一种高性能易安装的空芯光纤陀螺环圈-波导组件装配结构和装配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种高性能易安装的空芯光纤陀螺环圈

【技术实现步骤摘要】
一种高性能易安装的空芯光纤陀螺环圈
‑
波导组件装配结构和装配方法


[0001]本专利技术属于光纤传感
，具体涉及一种高性能易安装的空芯光纤陀螺环圈
‑
波导组件装配结构和装配方法。

技术介绍

[0002]传统的光纤陀螺仪采用保偏的实芯光纤。由于存在舒普效应，当环境温度改变时纤芯的折射率以及媒质(包括纤芯、包层和涂敷层)的热膨胀系数以及光纤环面积发生变化，易造成光纤陀螺仪输出信号漂移，影响对转动角速度测量的稳定性。传统方法采用温度控制与补偿技术，辅助设置匀热与隔热结构，被动提升陀螺仪的环境适应性，但是增加了系统的结构复杂性，致使体积、重量与功耗显著增大。
[0003]现有技术中通过保偏空芯光纤升级光传输介质，空气导光可以降低温度和非线性造成的相位偏置漂移，因此保偏空芯光纤是改善光纤陀螺仪性能体积比的有效途径。但是光纤陀螺仪的典型光路中，光源、光电探测器等器件都是基于实芯光纤的，所以保偏空芯光纤应用到陀螺仪中亟待解决的一个重要问题就是如何与传统实芯光纤高性能易安装地互连导光。
[0004]保偏空芯光纤与实芯光纤的连接方法有三种，分别是熔接法、光纤阵列组装法和连接器法，三种方法分别有各自缺陷。其中熔接法产生的高温会破坏空芯光纤包层结构，导致菲涅尔背向散射增大；而光纤阵列组装法需要的五维对准调整严重依赖操作人员的经验和设备的精度，而且对准调整技术无法实现全自动化，操作复杂成本高，不适合光纤陀螺仪的规模化生产；通过连接器连接保偏的空芯和实芯光纤不仅可以即插即用，而且可以实现两根光纤轴线方向的自动准直，但是现有技术中的连接器在将保偏的实芯光纤与空芯光纤直接连接时，会因为模场大小不一致导致耦合损耗较高，以及两根光纤连接处折射率差太大产生背向散射。在光纤陀螺应用中，背向散射光与信号光发生相干叠加，会对主光束的相位造成严重影响，导致测量精度下降。为此，必须对光纤端面进行倾斜切割和增透镀膜处理，但是又会因此增加插入损耗以及造成对准调整困难。
[0005]因此，现有技术中缺少一种能够高性能易安装的实现空芯光纤陀螺环圈
‑
波导组件装配的结构和方法。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术目的在于提供一种高性能易安装的空芯光纤陀螺环圈
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波导组件装配结构和装配方法，采用连接的方法减少陀螺仪光纤环圈与波导组件之间的插入损耗，降低背向散射损耗，保证陀螺仪的高精度，同时方便的调节对准保偏实芯和保偏空芯光纤的双折射轴角度，保证光纤连接之后的偏振保持能力。
[0007]本专利技术所采用的技术方案为：
[0008]一种高性能易安装的空芯光纤陀螺环圈
‑
波导组件装配结构，其特征在于：包括有
保偏实芯光纤、热膨胀实芯光纤、连接头和保偏空芯光纤；
[0009]所述热膨胀实芯光纤的第一连接端熔接于保偏实芯光纤，所述热膨胀实芯光纤的第二连接端连接于保偏空芯光纤；
[0010]所述热膨胀实芯光纤的第二连接端的端面设置有斜切角，使得热膨胀实芯光纤第二连接端的端面倾斜设置；且热膨胀实芯光纤第二连接端的外端面上设置有增透膜，增透膜包括有若干层抗反射涂层。
[0011]所述热膨胀实芯光纤的第二连接端通过连接头与保偏空芯光纤的端部固定连接。
[0012]进一步地，所述斜切角的范围为1
°
～5
°
。
[0013]进一步地，所述增透膜包括有八层抗反射涂层；所述抗反射涂层的材料为二氧化钛和/或二氧化钽。
[0014]进一步地，所述热膨胀实芯光纤的长度小于普通单模光纤双折射的拍长。
[0015]本专利技术还涉及一种高性能易安装的空芯光纤陀螺环圈
‑
波导组件装配方法，采用上述的高性能易安装的空芯光纤陀螺环圈
‑
波导组件装配结构，包括有以下步骤：
[0016]S01，根据热膨胀实芯光纤的最大长度尺寸切割备料；
[0017]S02，采用光纤研磨机对热膨胀实芯光纤的其中一端的端面按照预设的斜切角进行斜切去除部分材料，使得热膨胀实芯光纤的一端端面倾斜设置，构成第二连接端；
[0018]S03，对第二连接端的端面进行涂敷抗反射涂层；
[0019]S04，将热膨胀实芯光纤的第二连接端通过连接头与保偏空芯光纤进行固定连接；
[0020]S05，采用偏振消光比监测系统对准双折射轴后，将热膨胀实芯光纤的的第一连接端通过保偏熔接机与保偏实芯光纤进行熔接连接。
[0021]再进一步地，所述步骤S02中，预设斜切角包括以下操作步骤：
[0022]对比不同角度下保偏空芯光纤与热膨胀实芯光纤的背向散射和插入损耗，确定最终斜切角度。
[0023]进一步地，所述步骤S02中，采用菲涅尔公式进行计算热膨胀实芯光纤的背向散射和插入损耗。
[0024]再进一步地，所述步骤S03中，共涂敷八层抗反射涂层，每涂敷一层抗反射涂层后，再涂敷下一层抗反射涂层。
[0025]再进一步地，所述步骤S04中，热膨胀实芯光纤、连接头与保偏空芯光纤相互之间通过胶接固定连接。
[0026]最后，所述步骤S05利用偏振消光比在线监测系统对准双折射轴包括以下操作内容：
[0027]S051，通过宽带光源发出光束；
[0028]S052，将光束耦合进入光纤起偏器后转变为偏振光；
[0029]S053，光纤起偏器将光输入至保偏实芯光纤；
[0030]S054，通过保偏熔接机调整保偏实芯光纤的旋向角；
[0031]S055，经过GT棱镜旋转90
°
；
[0032]光束通过三维位移台耦合至第一透镜，在自由空间光路中传输到GT棱镜，经过第二透镜耦合进入多模光纤跳线，与光谱仪相连；通过调整GT棱镜的角度，使光纤的偏振轴与GT棱镜的快慢轴重合；
[0033]S056，通过光谱仪得到的光谱计算偏振消光比；
[0034]S057，当偏振消光比达到最大值时，则判定双折射轴已对准。
[0035]本专利技术的有益效果为：
[0036]一种高性能易安装的空芯光纤陀螺环圈
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波导组件装配结构和装配结构和装配方法，采用热膨胀实芯光纤TEC SMF
‑
28作为模场适配器，并对其端面切割一个斜切角以及增加增透膜来减小连接头处的背向散射；通过TEC SMF
‑
28末端斜切角和增透膜减小连接头处的背向散射，采用对接法减少陀螺仪光纤连接处的插入损耗，降低背向散射损耗，能够补偿光纤陀螺仪中误差，从而提高陀螺仪的精度，同时对准保偏实芯和保偏空芯光纤的双折射轴，保证光纤连接后的保偏性能。
附图说明
[0037]图1是本专利技术实施例一高性能易安装的空芯光纤陀螺环圈
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波导组件装配结构中的热膨胀实芯光纤TEC SMF
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28通过连接头与保偏空芯光纤连接后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能易安装的空芯光纤陀螺环圈
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波导组件装配结构，其特征在于：包括有保偏实芯光纤、热膨胀实芯光纤、连接头和保偏空芯光纤；所述热膨胀实芯光纤的第一连接端熔接于保偏实芯光纤，所述热膨胀实芯光纤的第二连接端连接于保偏空芯光纤；所述热膨胀实芯光纤的第二连接端的端面设置有斜切角，使得热膨胀实芯光纤第二连接端的端面倾斜设置；且热膨胀实芯光纤第二连接端的外端面上设置有增透膜，增透膜包括有若干层抗反射涂层。所述热膨胀实芯光纤的第二连接端通过连接头与保偏空芯光纤的端部固定连接。2.根据权利要求1所述高性能易安装的空芯光纤陀螺环圈
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波导组件装配结构，其特征在于：所述斜切角的范围为1
°
～5
°
。3.根据权利要求1所述高性能易安装的空芯光纤陀螺环圈
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波导组件装配结构，其特征在于：所述增透膜包括有八层抗反射涂层；所述抗反射涂层的材料为二氧化钛和/或二氧化钽。4.根据权利要求1所述高性能易安装的空芯光纤陀螺环圈
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波导组件装配结构，其特征在于：所述热膨胀实芯光纤的长度小于普通单模光纤双折射的拍长。5.一种高性能易安装的空芯光纤陀螺环圈
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波导组件装配方法，其特征在于：采用权利要求1～4之一所述的高性能易安装的空芯光纤陀螺环圈
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波导组件装配结构，包括有以下步骤：S01，根据热膨胀实芯光纤的最大长度尺寸切割备料；S02，采用光纤研磨机对热膨胀实芯光纤的其中一端的端面按照预设的斜切角进行斜切去除部分材料，使得热膨胀实芯光纤的一端端面倾斜设置，构成第二连接端；S03，对第二连接端的端面进行涂敷抗反射涂层；S04，将热膨胀实芯光纤的第二连接端通过连接头与保偏空芯光纤进行固定连接；S05，采用偏振消光比监测系统对准双折射...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁伟，汪滢莹，胡清波，赵小明，李茂春，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：