光纤陀螺集成模块和包含它的光纤陀螺系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种光纤陀螺集成模块，其包括超辐射发光二极管、光环形器、Y波导调制器和光电探测器，并且所述超辐射发光二极管、所述光环形器、所述Y波导调制器和光电探测器集成在管壳内，所述光环形器具有第一端口、第二端口和第三端口，所述Y波导调制器具有一个第一端口和两个第二端口；所述光发射二极管与所述光环形器的第一端口光路连接，所述光环形器的第二端口与所述Y波导调制器的第一端口光路连接，所述光环形器的第三端口与所述光电探测器光路连接。本实用新型专利技术还涉及一种包含上述光纤陀螺集成模块的光纤陀螺系统。本实用新型专利技术的光纤陀螺集成模块可以节省光纤陀螺系统的体积，提高了光纤陀螺系统的适应性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种光纤陀螺集成模块，还涉及一种包含该光纤陀螺集成模块的光纤陀螺系统。
技术介绍
对于装有惯性导航系统的运动体而言，其运动状态是通过惯性导航系统中的陀螺仪或加速度计来确定的。光纤陀螺作为各种各样的陀螺仪中的一种，其不需要精确加工和严格密封的光学腔，不需要高品质的反射镜，并且其零部件少，不存在机械磨损问题，因而比激光陀螺或其他机电式陀螺有着更好的应用前景。如图1所示，现有的光纤陀螺系统包括:超辐射发光二极管1、光纤耦合器2、Y波导调制器3、光纤环4、光电探测器5和调制解调电路6。在该系统中，超辐射发光二极管I发出的具有一定功率的光经由光纤耦合器2的第一端口 a输入光纤耦合器2，并经由光纤耦合器2的第二端口 b输出；接着,从第二端口 b输出的光经由Y波导调制器3的第一端口 e输入Y波导调制器3 ;光在Y波导调制器3中被分为两束并从Y波导调制器3的两个第二端口 fl、f2输出；从Y波导调制器3的两个第二端口 f1、f2输出的两束光在光纤环4中分别沿顺时针和逆时针方向传输；在光纤环4中传输后，这两束光返回Y波导调制器3并通过Y波导调制器3输入光纤I禹合器2的第二端口 b并经由光纤I禹合器2的第三端口 c输出；输出的光被光电探测器5探测，并且由与光电探测器5连接的调制解调电路6进行数据处理。图1中的箭头示意性地示出了光传输的方向。然而，现有的光纤陀螺普遍具有一些缺点。例如，现有的光纤陀螺系统一般由分立元件构成，各个元件独立封装，因此体积较大；由于每个分立元件都要与光纤耦合，因此光纤熔接点多，工序多且复杂，同时造成耦合效率低，易出现故障，环境适应性和可靠性较差。另外，在现有的光纤陀螺系统中，光纤耦合器2通常具有四个端口，如图1所示。对于超辐射发光二极管I发出的并且输入光纤耦合器2的第一端口 a的光，只有一半的光能量通过光纤耦合器2的第二端口 b输入到Y波导调制器3的第一端口 e中，而另一半的光能量通过光纤耦合器2的第四端口 d损耗掉；当光从光纤环4经过Y波导调制器3返回输入光纤稱合器2的第二端口 b时,只有一半的光能量通过光纤稱合器2的第三端口 c输入光电探测器5，而另一半的光能量通过光纤耦合器2的第一端口 a返回超辐射发光二极管I中，在又一次造成不必要的能量损失的同时对超辐射发光二极管I的输出造成影响，降低了光源的性能。
技术实现思路
为了解决上述
技术介绍
中的问题，本技术提出一种光纤陀螺集成模块。本技术的光纤陀螺集成模块包括超辐射发光二极管、光环形器、Y波导调制器和光电探测器，并且所述超辐射发光二极管、所述光环形器、所述Y波导调制器和所述光电探测器集成在管壳内，所述光环形器具有第一端口、第二端口和第三端口，所述Y波导调制器具有一个第一端口和两个第二端口；所述光发射二极管与所述光环形器的第一端口光路连接，所述光环形器的第二端口与所述Y波导调制器的第一端口光路连接，所述光环形器的第三端口与所述光电探测器光路连接；所述光发射二极管发出的光输入所述光环形器的第一端口并从所述光环形器的第二端口输出，从所述光环形器的第二端口输出的光输入所述Y波导调制器的第一端口并在所述Y波导调制器中被分为两束；从所述Y波导调制器返回的光输入所述光环形器的第二端口并从所述光环形器的第三端口输出，从所述光环形器的第三端口输出的光输入所述光电探测器。优选地，所述光环形器包括第一分束/合束镜、第一偏振旋转镜、光束变换器、第二偏振旋转镜、第二分束/合束镜；在光由所述光环形器的第一端口到第二端口的传输过程中，所述光依次通过所述第一分束/合束镜、所述第一偏振旋转镜、所述光束变换器、所述第二偏振旋转镜和所述第二分束/合束镜；在光由所述光环形器的第二端口到第三端口的传输过程中，所述光依次通过所述第二分束/合束镜、所述第二偏振旋转镜、所述光束变换器、所述第一偏振旋转镜和所述第一分束/合束镜。优选地，所述第一分束/合束镜和所述第二分束/合束镜是相同的，所述第一偏振旋转镜和所述第二偏振旋转镜是相同的。优选地，在所述光环形器的第一端口和所述第一分束/合束镜之间设有第一光束调理透镜，在所述光环形器的第二端口和所述第二分束/合束镜之间设有第二光束调理透镜，在所述光环形器的第三端口和所述第一分束/合束镜之间设有第三光束调理透镜。本技术还提出一种光纤陀螺系统，该光纤陀螺系统包含上述光纤陀螺集成模块，还包含在所述光纤陀螺集成模块的管壳之外的光纤环和调制解调电路，所述光纤环通过光纤与所述Y波导调制器的两个第二端口连接，所述调制解调电路与所述光电探测器电连接。本技术的光纤陀螺集成模块的内部集成了光纤陀螺系统的除了光纤环和调制解调电路之外的其他器件，因此用户无需使用分立式元器件搭建光纤陀螺系统，使得系统体积较小，环境适应性和可靠性较好。另外，本技术的光纤陀螺集成模块中使用具有三个端口的光环形器而不是具有四个端口的光纤耦合器，可以保证从第一端口输入的光能够全部从第二端口输出，并且从第二端口输入的光能够全部从第三端口输出，因此不会造成光传输过程中的光能量损耗。附图说明图1示出了现有技术的光纤陀螺系统。图2示出了本技术的光纤陀螺集成模块。图3示出了本技术的光纤陀螺集成模块的优选实施例。图4a和图4b分别在z-χ平面和y-ζ平面示出了光纤陀螺集成模块的光环形器的结构。图5a和图5b分别在光沿着z方向和_z方向传输时不出了光环形器中传输的光在x-y平面内的偏振态。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本技术进行具体描述。图2示意性地示出了本技术的光纤陀螺集成模块。由图2可知，光纤陀螺集成模块包括超辐射发光二极管11、光环形器12、γ波导调制器13、光电探测器15，并且光纤陀螺集成模块所包括的这些器件均集成在管壳10内。光环形器12具有第一端口 Α、第二端口 B和第三端口 C，Y波导调制器13具有一个第一端口 E和两个第二端口 F1、F2。超辐射发光二极管11与光环形器12的第一端口 A光路连接，光环形器12的第二端口 B与Y波导调制器的第一端口 E光路连接，光环形器12的第三端口 C与光电探测器15光路连接。所述光路连接可以采用光传导器件，例如光纤来实现，但在本技术的集成模块中，优选地不采用光纤连接，而是通过光线的直接耦合来实现，以实现集成模块体积的小型化。在管壳10外，只需进一步连接如图1所示的光纤环(在图2中未示出)和调制解调电路(在图2中未示出)即可构成光纤陀螺系统；其中，所述光纤环通过光纤与Y波导调制器13的两个第二端口 F1、F2连接，而所述调制解调电路与光电探测器15电连接。图2中的箭头示出了光的传输方向，具体为:超辐射发光二极管11发出的光输入光环形器12的第一端口 A并从光环形器12的第二端口 B输出；接着，从光环形器12的第二端口 B输出的光输入Y波导调制器13的第一端口 E ;光在Y波导调制器13中被分为两束，并且从Y波导调制器13的两个第二端口 F1、F2输出；接着，从Y波导调制器13输出的光在光纤环(在图2中未示出)中分别沿顺时针和逆时针方向传输；接着，这两束光通过Y波导调制器13输入光环形器12的第二端口 B并经由光环形器12的第三端口 C输出；输出的光被光电探测器15探测，并且由调制解调电路(在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤陀螺集成模块，其特征在于：所述光纤陀螺集成模块包括超辐射发光二极管（11）、光环形器（12）、Y波导调制器（13）和光电探测器（15），并且所述超辐射发光二极管（11）、所述光环形器（12）、所述Y波导调制器（13）和所述光电探测器（15）集成在管壳（10）内，所述光环形器（12）具有第一端口（A）、第二端口（B）和第三端口（C），所述Y波导调制器（13）具有一个第一端口（E）和两个第二端口（F1、F2）；所述光发射二极管（11）与所述光环形器（12）的第一端口（A）光路连接，所述光环形器（12）的第二端口（B）与所述Y波导调制器（13）的第一端口（E）光路连接，所述光环形器（12）的第三端口（C）与所述光电探测器（15）光路连接；所述光发射二极管（11）发出的光输入所述光环形器（12）的第一端口（A）并从所述光环形器（12）的第二端口（B）输出，从所述光环形器（12）的第二端口（B）输出的光输入所述Y波导调制器（13）的第一端口（E）并在所述Y波导调制器（13）中被分为两束；从所述Y波导调制器（13）返回的光输入所述光环形器（12）的第二端口（B）并从所述光环形器（12）的第三端口（C）输出，从所述光环形器（12）的第三端口（C）输出的光输入所述光电探测器（15）。...

【技术特征摘要】
1.一种光纤陀螺集成模块，其特征在于:所述光纤陀螺集成模块包括超辐射发光二极管(11)、光环形器(12)、γ波导调制器(13)和光电探测器(15)，并且所述超辐射发光二极管(11)、所述光环形器(12)、所述Y波导调制器(13)和所述光电探测器(15)集成在管壳(10)内，所述光环形器(12)具有第一端口(Α)、第二端口(B)和第三端口(C)，所述Y波导调制器(13)具有一个第一端口(E)和两个第二端口(F1、F2)； 所述光发射二极管(11)与所述光环形器(12)的第一端口(A)光路连接，所述光环形器(12)的第二端口(B)与所述Y波导调制器(13)的第一端口(E)光路连接，所述光环形器(12)的第三端口(C)与所述光电探测器(15)光路连接； 所述光发射二极管(11)发出的光输入所述光环形器(12)的第一端口(A)并从所述光环形器(12)的第二端口(B)输出，从所述光环形器(12)的第二端口(B)输出的光输入所述Y波导调制器(13)的第一端口(E)并在所述Y波导调制器(13)中被分为两束； 从所述Y波导调制器(13)返回的光输入所述光环形器(12)的第二端口(B)并从所述光环形器(12)的第 三端口(C)输出，从所述光环形器(12)的第三端口(C)输出的光输入所述光电探测器(15)。2.根据权利要求1所述的光纤陀螺集成模块，其特征在于:所述光环形器(12)包括第一分束/合束镜(121)、第一偏振旋转镜(122)、光束变换器(123)、第二偏振旋转镜(124)、第二分束/合束镜(125)； 在光由所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘银，郝琰，张宇，刘铁权，
申请(专利权)人：北京世维通科技发展有限公司，
类型：实用新型
国别省市：