一种光纤陀螺仪制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种光纤陀螺仪，包括光源、隔离器、起偏器、耦合器、定向耦合波导、光纤环圈及分别用于接收耦合器输出的互易和非互易干涉信号的第一和第二光电探测器；光源、隔离器、起偏器和耦合器的依次耦合，定向耦合波导的端口依次与耦合器的第二端、第二光电探测器、光纤环圈的第一端光纤环圈的第二端耦合，耦合器的第三端与第一光电探测器连接；光源输出光束经隔离器单向传输透射起偏器输出偏振光束，再经耦合器和定向耦合波导传输至光纤环圈发生干涉。在大角速度或大冲击输入时，通过定向耦合波导端口不同比例能量分配，检测并补偿输出能量，解决了输出不准确或锁定在定值的问题，从而保证精度要求。从而保证精度要求。从而保证精度要求。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤陀螺仪


[0001]本专利技术涉及光学陀螺
，尤其涉及一种光纤陀螺仪。

技术介绍

[0002]超高精度光纤陀螺仪作为高精度传感器，可支撑长航时高精度光纤惯导实现长时间自主隐秘导航，具有重大的战略意义。
[0003]目前所报道的超高精度光纤陀螺仪长时间零偏稳定性通过增加光纤长度和光纤环直径提高陀螺的精度，一般采用长光纤大尺寸光纤环圈设计，然而当超高精度光纤陀螺采用长光纤大直径设计时，陀螺仪的最大测量范围将线性的降低。
[0004]目前，采用在超出最大测量范围时输出固定值，即不响应超出测量范围的输入；或者采用跨条纹调制方法，即在输入角速度比较大时，陀螺工作在以零为中心的
±
nπ的相位调制区间，获得正确的陀螺输出。同时，由于在闭环光纤陀螺中各级干涉条纹光强能量检测及相邻条纹区分难度大，这种跨条纹检测具有不准确性会导致陀螺在大动态输入时的输出具有不准确性。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种光纤陀螺仪，该光纤陀螺仪通过利用定向耦合波导输入输出端口在陀螺仪不同输入转速下的光能耦合分配比例不同，检测定向耦合波导端口的光能进而实时补偿外界输入，尤其是大动态、大冲击输入时实时补偿，确保超高精度光纤陀螺在大动态、大冲击输入的精度要求，提升超高精度光纤陀螺仪的动态范围和抗冲击性能，扩展了超高精度光纤陀螺仪的使用范围。
[0006]根据本专利技术的一方面，提供了一种光纤陀螺仪，具体包括光源、隔离器、起偏器、耦合器、定向耦合波导、光纤环圈、第一光电探测器和第二光电探测器；
[0007]光源的输出端与隔离器的输入端耦合，隔离器的输出端与起偏器的输入端耦合，起偏器的输出端与耦合器的第一端耦合，耦合器的第二端与定向耦合波导的第一端耦合，耦合器的第三端与第一光电探测器连接，定向耦合波导的第二端与第二光电探测器连接，定向耦合波导的第三端与光纤环圈的第一端耦合，定向耦合波导的第四端与光纤环圈的第二端耦合；
[0008]光源出射的光束，经过隔离器单向传输后入射至起偏器，经过起偏器透射后转换为偏振光束，偏振光束经过耦合器和定向耦合波导传输至光纤环圈发生干涉；
[0009]第一光电探测器用于接收耦合器输出的互易干涉信号；
[0010]第二光电探测器用于接收定向耦合波导输出的非互易干涉信号。
[0011]可选地，光纤陀螺仪具体还包括数据处理单元，数据处理单元用于在外部干扰小于预设阈值时，根据第一光电探测器的信号输出测量结果，在外部干扰大于或等于预设阈值时，根据第一光电探测器和第二光电探测器的信号计算并补偿误差后输出测量结果。
[0012]可选地，预设阈值包括外部动态条件和外部冲击条件，外部动态条件为200
°
/s，外
部冲击条件包括5ms内冲击80G。
[0013]可选地，隔离器包括光纤隔离器，起偏器包括光纤起偏器，耦合器包括光纤耦合器；
[0014]光源的输出端与光纤隔离器的输入端连接，光纤隔离器、光纤起偏器和光纤耦合器依次连接。
[0015]可选地，光纤耦合器和光纤环圈所用的光纤均为保偏光纤。
[0016]可选地，第一光电探测器和第二光电探测器均包括保偏光纤，第一光电探测器通过保偏光纤与光纤耦合器的第三端连接，第二光电探测器通过保偏光纤与定向耦合波导连接。
[0017]可选地，互易干涉信号由第一光路和第二光路干涉形成，第一光路的传输过程包括：耦合器的第二端输出的光束依次经过定向耦合波导的第一端和第三端后进入光纤环圈，从光纤环圈输出的光束依次经过定向耦合波导的第四端和第一端后进入耦合器，从耦合器的第三端输出至第一光电探测器；第二光路的传输过程包括：耦合器的第二端输出的光束依次经过定向耦合波导的第一端和第四端后进入光纤环圈，从光纤环圈输出的光束依次经过定向耦合波导的第三端和第一端后进入耦合器，从耦合器的第三端输出至第一光电探测器；
[0018]非互易干涉信号由第三光路和第四光路干涉形成，第三光路的传输过程包括：耦合器的第二端输出的光束依次经过定向耦合波导的第一端和第三端后进入光纤环圈，从光纤环圈输出的光束依次经过定向耦合波导的第四端和第二端输出至第二光电探测器；第四光路的传输过程包括：耦合器的第二端输出的光束依次经过定向耦合波导的第一端和第四端后进入光纤环圈，从光纤环圈输出的光束依次经过定向耦合波导的第三端和第二端输出至第二光电探测器。
[0019]可选地，光纤环圈的光纤长度大于或等于10km，光纤环圈的直径大于或等于210mm。
[0020]可选地，光源出射的光束为C+L波段的自发辐射光。
[0021]可选地，光源出射的光束的光谱宽度大于或等于30nm。
[0022]本专利技术实施例提供的光纤陀螺仪，包括光源、隔离器、起偏器、耦合器、定向耦合波导、光纤环圈、第一光电探测器和第二光电探测器；光源出射的光束，经过隔离器单向传输后入射至起偏器，经过起偏器透射后转换为偏振光束，偏振光束经过耦合器和定向耦合波导传输至光纤环圈发生干涉；通过第一光电探测器接收所述耦合器输出的互易干涉信号；通过第二光电探测器接收所述定向耦合波导输出的非互易干涉信号；通过定向耦合波导在大角速度或者大冲击输入时，定向耦合波导端口能量分配比例的不同，检测端口输出能量并进行补偿输出。解决了超高精度光纤陀螺在大角速度或大冲击输入时固定值输出或者输出不准确的问题，从而保证了超高精度光纤陀螺的精度要求。
[0023]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本专利技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本专利技术的范围。本专利技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使
用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术实施例提供的一种光纤陀螺仪的结构示意图；
[0026]图2为本专利技术实施例中定向耦合波导的光传播过程图；
[0027]图3为未加调制信号时光强I和敏感角速度的函数关系图；
[0028]图4为加调制信号时光强I和敏感角速度的函数关系图；
[0029]图5为本专利技术实施例的信号处理方法图。
[0030]其中，1
‑
光源、2
‑
隔离器、3
‑
起偏器、4
‑
耦合器、5
‑
定向耦合波导、6
‑
光纤环圈、7
‑
第一光电探测器、8
‑
第二光电探测器；10
‑
AD转换器；11
‑
FPGA调制解调逻辑、12
‑
FPGA补偿逻辑、13
‑
DA转换器、14
‑
放大器和15
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤陀螺仪，其特征在于，包括光源、隔离器、起偏器、耦合器、定向耦合波导、光纤环圈、第一光电探测器和第二光电探测器；所述光源的输出端与所述隔离器的输入端耦合，所述隔离器的输出端与所述起偏器的输入端耦合，所述起偏器的输出端与所述耦合器的第一端耦合，所述耦合器的第二端与所述定向耦合波导的第一端耦合，所述耦合器的第三端与所述第一光电探测器连接，所述定向耦合波导的第二端与所述第二光电探测器连接，所述定向耦合波导的第三端与所述光纤环圈的第一端耦合，所述定向耦合波导的第四端与所述光纤环圈的第二端耦合；所述光源出射的光束，经过所述隔离器单向传输后入射至所述起偏器，经过所述起偏器透射后转换为偏振光束，所述偏振光束经过所述耦合器和所述定向耦合波导传输至所述光纤环圈发生干涉；所述第一光电探测器用于接收所述耦合器输出的互易干涉信号；所述第二光电探测器用于接收所述定向耦合波导输出的非互易干涉信号。2.根据权利要求1所述的光纤陀螺仪，其特征在于，还包括数据处理单元，所述数据处理单元用于在外部干扰小于预设阈值时，根据所述第一光电探测器的信号输出测量结果，在外部干扰大于或等于预设阈值时，根据所述第一光电探测器和所述第二光电探测器的信号计算并补偿误差后输出测量结果。3.根据权利要求2所述的光纤陀螺仪，其特征在于，所述预设阈值包括外部动态条件和外部冲击条件，所述外部动态条件为200
°
/s，所述外部冲击条件包括5ms内冲击80G。4.根据权利要求1所述的光纤陀螺仪，其特征在于，所述隔离器包括光纤隔离器，所述起偏器包括光纤起偏器，所述耦合器包括光纤耦合器；所述光源的输出端与所述光纤隔离器的输入端连接，所述光纤隔离器、所述光纤起偏器和所述光纤耦合器依次连接。5.根据权利要求4所述的光纤陀螺仪，其特征在于，所述光纤耦合器和所述光纤环圈所用的光纤均为保偏光纤。6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵坤，左文龙，张海滨，刘伯晗，王玥泽，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七〇七研究所，
类型：发明
国别省市：