一种谐振式光纤陀螺制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种谐振式光纤陀螺。所述谐振式光纤陀螺包括光电混合模块、温度和驱动电流控制模块、数据处理输出模块，其中所述光电混合模块包括半导体激光器、集成光学相位调制器、第一探测器、第二探测器、第一保偏光纤耦合器、第二保偏光纤耦合器、第三保偏光纤耦合器和光纤环形谐振腔；所述温度和驱动电流控制模块包括电流控制电路和温度控制电路；所述半导体激光器的输出端和所述集成光学相位调制器的输入端相连，由该半导体激光器作为光源。上述光纤陀螺采用体积小、成本低、线宽窄、可调谐的半导体激光器作为陀螺光源，从而满足了光纤陀螺小型化的要求，提高了谐振式光纤陀螺的性能和实用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学陀螺仪表
，尤其涉及一种谐振式光纤陀螺。技术背景目前，在光学陀螺仪表
中，谐振式光纤陀螺(R-FOG)是一种高精度的惯性传感器件，它He-Ne环形激光陀螺(RLG)不同的是，谐振式光纤陀螺的环形谐振腔内没有增益介质，因而没有RLG中的闭锁问题；与微机电(MEMQ陀螺相比，由于不存在转动部件，R-FOG能更为有效地降低震动、冲击等环境因素对陀螺性能的影响；与干涉式光纤陀螺 (I-FOG)相比，谐振式光纤陀螺要达到相同的精度，理论上所需的光纤长度要短得多，在实现系统的高精度和小型化方面优势明显。但现有技术方案中，谐振式光纤陀螺对光源的要求非常特殊，需要具有高相干、窄线宽、波长可调谐等特点，所以一般都选用体积庞大、价格昂贵的光纤激光器，这对R-FOG 的小型化和实用化来说是一种阻碍，从而影响了谐振式光纤陀螺R-FOG的性能和实用性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种谐振式光纤陀螺，其采用体积小、成本低、线宽窄、可调谐的半导体激光器作为陀螺光源，从而满足了光纤陀螺小型化的要求，提高了谐振式光纤陀螺的性能和实用性。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的一种谐振式光纤陀螺，所述谐振式光纤陀螺包括光电混合模块、温度和驱动电流控制模块、数据处理输出模块，其中所述光电混合模块包括半导体激光器、集成光学相位调制器、第一探测器、第二探测器、第一保偏光纤耦合器、第二保偏光纤耦合器、第三保偏光纤耦合器和光纤环形谐振腔；所述温度和驱动电流控制模块包括电流控制电路和温度控制电路；所述半导体激光器的输出端和所述集成光学相位调制器的输入端相连，由该半导体激光器作为光源，所述集成光学相位调制器的调制电极接口与调制信号发生电路产生的调制信号相连；集成光学相位调制器的两路光路输出端分别与所述第一保偏光纤耦合器和第二保偏光纤耦合器的输入端相连，所述第一保偏光纤耦合器和所述第二保偏光纤耦合器的直通输出端口分别与所述第三保偏光纤耦合器的两路输入端口相连，所述第三保偏光纤耦合器的两路输出端口与所述光纤环形谐振腔相连；顺逆时针谐振信号经所述第三保偏光纤耦合器耦合输出至所述第一探测器和第二探测器，所述第二探测器的输出与所述电流控制电路相连，该电流控制电路与所述光源端口相连，根据调制后输出的光强信号解调出光源频率与谐振频率的偏差大小。所述谐振式光纤陀螺进一步通过调节驱动电流对所述光源中心频率进行反馈跟踪控制，同时所述的温度控制电路与所述光源端口相连，对所述光源进行恒温控制；所述第一探测器的输出与所述数据处理输出模块中的陀螺数据输出控制电路相连，并根据输出的光强信号进行实时数据解调，输出载体旋转角速度信息。所述通过调节驱动电流对所述光源中心频率进行反馈跟踪控制，具体包括通过减小或增大所述光源的驱动电流实现光源扫频，扫频过程中驱动电流的线性增大/减小使出射光功率线性增大/减小，引起探测器输出电压信号的线性增大/减小；再通过对驱动电压信号调幅值、调偏置以产生线性参考电压信号；由所述探测器输出电压信号减去所述线性参考电压信号获得入谷判断信号，通过入谷判断信号与电阻分压产生的入谷参考电压的比较，判断光源中心频率是否被调谐到谐振腔谐振谷中；如果未入谷，则继续光源扫频，如果入谷则反馈控制所述光源的驱动电流以实现光源中心频率对谐振中心频率点的跟踪控制。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，所述谐振式光纤陀螺包括光电混合模块、温度和驱动电流控制模块、数据处理输出模块，其中所述光电混合模块包括半导体激光器、集成光学相位调制器、第一探测器、第二探测器、第一保偏光纤耦合器、第二保偏光纤耦合器、第三保偏光纤耦合器和光纤环形谐振腔；所述温度和驱动电流控制模块包括电流控制电路和温度控制电路；所述半导体激光器的输出端和所述集成光学相位调制器的输入端相连，由该半导体激光器作为光源。上述光纤陀螺采用体积小、成本低、线宽窄、可调谐的半导体激光器作为陀螺光源，从而满足了光纤陀螺小型化的要求，提高了谐振式光纤陀螺的性能和实用性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，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，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。图1为本专利技术实施例提供的谐振式光纤陀螺的结构示意图2为本专利技术实施例所提供的谐振式光纤陀螺控制方案的方框示意图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。下面将结合附图对本专利技术实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本专利技术实施例提供的谐振式光纤陀螺的结构示意图，所述谐振式光纤陀螺包括光电混合模块、温度和驱动电流控制模块、数据处理输出模块，其中所述光电混合模块包括半导体激光器(1)、集成光学相位调制器( 、第一探测器 (5)、第二探测器(6)、第一保偏光纤耦合器(9)、第二保偏光纤耦合器(10)、第三保偏光纤耦合器(11)、光纤环形谐振腔(1 ；所述温度和驱动电流控制模块包括电流控制电路(4)和温度控制电路O)；数据处理输出模块包括陀螺数据输出控制电路(8)，具体连接关系为半导体激光器(1)的输出端和集成光学相位调制器(3)的输入端相连，由该半导体激光器(1)作为光源，集成光学相位调制器C3)的调制电极接口与调制信号发生电路(7) 产生的调制信号相连。集成光学相位调制器的两路光路输出端分别与第一保偏光纤耦合器(9)和第二保偏光纤耦合器(10)的输入端相连，第一保偏光纤耦合器(9)和第二保偏光纤耦合器(10) 的直通输出端口分别与第三保偏光纤耦合器(11)的两路输入端口相连，第三保偏光纤耦合器(11)的两路输出端口与光纤环形谐振腔(1 相连；顺逆时针谐振信号经第三保偏光纤耦合器(11)耦合输出至第一探测器(5)和第二探测器(6)，第二探测器(6)的输出与温度和驱动电流控制模块的电流控制电路(4)相连，电流控制电路⑷与图1中的光源b端口相连，根据调制后输出的光强信号解调出光源频率与谐振频率的偏差大小。另外，所述谐振式光纤陀螺还可以进一步通过调节驱动电流对光源中心频率进行反馈跟踪控制，同时温度控制电路( 与图1中的光源a端口相连，对光源进行恒温控制； 第一探测器(5)的输出与陀螺数据输出控制电路(8)相连，根据输出的光强信号进行实时数据解调，输出载体旋转角速度信息。在具体实现过程中，上述通过调节驱动电流对所述光源中心频率进行反馈跟踪控制，具体过程包括首先，通过减小或增大所述光源的驱动电流实现光源扫频，具体就是FPGA输出经DA转换、电压放大产生线性增大/减小的驱动电压信号，驱动电压信号一方面经光源驱动电路产生线性增大/减小的驱动电流信号实现光源扫频，扫频过程中驱动电流的线性增大/减小使出射光功率线性增大/减小，引起探测器输出电压信号的线性增大/减小；通过对驱动电压信号调幅值、调偏置以产生线性参考电压信号；然后用探测器输出电压信号减去所述线性参考电压信号获得入谷判断信号，最后通过入谷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘惠兰，冯丽爽，雷明，马迎建，唐瑶，洪灵菲，张仰成，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：