宽谱光源产生系统、方法及光纤陀螺技术方案

本发明专利技术涉及光纤陀螺制造技术领域，提供一种宽谱光源产生系统、方法及光纤陀螺。该宽谱光源产生系统，包括光信号输出单元、掺铒光纤、第一处理单元和第二处理单元，光信号输出单元用以输出泵浦光信号；第二处理单元用以接收泵浦光信号；掺铒光纤用以接收并将泵浦光信号转换并辐射输出第一光信号和第二光信号；第一处理单元用以衰减控制第一光信号的短波长辐射光，并将处理后的第一光信号传输至掺铒光纤；第二处理单元用以合并第二光信号和第一处理单元处理后的第一光信号。本发明专利技术实现对第一光信号的强度进行调节，实现对光源平均波长的主动控制，可以抵消环境温度变化引入光源波长漂移的影响，进而实现对光纤陀螺标度性能的提升。升。升。

【技术实现步骤摘要】
宽谱光源产生系统、方法及光纤陀螺


[0001]本专利技术涉及光纤陀螺制造
，尤其涉及一种宽谱光源产生系统、方法及光纤陀螺。

技术介绍

[0002]光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的光纤角速率传感器，高精度光纤陀螺广泛应用于航空、航海、航天等领域。光纤陀螺与激光陀螺相比精度潜力优势明显，实验室条件下高精度光纤陀螺噪声随机游走已达到参考级，但在标度因数方面激光陀螺表现更好，高精度长航时惯导系统对陀螺的标度因数性能要求较高，光纤陀螺的标度误差严重限制了在长航时高精度惯导方面的应用。
[0003]由光纤陀螺工作原理可以知道，理想条件下光纤陀螺标度性能主要是由光源平均波长、光纤长度和光纤环圈等效直径决定。在实际应用中高精度光纤陀螺基本都采用掺铒光纤光源，掺铒光纤光源，是基于掺铒光纤中铒离子的自发放大辐射（Amplified Spontaneous Emission，ASE）形成的宽带光源。光信号的产生是基于光纤中的自发辐射过程，因而具有输出功率高、温度稳定性好和光谱线宽较宽等优点。光源的输出特性以及适用的能级结构由光纤中的铒离子独特的吸收和辐射特性决定。根据增益光纤（掺铒光纤）两端是否存在反射以及泵浦光和ASE光传播方向的异同，可将掺铒光纤光源分为四种基本结构。如果光纤的两个端面都是透射性的，称为单程结构；如果光纤端面中的一端是透射性的，另一端是选择性反射的，称为双程结构。通常，从泵浦端输出的是后向ASE光，与之相对的是前向ASE光。对于单程结构来说只利用了一个方向的自发辐射，效率较低；而双程结构则利用了两个方向的自发辐射，因而具有更高的转换效率。
[0004]单程和双程光路结构的宽谱掺铒光纤光源在高精度光纤陀螺中均有使用，双程结构具有光谱较宽，输出功率高，波长稳定性较好，易满足陀螺对于光源高功率、高稳定性要求。通过优化设计，双程结构光源全温范围（例
‑
40℃~70℃）内的波长稳定性基本可以达到几十ppm至百ppm量级，在应用尤其长航时高精度惯导系统应用，该项指标还不能完全满足使用要求。
[0005]实际情况下，陀螺需要对标度因数进行补偿，根据标度因数变化与温度之间的关系进行建模补偿，补偿后标度因数温度性能可以达到10
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20ppm量级。但是建模及补偿这种后处理方式存在一定的局限性，不能完全遍历覆盖实际应用时的环境条件，且补偿存在滞后现象。这对于高精度光纤陀螺在长航时惯导系统应用仍存在一定缺陷，成为限制高精度光纤陀螺工程应用的一个主要障碍。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种宽谱光源产生系统、方法及光纤陀螺，用以解决现有技术中双程结构光源全温范围内的波长稳定性无法完全满足使用要求的缺陷，实现对光源平均波长的主动控制，进而实现对陀螺标度性能的提升。
[0007]本专利技术提供一种宽谱光源产生系统，包括光信号输出单元、掺铒光纤、第一处理单元和第二处理单元；所述光信号输出单元用以输出泵浦光信号；所述第二处理单元与所述光信号输出单元通讯连接，用以接收泵浦光信号；所述掺铒光纤与所述第二处理单元通讯连接，用以接收并将泵浦光信号转换并辐射输出第一光信号和第二光信号；所述第一处理单元与所述掺铒光纤通讯连接，用以衰减控制第一光信号的短波长辐射光，并将处理后的第一光信号传输至所述掺铒光纤；所述第二处理单元用以合并第二光信号和所述第一处理单元处理后的第一光信号。
[0008]根据本专利技术提供的一种宽谱光源产生系统，所述第一处理单元包括衰减器和反射镜，所述掺铒光纤与所述衰减器通讯连接，用以向所述衰减器传输第一光信号，所述衰减器用以衰减控制第一光信号的短波长辐射光形成第一处理光信号；所述反射镜用以反射所述衰减器输出的第一处理光信号至所述衰减器，所述衰减器用以对第一处理光信号进行衰减控制形成第二处理光信号，并将第二处理光信号传输至所述掺铒光纤。
[0009]根据本专利技术提供的一种宽谱光源产生系统，所述第一处理单元还包括第一驱动模块，所述第一驱动模块的输出端与所述衰减器连接，用以向所述衰减器传输驱动信号。
[0010]根据本专利技术提供的一种宽谱光源产生系统，所述第二处理单元包括波分复用器，所述波分复用器与所述掺铒光纤通讯连接，用以接收所述掺铒光纤转换辐射的第二光信号以及经所述衰减器处理后的第二处理光信号。
[0011]根据本专利技术提供的一种宽谱光源产生系统，所述第二处理单元还包括隔离器，所述隔离器的输入端与所述波分复用器通讯连接。
[0012]根据本专利技术提供的一种宽谱光源产生系统，所述光信号输出单元包括泵浦激光器和第二驱动模块，所述第二驱动模块的输出端与所述泵浦激光器连接，用以向所述泵浦激光器传输驱动电流信号，所述泵浦激光器与所述波分复用器通讯连接，用以向所述波分复用器传输泵浦光信号，所述波分复用器与所述掺铒光纤通讯连接，用以向所述掺铒光纤传输经所述波分复用器处理后的泵浦光信号。
[0013]根据本专利技术提供的一种宽谱光源产生系统，所述掺铒光纤的辐射谱为1530 nm～1560nm。
[0014]根据本专利技术提供的一种宽谱光源产生系统，所述掺铒光纤设有第一能级吸收峰、第二能级吸收峰和第三能级吸收峰，所述第一能级吸收峰对应波长为800nm的光信号，所述第二能级吸收峰对应波长为980nm的光信号，所述第三能级吸收峰对应波长为1480nm的光信号。
[0015]本专利技术还提供一种宽谱光源产生方法，基于如上任一项所述的宽谱光源产生系统产生，包括如下步骤：S10、通过第二驱动模块驱动泵浦激光器，泵浦激光器发出泵浦光信号，并将泵浦光信号传输至波分复用器，再通过波分复用器将泵浦光信号传输至掺铒光纤；S20、通过掺铒光纤对泵浦光信号转换辐射输出第一光信号和第二光信号，第二光信号经波分复用器传输至隔离器；
S30、通过掺铒光纤将第一光信号传输至衰减器，通过第一驱动模块驱动衰减器对第一光信号进行第一次衰减控制转换处理，获得第一处理光信号，并将第一处理光信号传输至反射镜；S40、通过反射镜将第一处理光信号反射至衰减器，由衰减器对第一处理光信号进行第二次衰减控制转换处理，获得第二处理光信号，衰减器将第二处理光信号传输至掺铒光纤，经掺铒光纤对第二处理光信号进行转换，并输送至波分复用器；S50、通过波分复用器接收掺铒光纤转换后的第二处理光信号，并将第二光信号和掺铒光纤转换后的第二处理光信号进行合并，获得宽谱光源并传输至隔离器。
[0016]本专利技术还提供一种光纤陀螺，包括如上任一项所述的宽谱光源产生系统。
[0017]本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供的宽谱光源产生系统、方法及光纤陀螺，包括光信号输出单元、掺铒光纤、第一处理单元和第二处理单元；所述光信号输出单元用以输出泵浦光信号；所述第二处理单元与所述光信号输出单元通讯连接，用以接收泵浦光信号；所述掺铒光纤与所述第二处理单元通讯连接，用以接收并将泵浦光信号转换并辐射输出第一光信号和第二光信号；所述第一处理单元与所述掺铒光纤通讯连接，用以衰减控制第一光信号的短波长辐射光，并将处理后的第一光信号传输至所述掺铒光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽谱光源产生系统，其特征在于，包括光信号输出单元、掺铒光纤、第一处理单元和第二处理单元；所述光信号输出单元用以输出泵浦光信号；所述第二处理单元与所述光信号输出单元通讯连接，用以接收泵浦光信号；所述掺铒光纤与所述第二处理单元通讯连接，用以接收并将泵浦光信号转换并辐射输出第一光信号和第二光信号；所述第一处理单元与所述掺铒光纤通讯连接，用以衰减控制第一光信号的短波长辐射光，并将处理后的第一光信号传输至所述掺铒光纤；所述第二处理单元用以合并第二光信号和所述第一处理单元处理后的第一光信号。2.根据权利要求1所述的宽谱光源产生系统，其特征在于，所述第一处理单元包括衰减器和反射镜，所述掺铒光纤与所述衰减器通讯连接，用以向所述衰减器传输第一光信号，所述衰减器用以衰减控制第一光信号的短波长辐射光形成第一处理光信号；所述反射镜用以反射所述衰减器输出的第一处理光信号至所述衰减器，所述衰减器用以对第一处理光信号进行衰减控制形成第二处理光信号，并将第二处理光信号传输至所述掺铒光纤。3.根据权利要求2所述的宽谱光源产生系统，其特征在于，所述第一处理单元还包括第一驱动模块，所述第一驱动模块的输出端与所述衰减器连接，用以向所述衰减器传输驱动信号。4.根据权利要求2所述的宽谱光源产生系统，其特征在于，所述第二处理单元包括波分复用器，所述波分复用器与所述掺铒光纤通讯连接，用以接收所述掺铒光纤转换辐射的第二光信号以及经所述衰减器处理后的第二处理光信号。5.根据权利要求4所述的宽谱光源产生系统，其特征在于，所述第二处理单元还包括隔离器，所述隔离器与所述波分复用器通讯连接。6.根据权利要求4所述的宽谱光源产生系统，其特征在于，所述光信号输出单元包括泵浦激光器和第二驱动模块，所述第二驱动模块的输出端与所述泵浦激光器连接，用以向所述泵浦激光器传输驱动电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑志胜，赵小明，惠菲，颜苗，陈馨，梁鹄，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零七研究所，
类型：发明
国别省市：