【技术实现步骤摘要】
一种基于自注入锁频的高灵敏度谐振式微光学陀螺及其检测方法
:本专利技术属于光学陀螺领域;具体涉及一种基于自注入锁频的高灵敏度谐振式微光学陀螺及其检测方法。
技术介绍
:陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体角速度的传感器,它是现代航空,航海,航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器。近年来,在国家重大工程需求下,惯性技术的快速发展对惯性器件提出了更高的要求,在确保满足高精度需求的同时,还要求它具备微体积、低功耗、高可靠性、低成本和抗振动冲击等特性。陀螺仪的发展水平直接影响着惯性导航和制导系统的关键性能,在国防领域发挥着不可替代的作用。目前在光学陀螺领域中,激光陀螺内部光电部件繁多,制作难度大、成本较高;干涉式光纤陀螺精度与内部光纤绕环的长度有关,高精度干涉式光纤陀螺需要几千米长的环,难以进行小型化设计。相比之下,谐振式光学陀螺是通过检测由Sagnac效应引起的腔内相向传输光束的谐振频差来实现旋转角速率的检测,以谐振腔作为其核心敏感部件,其最小可达到毫米级别以下的微型腔,顺应了器件小型化的发展趋势,并且具有较高的加工重复性、器件集成化潜力和灵敏度。现有的自注入锁频谐振式光学陀螺,有的只对一个传输方向的谐振频率进行频率锁定,因此只能依旧检测光场强度,很难克服偏振波动噪声等光学噪声以及激光器频率漂移带来的误差,且无法区分陀螺旋转方向,有的分别对两个激光器进行自注入,很难克服两个不同激光器带来的互易性误差。
技术实现思路
:本专利技术的目的是提供一种基于自注入锁频的高灵敏度谐振式微光 ...
【技术保护点】
1.一种基于自注入锁频的高灵敏度谐振式微光学陀螺,其特征在于,所述高灵敏度谐振式微光学陀螺包括:工作光源DFB、环形器CIR、隔离器ISO、马赫-曾德尔干涉仪MZI、微谐振腔WGMR、合束耦合器C1、分束耦合器C2、分束耦合器C3、合束耦合器C4、光纤延迟线OFDL、相位调制器PM、光电探测器PD和时间检测电路EC;/n所述工作光源DFB与环形器CIR的1号端口相连接,所述环形器CIR的2号端口通过隔离器ISO与马赫-曾德尔干涉仪MZI相连接,所述马赫-曾德尔干涉仪MZI的两个输出端分别与微谐振腔WGMR的两个输入端相连接,所述微谐振腔WGMR的1号输出端与分束耦合器C2的输入端相连接,所述微谐振腔WGMR的2号输出端与分束耦合器C3输入端相连接,/n所述分束耦合器C2的2号输出端与合束耦合器C1的1号输入端相连接,所述分束耦合器C3的2号输出端与合束耦合器C1的2号输入端相连接,所述C1的输出端与CIR的3号端口相连接,/n所述分束耦合器C2的1号输出端通过光纤延迟线OFDL与合束耦合器C4的1号输入端相连接,所述分束耦合器C3的1号输出端通过相位调制器PM与合束耦合器C4的2号输入 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于自注入锁频的高灵敏度谐振式微光学陀螺,其特征在于,所述高灵敏度谐振式微光学陀螺包括:工作光源DFB、环形器CIR、隔离器ISO、马赫-曾德尔干涉仪MZI、微谐振腔WGMR、合束耦合器C1、分束耦合器C2、分束耦合器C3、合束耦合器C4、光纤延迟线OFDL、相位调制器PM、光电探测器PD和时间检测电路EC;
所述工作光源DFB与环形器CIR的1号端口相连接,所述环形器CIR的2号端口通过隔离器ISO与马赫-曾德尔干涉仪MZI相连接,所述马赫-曾德尔干涉仪MZI的两个输出端分别与微谐振腔WGMR的两个输入端相连接,所述微谐振腔WGMR的1号输出端与分束耦合器C2的输入端相连接,所述微谐振腔WGMR的2号输出端与分束耦合器C3输入端相连接,
所述分束耦合器C2的2号输出端与合束耦合器C1的1号输入端相连接,所述分束耦合器C3的2号输出端与合束耦合器C1的2号输入端相连接,所述C1的输出端与CIR的3号端口相连接,
所述分束耦合器C2的1号输出端通过光纤延迟线OFDL与合束耦合器C4的1号输入端相连接,所述分束耦合器C3的1号输出端通过相位调制器PM与合束耦合器C4的2号输入端相连接,
所述合束耦合器C4的输出端与光学探测器PD相连接,所述光电探测器PD与时间检测电路EC相连接。
2.根据权利要求1所述一种基于自注入锁频的高灵敏度谐振式微光学陀螺的检测方法,其特征在于,所述检测方法包括以下步骤:
步骤1:工作光源DFB输出的单纵模激光经过逆时针环形器CIR和隔离器ISO后进入马赫-曾德尔干涉仪MZI;
步骤2:马赫-曾德尔干涉仪MZI周期性地控制微型谐振腔WGMR中光波沿顺时针或逆时针传播;
步骤3:当马赫-曾德尔干涉仪MZI控制微型谐振腔WGMR中光波沿顺时针传播时,经过分束耦合器C3的1号输出端口的光波经过相位调制器PM进行周期性频率调制;经过分束耦合器C3的2号输出端口的光波经过通过合束耦合器C1和环形器CIR自注入回工作光源DFB内;
步骤4:当马赫-曾德尔干涉仪MZI控制微型谐振腔WGMR中光波沿逆时针传播时,经过分束耦合器C2的1号输出端口的光波经过光纤延迟线OFDL使前半个周期的光波...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨柳,耿靖童,张勇刚,赵舒华,梁家泰,
申请(专利权)人:哈尔滨工程大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江;23
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