本发明专利技术涉及旨在测量物理参数(ΩR)的光纤干涉式测量装置(100)，并且包括：宽谱光源(103)、萨尼亚克光纤干涉仪(110)和检测器(104)，在该萨尼亚克光纤干涉仪(110)中传播两个对向传播的光波(101、102)，该萨尼亚克光纤干涉仪(110)包括测量工具(1140)，该测量工具(1140)对导致两个光波之间的非互易相位差Δφp的物理参数敏感，并且该检测器(104)递送代表物理参数的电信号。根据本发明专利技术，测量工具包括在传输模式中的环形谐振器(1143)，该环形谐振器(1143)包括第一耦合器(1141)和第二耦合器(1142)，该第一耦合器(1141)和该第二耦合器(1142)分别将萨尼亚克干涉仪的第一臂(111)和第二臂(112)分别耦合到所述环形谐振器，通过这样的方式，两个光波以相反的行进方向(1143H、1143AH)行进。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及旨在测量物理参数的光纤干涉式测量装置。 其更特别地涉及包括萨尼亚克（SAGNAC)干涉仪的干涉式测量装置，该萨尼亚克 干涉仪包括对待测物理参数敏感的测量工具。 在形成包括该干涉式测量装置的陀螺仪中以及在形成使用该陀螺仪的惯性姿态 或导航单元中，本专利技术得到特别有益的应用。
技术介绍
旨在测量物理参数的光纤干涉式测量装置从文献"光纤回转仪 (Gyroscope) "（H. LEFftVRE, Artech House, 1"3_ 参见特别是 54 页图 3·洸）中已知。 如图1所示，该干涉式测量装置1000包括： -光源1003,其发射源光信号1003A， -光纤萨尼亚克干涉仪1010,在其中传播第一光波1001和第二光波1002,第一光 波和第二光波对向传播的，所述萨尼亚克干涉仪1010包括： -输入端口 1010A，其以向前方向接收输入光信号， -分离器1013,在一方面，其连接到所述输入端口 1010A，并且在另一方面，连接到 所述萨尼亚克干涉仪1010的第一臂1011和第二臂1012， -测量工具1014,其对待测的所述物理参数敏感，所述物理参数产生在所述两个 对向传播光波1〇〇1、1〇〇2之间的非互易相位差Δ φρ，所述非互易相位差Δ φρ是所述物理 参数的函数，以及-输出端口 1010Β，其与所述输入端口 1010Α共用，以与向前方向相反的返回方向 传输具有输出光功率的输出光信号，所述输出光功率是在所述两个对向传播光波之间的总 相位差Δ (^的函数， -光学辐射检测器1004,其接收从所述萨尼亚克干涉仪1010退出的所述输出光功 率，并且递送代表输出光功率的电信号，以及 -源耦合器1005,其以所述向前方向将所述光源1003耦合到萨尼亚克干涉仪 1010的所述输入端口 1010Α，并且以所述返回方向将萨尼亚克干涉仪1010的所述输出端口 1010Β耦合到所述检测器1004。 该干涉式测量装置1000可例如用于干涉式光纤陀螺仪或"I-F0G"中。 如已知的，并且如图1所示，根据现有技术的干涉式测量装置1000的测量工具 1014可包括光纤线圈旋转传感器1014Α。 有利地，由光源1003发射的源光信号1003Α具有宽谱，即该光源1003具有低时 间相干性。那样，避免了易于干扰根据现有技术的干涉式测量装置1000的光学相干寄生 (spurious)效应，例如在光纤中的相干后向散射或交叉偏振耦合。因此还抑制了非线性克 尔（KERR)效应。 通常，线圈旋转传感器1014A的长度越长，那么根据现有技术的干涉式测量装置 1000的性能，特别是其灵敏度和其fg噪比越好。 然而，线圈传感器1014A的长度的增加使干涉式测量装置1000不仅更昂贵，而且 对由SHUPE效应产生的热变化更敏感。 因此，有必要对萨尼亚克干涉仪的线圈旋转传感器1014A的长度达成妥协。 此外，从相同的文件（参见例如159至161页，段落11. 1以及图11. 1)已知谐振 光纤陀螺仪或"R-F0G"，在其中测量工具包括传输模式光纤环形谐振器。 根据现有技术，并且如图2所示，该环形谐振器40包括第一门41和第二门42。 如已知的，入射到第一门41 (然后被称为输入门）的光信号41A行进经过环形谐 振器40,该环形谐振器40然后将传输的光信号42A传输到第二门42 (然后被称为传输输出 门）上。 如图2所示，该传输模式光纤环形谐振器40在其传输输出门42处通常具有在频 率下（在赫兹下）的响应曲线IY(f)，该响应曲线I；(f)具有传输谐振峰43。 对应于传输的光信号42A的功率与入射光信号41A的功率之间的比率的环形谐振 器40的该常规响应可通过给出如下来表征： -自由谱范围ISL，其对应于在两个连续谐振峰43之间在频率下的距离，以及 -精细度F，其对应于在环形谐振器40的自由谱范围ISL与响应曲线IV (f)的谐 振峰43的在频率下的半最大处全宽度（the full width at half maximum)(被表示为 FWHMr(f))之间的比率：因此后者越细，环形谐振器40的精细度F(在给定自由谱范围ISL 处）是大的。 理论上，使用具有总长度LjP精细度F的环形谐振器的R-FOG可以达到与具有F/2 倍较大长度（即F*L R/2)的光纤线圈旋转传感器的I-FOG相同的性能。 实际上，在使用环形谐振器的R-FOG中的SHUPE效应相对于I-FOG减小，这是由于 它使用较短的光纤线圈的事实（参见例如Wang等的在OFS 2012年的第22届关于光学纤维 传感器的国际会议（北京）的SPIE论文集卷8421(2012年）中的"Resonator Fiber-Optic Gyro with Bipolar Digital Serrodyne Modulation Scheme'，）。 然而，为了具有利益，使用根据现有技术的环形谐振器40的R-FOG不可以使用宽 谱光源。根据现有技术的环形谐振器40必须必要地与窄谱光源结合使用。 当该光源谱的以波长（例如以纳米或nm)或在频率（例如太赫兹或THz)下的半 最大处全宽度FWHM s是这样：FWHMS〈ISIV(10*F)(自由谱范围ISL然后在波长或在频率下来 表达）时，在此将认为光源是窄谱。 换句话说，如果该光源的半最大处全宽度FWHMs至多是环形谐振器40的谐振峰的 半最大处全宽度FWHM r的十分之一，即如果FWHM S〈FWHMR/10,那么光源将是窄谱。 该窄谱光源原则上具有大的时间相干性，由相干长度Lrah表征。 对于与具有总长度LjP精细度F的环形谐振器结合使用的窄谱光源，该相干长度 Lccih优选地高于总长度L 1?与精细度F的乘积的十倍，即：L OTh>10*F*LR。 在实践中，使用大的时间相干性的光源不允许达到非常高的性能，这是由于相干 寄生效应，例如瑞利（RAYLEIGH)后向散射和交叉偏振耦合，以及由于非线性克尔效应。 特别地，使用该光源的谐振陀螺仪具有长期漂移，其经过长的持续时间妨碍测量 精度。
技术实现思路
为了补救上面提及的现有技术的缺点，本专利技术提出一种干涉式测量装置，其允许 在该干涉式测量装置中使用宽谱光源和适当长度的光纤测量工具，以便免于光源的相干效 应并减小SHUPE效应以达到非常高的性能。 更精确地，本专利技术涉及光纤干涉式测量装置，其旨在测量物理参数，并且所述干涉 式测量装置包括： -宽谱光源，其发射源光信号， -光纤萨尼亚克干涉仪，在其中传播对向传播的第一光波和第二光波，所述萨尼亚 克干涉仪包括： -输入端口，其以向前方向接收输入光信号， -分离器，其在一方面连接到所述输入端口，并且在另一方面连接到所述萨尼亚克 干涉仪的第一臂和第二臂， -测量工具，其对待测的所述物理参数敏感，所述物理参数产生在所述两个对向传 播光波之间的非互易相位差A φρ，所述非互易相位差△ φρ是所述物理参数的函数，以及 -与所述输入端口共用的输出端口，其以与所述向前方向相反的返回方向传输具 有输出光功率的输出光信号，所述输出光功率是在所述两个对向传播光波之间的总相位差 Δ φ t和待测物理参数的函数， -光学辐射检测器，其接收从所述萨本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光纤干涉式测量装置(100、200、300)，其旨在测量物理参数(ΩR)，并且所述干涉式测量装置(100、200、300)包括：‑宽谱光源(103)，其发射源光信号(103A)，‑光纤萨尼亚克干涉仪(110、210、310)，在其中传播对向传播的第一光波(101)和第二光波(102)，所述萨尼亚克干涉仪(110、210、310)包括：‑输入端口(101A)，其以向前方向接收输入光信号(110IN)，‑分离器(113)，其在一方面连接到所述输入端口(110A)，并且在另一方面连接到所述萨尼亚克干涉仪(110、210、310)的第一臂(111)和第二臂(112)，‑测量工具(1140、2140、3140)，其对待测的所述物理参数(ΩR)敏感，所述物理参数(ΩR)产生在所述两个对向传播光波(101、102)之间的非互易相位差Δφp，所述非互易相位差Δφp是所述物理参数(ΩR)的函数，以及‑与所述输入端口(110A)共用的输出端口(110B)，其以与所述向前方向相反的返回方向传输具有输出光功率POUT的输出光信号(110OUT)，所述输出光功率POUT是在所述两个对向传播光波(101、102)之间的总相位差Δφt的函数，‑光学辐射检测器(104)，其接收从所述萨尼亚克干涉仪(110、210、310)退出的所述输出光功率POUT，并且递送代表所述输出光功率POUT以及待测的所述物理参数(ΩR)的电信号，以及‑源耦合器(105)，其以所述向前方向将所述光源(103)耦合到所述萨尼亚克干涉仪(110、210、310)的所述输入端口(110A)，并且以所述返回方向将所述萨尼亚克干涉仪(110、210、310)的所述输出端口(110B)耦合到所述检测器(104)，所述干涉式测量装置(100、200、300)其特征在于：所述萨尼亚克干涉仪(110、210、310)的所述测量工具(1140、2140、3140)包括传输模式的光纤环形谐振器(1143)，所述环形谐振器(1143)分别包括第一耦合器(1141)与第二耦合器(1142)，所述第一耦合器(1141)与所述第二耦合器(1142)分别将所述萨尼亚克干涉仪(110、210、310)的所述第一臂(111)与所述第二臂(112)耦合到所述环形谐振器(1143)，使得在所述环形谐振器(1143)中的所述第一和第二光波(101、102)以相反的循环方向(1143H、1143AH)循环。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：H·勒菲弗，F·古塔利，C·莫鲁康，J·宏塔斯，E·杜克洛斯，JJ·博内福瓦，
申请(专利权)人：埃艾克斯布鲁公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR
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