本发明专利技术公开了一种光纤陀螺用带相对强度噪声抑制的光收发集成模块，包括：泵源模块、掺铒光纤和接收模块，泵源模块与接收模块通过掺铒光纤连接；泵源模块中波导式波分复用器包含三个端口，左侧端口一与激光器泵浦源管芯对轴耦合，左侧端口二与第一法拉第反射镜连接，右侧端口与掺铒光纤的第一掺铒光纤端子连接；接收模块中掺铒光纤的第二掺铒光纤端子与保偏滤波隔离器对轴耦合，50:50保偏波导耦合器包含四个端口，保偏滤波隔离器的另一端与输入端口一连接，输入端口二连接探测器，输出端口一与尾纤连接，输出端口二与第二法拉第反射镜连接。该光收发集成模块为高精度光纤陀螺的集成化和小型化提供可靠的技术途径，且减少光路损耗，有效提升信噪比。有效提升信噪比。有效提升信噪比。
【技术实现步骤摘要】
一种光纤陀螺用带相对强度噪声抑制的光收发集成模块
[0001]本专利技术属于光电子器件
，涉及一种高精度光纤陀螺用带相对强度噪声抑制的光收发集成模块，用于高精度光纤陀螺领域带强度噪声抑制的ASE光源与探测器集成一体化情况下，ASE光源、探测器与尾纤之间的集成与耦合封装。
技术介绍
[0002]光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的角速度传感器，广泛应用于惯性导航系统之中。随着惯性导航领域的不断发展，对角速度传感精度的要求也不断提高。因为光纤在1550nm处的传输损耗很小，适合用于长距离传输或传感，在高精度光纤陀螺仪中，一般使用1550nm的基于掺铒光纤的放大自发辐射(Amplified Spontaneous Emission,ASE)光源，是一种具有波长稳定性高、输出功率大等优点的宽谱光源，适合用于提高陀螺的零偏稳定性和标度因数稳定性。但由于宽谱光源中不同频率分量的拍频引起的光强波动，对ASE光源的输出造成影响，而光功率越大，输出光强的波动也会随之增加，一般将光强波动与平均光功率的比值定义为光源的相对强度噪声(Relative Intensity Noise,RIN)。在光纤陀螺的信号检测过程中，当到达探测器的光功率超出几十微瓦时，信噪比将不再随光源功率增加而增加，RIN成为限制检测精度的主要噪声，为此，已出现了相关的RIN抑制方法。传统的强度噪声抑制ASE方案中，存在器件过于分散、整个光源模块体积过大的缺点，其原理结构如图2(a)所示。此外，尾纤及熔点的存在会带来可靠性和熔点反射引起的额外误差问题。为此，需要采用有效的集成方案，将模块化零为整。
[0003]为了实现高精度光纤陀螺中光收发模块的集成一体化，减小体积尺寸，设计可行的光收发模块光路方案和结构布局是解决问题的关键，本专利技术提出了一种光纤陀螺相对强度噪声抑制ASE光源收发模块的集成方法，用于减小高精度光纤陀螺中光收发模块的尺寸和重量，对高精度光纤陀螺的轻小型化具有深远意义。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是实现用于高精度光纤陀螺中的强度噪声抑制ASE光源和探测器的集成一体化，重点针对将强度噪声抑制ASE光源和探测器的集成一体化方案，提出了一种基于波导式波分复用器(WDM)和波导耦合器的集成方案。本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种光纤陀螺用带相对强度噪声抑制的光收发集成模块，包括：泵源模块、掺铒光纤和接收模块，泵源模块与接收模块通过掺铒光纤连接；
[0006]所述泵源模块包括激光器泵浦源、波导式波分复用器、第一法拉第反射镜，所述波导式波分复用器包含三个端口，左侧端口一与激光器泵浦源管芯对轴耦合，左侧端口二与第一法拉第反射镜连接，右侧端口与掺铒光纤的第一掺铒光纤端子连接；
[0007]所述接收模块包括保偏滤波隔离器、50:50保偏波导耦合器、第二法拉第反射镜、探测器、尾纤，掺铒光纤的第二掺铒光纤端子与保偏滤波隔离器对轴耦合；所述50:50保偏波导耦合器包含两个输入端口及两个输出端口，其中，保偏滤波隔离器的另一端与输入端
口一连接，输入端口二连接探测器，输出端口一与尾纤连接，输出端口二与第二法拉第反射镜连接。
[0008]进一步，所述第一法拉第反射镜包括第一法拉第旋光晶体、全反射滤波膜、第一管状磁体；所述波导式波分复用器的左侧端口二连接第一法拉第旋光晶体，第一法拉第旋光晶体与左侧端口二相接端面相对的端面镀有全反射滤波膜；第一法拉第旋光晶体位于第一管状磁体的内部，能够沿第一管状磁体旋转；
[0009]所述第二法拉第反射镜包括第二法拉第旋光晶体、2％反射滤波膜、第二管状磁体；所述保偏滤波隔离器的输出端口二与第二法拉第旋光晶体连接，第二法拉第旋光晶体与输出端口二相接端面相对的端面镀有2％反射滤波膜；第二法拉第旋光晶体位于第二管状磁体的内部，能够沿第二管状磁体旋转。
[0010]进一步，所述泵源模块中，泵浦光经过波导式波分复用器传输到掺铒光纤，掺铒光纤在泵浦光的作用下产生自发辐射，掺铒光纤的辐射光沿正反两向传输，其中，反向辐射光经过波导式波分复用器反向传输耦合到第一法拉第反射镜，经第一法拉第反射镜反射后再次回到掺铒光纤中，经由掺铒光纤的第二掺铒光纤端子辐射输出。
[0011]进一步，所述接收模块中，掺铒光纤的前向辐射光通过保偏滤波隔离器耦合入50:50保偏波导耦合器，分别经由输出端口一耦合进入尾纤，和输出端口二传输到第二法拉第反射镜；其中，耦合进输出端口一的光经由尾纤输出，即是集成模块的输出光；输出端口二的光经由第二法拉第反射镜旋转偏振态和反射，成为偏振态旋转90
°
的后向传输光，该后向传输光与经由尾纤反向输入的外部返回光，再次经过50:50保偏波导耦合器反向传输耦合到输入端口二，被探测器所检测。
[0012]进一步，所述泵源模块、掺铒光纤和接收模块封装于同一薄圆柱形结构件中，所述掺铒光纤绕环在所述薄圆柱形结构件内壁的凹槽中，尾纤从所述薄圆柱形结构件的侧壁孔中沿切线方向引出。
[0013]进一步，所述尾纤包括金属化光纤段，所述金属化光纤段与所述薄圆柱形结构件的侧壁孔焊封；所述尾纤中金属化光纤段的位置由所述接收模块和所述薄圆柱形结构件的侧壁孔之间的距离决定。
[0014]本专利技术的优点与积极效果在于：
[0015](1)本专利技术“一种高精度光纤陀螺用带相对强度噪声抑制的光收发集成模块”，采用的结构方案具有普适性：将掺铒光纤独立于泵源模块和接收模块两大集成模块之外，便于调节铒纤长度，可根据不同功率、波长稳定度需求设计不同的铒纤长度；将ASE光源的泵浦模块，以及强度噪声抑制结构和探测器模块分别集成，为高精度光纤陀螺的ASE光源模块和探测器模块的集成化和小型化提供了可靠的技术途径。
[0016](2)本专利技术“一种高精度光纤陀螺用带相对强度噪声抑制的光收发集成模块”，采用波导式WDM和波导耦合器取代传统分离元器件方案中的熔融拉锥型的光纤器件，实现对光束的分光和耦合，大幅度提高光收发模块的集成度，同时避免了尾纤熔接点中可能存在的偏振串音或反射次波干扰。
[0017](3)本专利技术“一种高精度光纤陀螺用带相对强度噪声抑制的光收发集成模块”，在关注光路的集成度的同时，采用波导式WDM取缔传统ASE光源中的熔融拉锥型WDM，减小了50％的光路损耗，有助于高精度光学陀螺的信噪比提升。
附图说明
[0018]图1是光纤陀螺原理结构图。其中图1(a)为不含强度噪声抑制的光纤陀螺结构；图1(b)为包含强度噪声抑制的光纤陀螺结构；图1(c)为采用法拉第反射镜的强度噪声抑制光纤陀螺方案。
[0019]图2是强度噪声抑制ASE光源及接收(探测器)模块的光路结构图。图2(a)为传统的分离元器件方案，其中光收发模块中的各元件互相分离，元器件之间通过尾纤熔接互相连接；图2(b)强度噪声抑制ASE光源收发模块的泵源部分和强度噪声抑制与光接收部分分别集成一体化的光路结构；泵源模块22和接收模块23的集成通过対轴耦合系统实现。
[0020]图3是所设计的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光纤陀螺用带相对强度噪声抑制的光收发集成模块，其特征在于，包括：泵源模块、掺铒光纤和接收模块，泵源模块与接收模块通过掺铒光纤连接；所述泵源模块包括激光器泵浦源、波导式波分复用器、第一法拉第反射镜，所述波导式波分复用器包含三个端口，左侧端口一与激光器泵浦源管芯对轴耦合，左侧端口二与第一法拉第反射镜连接，右侧端口与掺铒光纤的第一掺铒光纤端子连接；所述接收模块包括保偏滤波隔离器、50:50保偏波导耦合器、第二法拉第反射镜、探测器、尾纤，掺铒光纤的第二掺铒光纤端子与保偏滤波隔离器对轴耦合；所述50:50保偏波导耦合器包含两个输入端口及两个输出端口，其中，保偏滤波隔离器的另一端与输入端口一连接，输入端口二连接探测器，输出端口一与尾纤连接，输出端口二与第二法拉第反射镜连接。2.根据权利要求1所述的光收发集成模块，其特征在于，所述第一法拉第反射镜包括第一法拉第旋光晶体、全反射滤波膜、第一管状磁体；所述波导式波分复用器的左侧端口二连接第一法拉第旋光晶体，第一法拉第旋光晶体与左侧端口二相接端面相对的端面镀有全反射滤波膜；第一法拉第旋光晶体位于第一管状磁体的内部，能够沿第一管状磁体旋转；所述第二法拉第反射镜包括第二法拉第旋光晶体、2％反射滤波膜、第二管状磁体；所述保偏滤波隔离器的输出端口二与第二法拉第旋光晶体连接，第二法拉第旋光晶体与输出端口二相接端面相对的端面镀有2％反射滤波膜；第二法拉第旋光晶体位于第二管状磁体的内部，能够沿第二管状磁体旋转。3.根据权利要求2所述的光收...
【专利技术属性】
技术研发人员：张祖琛，张春熹，于雪柯，郑月，徐宏杰，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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