一种光纤陀螺环偏振耦合的对称性评估装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于光纤测量技术领域，具体涉及到一种可用于在线监测光纤陀螺环的缠绕质量的光纤陀螺环偏振耦合的对称性评估装置。一种光纤陀螺环偏振耦合的对称性评估装置，包括光源装置10、测试装置11、第一光程相关器12A、第二光程相关器12B、差分探测装置13、光电信号转换与信号记录装置14，测试装置11中包括待测器件110、与待测器件110两端相连接的第1环行器113A和第2环行器113B、第1起偏器111A和第1检偏器111B、第2起偏器112A和第2检偏器112B。本发明专利技术能够同时实现光纤陀螺环的缺陷点的偏振耦合信息的正向和反向测量，抑制了光纤陀螺环对称点色散影响不一致性带来的测量误差，该结构简单有效。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光纤测量
，具体涉及到一种可用于在线监测光纤陀螺环的缠绕质量的光纤陀螺环偏振耦合的对称性评估装置。
技术介绍
作为导航、制导领域的重要传感单元和互易效应的典型应用，陀螺仪以其独有的优点被广泛应用。相对于传统机械陀螺，光纤陀螺具有质量轻、体积小、抗电磁干扰等优势。其中的关键敏感元件——光纤陀螺环的制作工艺的稳定性和可靠性将直接影响了光纤陀螺整机质量和导航精度。根据萨格纳克(Sagnac)效应，我们知道光纤陀螺环中正向传输光和反向传输光，需要经过完全相同的光程信息才能进行精确的导航。1980年，Shupe等人发现在环境中温度的变化能够引起光纤陀螺的非互易性，从而导致较大的陀螺漂移。光纤陀螺环中正向传输光和反向传输光的光程不一致性，称为影响光纤陀螺性能的重要因素。关于如何降低光纤陀螺环由热导致的非互易效应，已经提出了较多的解决方法。2012年，北京航空航天大学的宋凝芳等人公开了一种用于光纤陀螺的上下对称交叉绕制光纤陀螺环结构(中国专利申请号：201210043894.3)。光纤线圈分为上下两部分，且均有一侧无结构约束，在振动与温度变化的条件下不会受到挤压；通过交叉，两侧线圈均含有相同长度的正反向光纤，从而使得轴向与径向的温度梯度对光纤产生的温度调制相等。光纤陀螺环的对称绕制方法在一定程度上改善了其正向反向的瞬态特性。然而，光纤陀螺环关于绕制光纤中心点的轻微不对称性就会在很大程度上削弱对称绕法的优势。2012年，北京航空航天大学的杨德伟等人公开了一种光纤陀螺环偏振串音估计与对称性评价方法(中国专利申请号：CN201210359805.6)。在测量光纤陀螺环偏振耦合强度分布的同时，利用波长扫描法得到待测光纤的双折射色散系数，建立偏振串音估计模型，判断光纤陀螺环中点，得到中点左右侧偏振串音数据，将偏振串音值作为评价光纤陀螺环绕制对称性的参考指标。该专利技术应用于测量多种保偏光纤的绕制，便于优化选择陀螺用料光纤，对评估和指导优化光纤陀螺的温度性能有重要意义。光相干域偏振技术(OCDP)是一种极其优越的分布式测量技术。他通过扫描式光学干涉仪进行光程补偿，实现不同耦合模式间的干涉，可定位绕制光纤内部缺陷的位置，利用干涉强度分析缺陷点的偏振耦合强度。2011年，哈尔滨工程大学的杨军等人公开了一种提高保偏光纤偏振耦合测量精度和对称性的装置和方法(中国专利申请号：201110118450.7)。通过光信号可控换向机构，可实现待测光纤陀螺环分别正向和反向测量。本专利技术提供了一种能减小双折射色散对测量精度的影响，对于光纤陀螺环的参数测量与性能评价具有非常重要的实用价值。同年，哈尔滨工程大学的杨军等人又提供了是一种减小双折射色散对保偏光纤偏振耦合测量影响的装置(中国专利申请号：CN201110118127.X)。本专利技术利用一只半反半透偏振旋光器，将宽谱光平均分成两束，实现了同时从正向和逆向通过待测光纤，利用同一偏振耦合检测装置，能够同时获得扫描位置对称的两幅偏振耦合测量数据。然而，上述提到的测量方法虽然能够实现正向、反向的测量或者评价光纤陀螺的对称性：宋凝芳等人的波长扫描法只是测得了光纤陀螺环的左侧和右侧区间偏振耦合的一个平均值，没有办法实现分布式测量；杨军等人可控换向机构没有实现同时性，并不能排除时间不一致时的温度等环境参数不一致带来的影响；半反半透偏振旋光器虽然实现了同时性，但是正向、反向测量并非是完全的相同路径。这些基于OCDP技术的方案，缺乏一定的可行性，在线的实时监测效果大大降低，在分析光纤陀螺环全温特性时也缺乏有效的评价标准。因此，需要一种新的方法来评价光纤陀螺环的对称性和绕环质量，对用料光纤的选择和绕环工艺的改进提供实时有效的监测和必要的指导。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种实现对光纤陀螺环的偏振耦合与对称性的定量评估，对光纤陀螺环的正向和反向进行同时测量的光纤陀螺环偏振耦合的对称性评估装置。本专利技术的目的是这样实现的：一种光纤陀螺环偏振耦合的对称性评估装置，包括光源装置10、测试装置11、第一光程相关器12A、第二光程相关器12B、差分探测装置13、光电信号转换与信号记录装置14。测试装置11中包括待测器件110、与待测器件110两端相连接的第1环行器113A和第2环行器113B、第1起偏器111A和第1检偏器111B、第2起偏器112A和第2检偏器112B；第1环行器113A和第2环行器113B具有相同的物理参数，待测器件110的两端分别与第1环行器113A和第2环行器113B的第2端口连接；第1起偏器111A和第2起偏器112A具有相同的起偏角度，二者分别与第1环行器113A和第2环行器113B的第1端口连接；第1检偏器111B和第2检偏器112B具有相同的检偏角度，二者分别与第1环行器113A和第2环行器113B的第3端口连接；宽谱光源101经由第1耦合器103平均分光到测试装置11；两束光分别经由待测器件110的两端输入，同时产生正向、反向的两组信号；由第一光程相关器12A、第二光程相关器12B进行扫描；最后输出两幅扫描位置对称的偏振耦合信号，实现对待测器件110的正向、反向同时测试。光源装置10中的宽谱光源101，经由第1耦合器103平均分光到测试装置11中进行偏振耦合测试；光源装置10中的校正光源102经由第2耦合器104平均分光到第一光程相关器12A、第二光程相关器12B中进行扫描位置校正；第1光程相关器12A由第3耦合器121A、第4耦合器122A、第3环行器123A、第1准直透镜124A和扫描台125组成；宽谱光源101经由待测器件110及测试装置11中的器件通过第2检偏器112B和第3耦合器121A输入端连接；校正光源102通过第2耦合器104和第3耦合器121A另一个输入端连接；第4耦合器122A的两个输出端分别与第一差分探测器130A、第二差分探测器130B连接；经过数据采集卡141进行数据采集，传输到上位机142输出偏振耦合信号；第2光程相关器12A与第1光程相关器12A除了共用扫描台125，其他器件的物理参数对应一致。所述的第1环行器113A和第2环行器113B，是三端口器件，光只沿一个方向传播；信号若从第1端口71A输入，则只能从第2端口71B输出；而信号从第2端口71B输入，则只能第3端口71C输出；反之，均不可传输。测试装置21中包括待测器件110、与待测器件110两端相连接的正向耦合器214A和反向耦合器214B、第1起偏器111A和第1检偏器111B、第2起偏器112A和第2检偏器112B、第1隔离器213A和第2隔离器213B；待测器件110的两端分别与正向耦合器214A和反向耦合器214B的一端连接；第1隔离器213A和第2隔离器213B的输出端口72B分别与正向耦合器214A和反向耦合器214B的另一端连接；第1起偏器111A和第2起偏器112A具有相同的起偏角度，二者分别与第1隔离器213A和第2隔离器213B的输入端口72A连接；第1检偏器111B和第2检偏器112B具有相同的检偏角度，二者分别与正向耦合器214A和反向耦合器214B的另一端连接。所述的第1隔离器213A或第2隔离器213B从第1端口输入，从第2端口输出，光只能沿一个方向传播本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤陀螺环偏振耦合的对称性评估装置，包括光源装置(10)、测试装置(11)、第一光程相关器(12A)、第二光程相关器(12B)、差分探测装置(13)、光电信号转换与信号记录装置(14)，其特征是：测试装置(11)中包括待测器件(110)、与待测器件(110)两端相连接的第1环行器(113A)和第2环行器(113B)、第1起偏器(111A)和第1检偏器(111B)、第2起偏器(112A)和第2检偏器(112B)；第1环行器(113A)和第2环行器(113B)具有相同的物理参数，待测器件(110)的两端分别与第1环行器(113A)和第2环行器(113B)的第2端口连接；第1起偏器(111A)和第2起偏器(112A)具有相同的起偏角度，二者分别与第1环行器(113A)和第2环行器(113B)的第1端口连接；第1检偏器(111B)和第2检偏器(112B)具有相同的检偏角度，二者分别与第1环行器(113A)和第2环行器(113B)的第3端口连接；宽谱光源(101)经由第1耦合器(103)平均分光到测试装置(11)；两束光分别经由待测器件(110)的两端输入，同时产生正向、反向的两组信号；由第一光程相关器(12A)、第二光程相关器(12B)进行扫描；最后输出两幅扫描位置对称的偏振耦合信号，实现对待测器件(110)的正向、反向同时测试。...

【技术特征摘要】
1.一种光纤陀螺环偏振耦合的对称性评估装置，包括光源装置(10)、测试装置(11)、第一光程相关器(12A)、第二光程相关器(12B)、差分探测装置(13)、光电信号转换与信号记录装置(14)，其特征是：测试装置(11)中包括待测器件(110)、与待测器件(110)两端相连接的第1环行器(113A)和第2环行器(113B)、第1起偏器(111A)和第1检偏器(111B)、第2起偏器(112A)和第2检偏器(112B)；第1环行器(113A)和第2环行器(113B)具有相同的物理参数，待测器件(110)的两端分别与第1环行器(113A)和第2环行器(113B)的第2端口连接；第1起偏器(111A)和第2起偏器(112A)具有相同的起偏角度，二者分别与第1环行器(113A)和第2环行器(113B)的第1端口连接；第1检偏器(111B)和第2检偏器(112B)具有相同的检偏角度，二者分别与第1环行器(113A)和第2环行器(113B)的第3端口连接；宽谱光源(101)经由第1耦合器(103)平均分光到测试装置(11)；两束光分别经由待测器件(110)的两端输入，同时产生正向、反向的两组信号；由第一光程相关器(12A)、第二光程相关器(12B)进行扫描；最后输出两幅扫描位置对称的偏振耦合信号，实现对待测器件(110)的正向、反向同时测试。2.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺环偏振耦合的对称性评估装置，其特征是：光源装置(10)中的宽谱光源(101)，经由第1耦合器(103)平均分光到测试装置(11)中进行偏振耦合测试；光源装置(10)中的校正光源(102)经由第2耦合器(104)平均分光到第一光程相关器(12A)、第二光程相关器(12B)中进行扫描位置校正；第1光程相关器(12A)由第3耦合器(121A)、第4耦合器(122A)、第3环行器(123A)、第1准直透镜(124A)和扫描台(125)组成；宽谱光源(101)经由待测器件(110)及测试装置(11)中的器件通过第2检偏器(112B)和第3耦合器(12...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，李创，苑勇贵，彭峰，李寒阳，苑立波，
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