成光路進行光路起偏、相位偏置及分光處理，得到的兩束光分別自第二端口和第三端口輸出至光纖線圈，自第二端口輸出至光纖線圈的光在光纖線圈中沿順時針方向傳播，自第三端口輸出至光纖線圈的光在光纖線圈中沿逆時針方向傳播，這兩束光在光纖線圈中傳輸一周后，分別沿第三端口、第二端口返回多功能集成光路，多功能集成光路對這兩束光進行合光后經(jīng)第一端口傳輸至環(huán)行器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高信噪比的干涉式光纖陀螺儀，其特征在于，所述光纖線圈是保偏光纖線圈，其工作波段為850nm、1310nm或1550nm波段。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高信噪比的干涉式光纖陀螺儀，其特征在于，所述探測器是半導(dǎo)體光電二極管、光電倍增管、雪崩二極管、光電三極管或光敏電阻，其材料是S1、InGaAs或InP，其工作波段為850nm、1310nm或1550nm波段。
【文檔編號】G01C19/64GK103438880SQ201310389440
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】毛曉宇, 鄭吉兵, 張敏, 張雪鍵, 羅雪峰 申請人:中國兵器工業(yè)導(dǎo)航與控制技術(shù)研究所