一种基于菱形光程差偏置结构的白光干涉光纤陀螺仪制造技术

本发明专利技术属于光纤陀螺技术领域，公开了一种基于菱形光程差偏置结构的白光干涉光纤陀螺仪，包括激光器、菱形光程差偏置结构、光纤环、探测器；本发明专利技术采用了全光纤结构，简化陀螺系统复杂性，降低整体成本；利用白光干涉解调算法实现转速信号线性输出。

【技术实现步骤摘要】
一种基于菱形光程差偏置结构的白光干涉光纤陀螺仪
本专利技术涉及一种基于菱形光程差偏置结构的白光干涉光纤陀螺仪，属于光纤陀螺

技术介绍
光纤陀螺作为发展极为迅速的一种新型惯性角速度传感器一经问世便引起许多科研机构的关注。与传统机械陀螺相比，光纤陀螺无运动部件和磨损部件，为全固态仪表，具有成本低、寿命长、质量轻、体积小、动态范围大、精度应用覆盖面广、抗电磁干扰等优点。与激光陀螺相比，光纤陀螺无需几千伏的点火电压，无需克服自锁用的机械抖动装置，无需超高精度的光学加工，无需非常严格的气体密封，装配工艺简便。光纤陀螺是一种结构简单、潜在成本低、潜在精度高的新型全固态惯性器件。光纤陀螺按其光学工作原理可以分为三类：干涉型光纤陀螺、谐振型光纤陀螺和受激布里渊散射型光纤陀螺。其中干涉型光纤陀螺技术成熟程度以及产品商业化程度最高，其商业产品按照零偏误差从高到低分为速率级、战术级、惯性级、战略级，并广泛应用于交通运输、军事装备、空间定位等领域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种基于菱形光程差偏置结构的白光干涉光纤陀螺仪，其具有全光纤结构、算法解调速度快、转速信号线性输出、系统成本低、陀螺体积小等突出优点。本专利技术的技术方案：一种基于菱形光程差偏置结构的白光干涉光纤陀螺仪，包括激光器、菱形光程差偏置结构、光纤环和探测器；所述菱形光程差偏置结构为4个分光比为50:50的光纤耦合器构成或采用基于平面光波导(PlanarLightwaveCircuit,PLC)技术的菱形光程差偏置结构；所述的光纤型菱形光程差偏置结构包括4个分光比为50:50的光纤耦合器以及连接各光纤耦合器的光纤；第一光纤耦合器与第二光纤耦合器之间、第二光纤耦合器与第三光纤耦合器之间、第三光纤耦合器与第四光纤耦合器之间、第四光纤耦合器与第一光纤耦合器之间分别通过第一光纤、第二光纤、第三光纤和第四光纤相连成环；其中，第一光纤、第二光纤、第三光纤和第四光纤的长度不一致来引入光程差偏置d；所述激光器通过第五光纤与第一光纤耦合器相连，所述探测器通过第六光纤与第三光纤耦合器相连；所述光纤环两端分别与第二光纤耦合器与第四光纤耦合器相连。所述激光器为波长扫描激光器或宽谱光源激光器。所述探测器为同步探测器或光谱仪。所述的光纤环为单模光纤或保偏光纤，光纤环数量为1个或2个。可选的，所述的菱形光程差偏置结构可后接光带通滤波器。可选的，所述的光带通滤波器可为但不限于一进二出的CWDM粗波分复用器，光带宽通道可为但不仅限于1520nm-1540nm以及1540nm-1560nm。本专利技术的有益效果：本专利技术所述基于菱形光程差偏置结构的白光干涉光纤陀螺其具有全光纤结构易于加工装配、算法解调速度快、转速信号线性输出、系统成本低、电学系统简单、陀螺体积小等突出优点。附图说明图1是基于单环结构的白光干涉光纤陀螺结构图；图2是基于单环结构的白光干涉光纤陀螺转速-腔长差图；图3是基于PLC技术的菱形光程差偏置结构图；图4是基于双环差分结构的白光干涉光纤陀螺结构图。图中：1第一光纤；2第二光纤；3第三光纤；4第四光纤；5第一光纤耦合器；6第二光纤耦合器；7第三光纤耦合器；8第四光纤耦合器；9激光器；10探测器；11第一光纤环；12第一光纤耦合器的第一端口；13第一光纤耦合器的第二端口；14第一光纤耦合器的第三端口；15第二光纤耦合器的第一端口；16第二光纤耦合器的第二端口；17第三光纤耦合器的第一端口；18第三光纤耦合器的第二端口；19第四光纤耦合器的第一端口；20第四光纤耦合器的第二端口；21第二光纤耦合器的第三端口；22第三耦合器的第三端口；23第四光纤耦合器第三端口；24第一光纤耦合器的第四端口；25第二光纤耦合器的第四端口；26第二光纤环；27第四带通滤波器；28第二带通滤波器；29第一端口；30第二端口；31第三端口；32第四端口；33第一波导；34第二波导；35第三波导；36第四波导。具体实施方式以下结合技术方案和附图详细叙述本专利技术的具体实施方式。本专利技术提供了一种基于菱形光程差偏置结构的白光干涉光纤陀螺仪，根据所用的光纤环数量不同，光纤陀螺仪可分为单环型或双环差分型。实施例1：其示意图如图1所示，包括激光器9、第一光纤耦合器5、第二光纤耦合器6、第三光纤耦合器7、第四光纤耦合器8、第一光纤环11、探测器10；激光器9的光输出端与第一光纤耦合器的第一端口12通过单模光纤连接，第一光纤耦合器的第二端口13通过第一光纤1与第二光纤耦合器的第一端口15连接，第一光纤耦合器的第三端口14通过第四光纤4与第四光纤耦合器的第二端口20连接，第二光纤耦合器的第三端口21通过第一光纤环11与第四光纤耦合器第三端口23连接，第三光纤耦合器的第二端口18通过第三光纤3与第四光纤耦合器的第一端口19连接，第三光纤耦合器的第一端口17通过第二光纤2与第二光纤耦合器的第二端口16连接，第三耦合器的第三端口22与同步探测器或光谱仪通过单模光纤连接。本专利技术中第一光纤耦合器5与第二光纤耦合器6之间的连接第一光纤1、第二光纤耦合器6与第三光纤耦合器7之间的连接第二光纤2、第三光纤耦合器7与第四光纤耦合器8之间的连接第三光纤3、第四光纤耦合器8与第一光纤耦合器的第四端口24之间的连接第四光纤4组成了光纤型菱形光程差偏置结构。本专利技术中激光器9为波长扫描激光器或宽谱光源，所述探测器10为同步探测器或光谱仪。探测器探测到的干涉光谱光强为：I＝I0cos(1+φs)在该结构中，利用四个1*2光纤耦合器的组合实现了顺时针传播光和逆时针传播光的光程差偏置。对于顺时针传播的光，从光源出发，所传播行进的路线为：激光器9-第一光纤耦合器5-第一光纤1-第二光纤耦合器6-第一光纤环11-第四光纤耦合器8-第三光纤3-第三光纤耦合器7-探测器10；对于逆时针传播的光，从光源出发，所传播行进的路线为：激光器9-第一光纤耦合器5-第四光纤4-第四光纤耦合器8-第一光纤环11-第二光纤耦合器6-第二光纤2-第三光纤耦合器7-探测器10；其中造成光程差偏置，不互易的光路部分分别为：顺时针：第一光纤1-第二光纤耦合器6-第一光纤环11-第四光纤耦合器8-第三光纤3；逆时针：第四光纤4-第四光纤耦合器8-第一光纤环11-第二光纤耦合器6-第二光纤2；考虑第二光纤耦合器6和第四光纤耦合器8和第一光纤环11为两个光路的公共部分，可以计在互易的光路部分内。这样顺时针光路和逆时针光路不互易的光路部分为：顺时针：第一光纤1-第三光纤3；逆时针：第四光纤4-第二光纤2；这样，在设计结构光路的时候，可以在顺时针第一光纤1-第三光纤3光路组合和逆时针第四光纤4-第二光纤2光路组合之间引入数十um至数mm范围内的光程差异d，从而满足白光干涉信号解调方式中参与干本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于菱形光程差偏置结构的白光干涉光纤陀螺仪，其特征在于，该基于菱形光程差偏置结构的白光干涉光纤陀螺仪包括激光器、菱形光程差偏置结构、光纤环和探测器；/n所述的光纤型菱形光程差偏置结构包括4个分光比为50:50的光纤耦合器以及连接各光纤耦合器的光纤；第一光纤耦合器与第二光纤耦合器之间、第二光纤耦合器与第三光纤耦合器之间、第三光纤耦合器与第四光纤耦合器之间、第四光纤耦合器与第一光纤耦合器之间分别通过第一光纤、第二光纤、第三光纤和第四光纤相连成环；其中，第一光纤、第二光纤、第三光纤和第四光纤的长度不一致来引入光程差偏置d；/n所述激光器通过第五光纤与第一光纤耦合器相连，所述探测器通过第六光纤与第三光纤耦合器相连；/n所述光纤环两端分别与第二光纤耦合器与第四光纤耦合器相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于菱形光程差偏置结构的白光干涉光纤陀螺仪，其特征在于，该基于菱形光程差偏置结构的白光干涉光纤陀螺仪包括激光器、菱形光程差偏置结构、光纤环和探测器；
所述的光纤型菱形光程差偏置结构包括4个分光比为50:50的光纤耦合器以及连接各光纤耦合器的光纤；第一光纤耦合器与第二光纤耦合器之间、第二光纤耦合器与第三光纤耦合器之间、第三光纤耦合器与第四光纤耦合器之间、第四光纤耦合器与第一光纤耦合器之间分别通过第一光纤、第二光纤、第三光纤和第四光纤相连成环；其中，第一光纤、第二光纤、第三光纤和第四光纤的长度不一致来引入光程差偏置d；
所述激光器通过第五光纤与第一光纤耦合器相连，所述探测器通过第六光纤与第三光纤耦合器相连；
所述光纤环两端分别与第二光纤耦合器与第四光纤耦合器相连。


2.根据权利要求1所述的基于菱形光程差偏置结构的白光干涉光纤陀螺仪，其特征在于，所述激光器为波长扫描激光器或宽谱光源激光器。


3.根据权利要求1或2所述的基于菱形光程差偏置结构的白光干涉光纤陀螺仪，其特征在于，所述探测器为同步探测器或光谱仪。


4.根据权利要求1或2所述的基于菱形光程差偏置结构的白光干涉光纤陀螺仪，其特征在于，所述的光纤环为...

【专利技术属性】
技术研发人员：荆振国，彭伟，李昂，刘悦莹，刘强，黄致远，张杨，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21