一种双环结构的干涉式光纤陀螺制造技术

本申请提供一种双环结构的干涉式光纤陀螺，包括：光源、起偏器、保偏耦合器、两个环形器、两个Y波导、信号发生器、2进2出光纤环、两个光电探测器和联合解调模块；2进2出光纤环等效于两个独立但高度相关性的光纤环；光源发出的光经起偏器过滤后输出线偏振光，再经保偏耦合器分为功率均衡的两路，并分别经环形器、Y波导输入2进2出光纤环内发生干涉并输出，干涉信号分别接入光电检测器，对探测器检测到的两路信号进行联合解调。本申请的光纤陀螺，可以达到双偏振等效的双端口输出的强相关性的同时，消除了其特有的残余相干相位误差。除了其特有的残余相干相位误差。除了其特有的残余相干相位误差。

【技术实现步骤摘要】
一种双环结构的干涉式光纤陀螺


[0001]本申请涉及光纤陀螺
，具体涉及一种双环结构的干涉式光纤陀螺。

技术介绍

[0002]光纤陀螺(FOG)是一种敏感角速率的光纤传感器，按照工作原理可以分为干涉式和谐振式，其中干涉式光纤陀螺(IFOG)作为光纤陀螺技术中较成熟的代表，在导航制导、姿态控制等应用场景中都有着极其广泛的应用，下文中所述光纤陀螺均指干涉式光纤陀螺。
[0003]干涉式光纤陀螺仪是一种基于萨格纳克效应(Sagnac效应)的光纤环形干涉仪，它描述了当光纤环绕敏感轴旋转时，在环中相向传播的两束相干光之间产生的相位差正比于旋转角速度。光纤陀螺性能参数主要包括零偏不稳定性(BI)和角度随机游走(ARW)。零偏不稳定性定义为输出角速率与实际旋转角速率的偏差，通常由环境变化和偏振非互易误差引起。角度随机游走描述的是陀螺输出中的短时白噪声大小，主要来源有热噪声、光子散粒噪声、光源相对强度噪声。
[0004]双偏振光纤陀螺中影响零偏不稳定性的误差主要有偏振非互易误差和双偏振光纤陀螺所特有的残余相干相位误差。对于偏振非互易误差，利用两正交偏振状态所含偏振非互易误差大小相等符号相反的特性，通过光域或电域叠加予以补偿；其次对于残余相干相位误差，它是主波和双偏振耦合波之间干涉引起的，可以通过加延时线降低双偏振光的相干性进行抑制。影响角度随机游走的主要噪声来源是光源相对强度噪声，双偏振光纤陀螺利用两个正交偏振光的强相关性，通过两个正交偏振光联合处理的方式予以抑制。
[0005]零偏不稳定性和角度随机游走分别影响光纤陀螺的长时和短时性能。通常情况下，不同的应用场景会对光纤陀螺上述两个性能参数有不同的要求，例如惯性导航更加关注长时漂移，而地震监测更加关注短时噪声。但在一些特殊应用中，需要同时保证两个性能参数，而这在双偏振光纤陀螺中则难以同时实现，因为消除残余相干相位误差要求双偏振光的相干性低，而光源相对强度噪声抑制需要两个正交偏振光的强相关性。这成为双偏振光纤陀螺研究过程中的巨大挑战。

技术实现思路

[0006]本申请的目的是提供一种双环结构的干涉式光纤陀螺，以至少解决现有双偏振干涉式光纤陀螺的上述缺陷之一。
[0007]本申请实施例提供一种双环结构的干涉式光纤陀螺，包括：
[0008]光源、起偏器、保偏耦合器、两个环形器、两个Y波导、信号发生器、2进2出光纤环、两个光电探测器和联合解调模块；所述2进2出光纤环等效于两个独立但高度相关性的光纤环；
[0009]所述光源输出任意偏振状态的光至所述起偏器；
[0010]所述起偏器将所述光源输出的任意偏振状态的光转换成线偏振光；
[0011]所述保偏耦合器将所述起偏器输出的线偏振光平均分成两路光束，并将两路光束
分别耦合到两个所述环形器；
[0012]两个所述环形器将所述保偏耦合器输出的两路光束分别输出到两个所述Y波导；
[0013]所述信号发生器向两个所述Y波导提供调制信号；
[0014]每个所述Y波导将所述环形器输出的光束进行起偏、耦合、调制后输出到所述2进2出光纤环相应端口，两路光束在所述2进2出光纤环内发生干涉，两个所述Y波导将干涉信号分别输出到两个所述环形器；
[0015]两个所述环形器将两个所述Y波导回传的干涉信号分别输出到两个所述光电探测器；
[0016]两个所述光电探测器分别将两个所述环形器输出的干涉信号转换为电信号，并输出至所述联合解调模块；
[0017]所述联合解调模块对两个所述光电探测器输出的两路电信号进行联合解调。
[0018]一种可能的实现方式中，所述信号发生器给两个所述Y波导提供的调制信号幅值相等，相位相反。
[0019]一种可能的实现方式中，所述环形器采用单模环形器。
[0020]一种可能的实现方式中，所述环形器采用保偏环形器。
[0021]一种可能的实现方式中，两个所述Y波导性能相近且具有高消光比。
[0022]一种可能的实现方式中，所述2进2出光纤环是采用四级对称绕制方法将两根等长的光纤交叉绕制在同一个轴上制成的。
[0023]一种可能的实现方式中，绕制所述2进2出光纤环的光纤采用保偏光纤。
[0024]一种可能的实现方式中，绕制所述2进2出光纤环的光纤采用单模光纤，在所述2进2出光纤环的四个端口分别连接一个Lyot消偏器。
[0025]一种可能的实现方式中，所述光源采用激光光源或ASE光源。
[0026]本申请与现有技术相比的优点在于：
[0027]本申请提供的双环结构的干涉式光纤陀螺，利用2进2出光纤环中两个独立但高度相关性光纤环实现了双偏振等效的双端口输出的强相关性，同时消除了其特有的残余相干相位误差，解决了现有双偏振光纤陀螺中难以同时提升长时、短时性能参数的问题。
附图说明
[0028]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0029]图1示出了现有的一种双偏振光纤陀螺的示意图；
[0030]图2示出了本申请提供的一种双环结构的干涉式光纤陀螺的示意图；
[0031]图3示出了双偏振光纤陀螺中联合解调补偿相对强度噪声的流程图；
[0032]图4示出了采用本申请的一个光纤陀螺输出角速度数据分析对比图之一；
[0033]图5示出了采用本申请的一个光纤陀螺输出角速度数据分析对比图之二。
具体实施方式
[0034]以下，将参照附图来描述本申请的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性
的，而并非要限制本申请的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本申请的概念。
[0035]在附图中示出了根据本申请实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0036]图1示出了现有的一种双偏振光纤陀螺的示意图。如图1所示，现有的双偏振光纤陀螺一般包括光源、起偏器、耦合器、两个环形器(环形器1和环形器2)、两个Y波导(Y波导1和Y波导2)、信号发生器、两个偏振分束合束器(偏振分束合束器1和偏振分束合束器2)、两个光电探测器(光电探测器1和光电探测器2)和光纤环。
[0037]图1所示的双偏振光纤陀螺结构中无法实现两个正交偏振光的消相干的同时保持强相关性，从而制约了长时性能和短时性能的同时提升。为了解决这一现状，本申请实施例提供一种双环结构的干涉式光纤陀螺，双环结构是指双光纤环结构，采用本方案后的开环光纤陀螺在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双环结构的干涉式光纤陀螺，其特征在于，包括：光源、起偏器、保偏耦合器、两个环形器、两个Y波导、信号发生器、2进2出光纤环、两个光电探测器和联合解调模块；所述2进2出光纤环等效于两个独立但高度相关性的光纤环；所述光源输出任意偏振状态的光至所述起偏器；所述起偏器将所述光源输出的任意偏振状态的光转换成线偏振光；所述保偏耦合器将所述起偏器输出的线偏振光平均分成两路光束，并将两路光束分别耦合到两个所述环形器；两个所述环形器将所述保偏耦合器输出的两路光束分别输出到两个所述Y波导；所述信号发生器向两个所述Y波导提供调制信号；每个所述Y波导将所述环形器输出的光束进行起偏、耦合、调制后输出到所述2进2出光纤环相应端口，两路光束在所述2进2出光纤环内发生干涉，两个所述Y波导将干涉信号分别输出到两个所述环形器；两个所述环形器将两个所述Y波导回传的干涉信号分别输出到两个所述光电探测器；两个所述光电探测器分别将两个所述环形器输出的干涉信号转换为电信号，并输出至所述联合解调模块；所述联合解调模块对两个所述光电探测器输出的两路电信号进行联...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丁凡，吴君竹，蒋晓东，荣超，黄鹤，张璐璐，
申请(专利权)人：杭州友孚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：