一种高信噪比的干涉式光纤陀螺仪的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高信噪比的干涉式光纤陀螺仪，包括：光源，用于向环行器提供光；环行器，用于将光源提供的光传输至多功能集成光路，控制光的传输路径；多功能集成光路，用于对自环行器输入的光进行光路起偏、相位偏置及分光处理，得到的两束光输入光纤线圈，在绕线圈传输一周后传输回多功能集成光路，多功能集成光路对这两束光进行合光，并将合光后的光传输至环行器；光纤线圈，用于增强线圈中反向传输光之间的萨格奈克相移，并将这两束光传输回多功能集成光路；探测器，用于接收环行器输出的光，检测反向传输光合光干涉以后的光强变化。利用本发明，解决了干涉式光纤陀螺仪光路中的光损耗过大，陀螺信噪比恶化的问题。
【专利说明】一种高信噪比的干涉式光纤陀螺仪
【技术领域】
[0001]本发明属于光纤传感【技术领域】，具体涉及一种使用3端口环行器替代2X2耦合器，从而实现低光路损耗、高信噪比的干涉式光纤陀螺仪。
【背景技术】
[0002]光纤陀螺仪(IFOG)是一种新型的具有广阔发展前景的全固态惯性仪表，其潜在精度覆盖了传统机电式陀螺的大部分领域。它是一种转动角速率陀螺，是敏感相对于惯性空间转动角速率的装置。光纤陀螺无运动部件，具有寿命长、质量轻、体积小、功耗小、测量范围大、快速启动、结构设计灵活、生产工艺相对简单等特点，可应用于海、陆、空、天各种导航领域，如导弹、火箭、卫星、太空探测器、飞机、潜艇、车辆、机器人、钻井测斜及天线稳定装置等。
[0003]光纤陀螺按其光学工作原理可分为三类:干涉式光纤陀螺仪(IFOG)、谐振式光纤陀螺仪(RFOG)和受激布里渊式光纤陀螺仪(BFOG)，目前干涉式光纤陀螺技术已完全成熟并产业化，而谐振式光纤陀螺和受激布里渊式光纤陀螺还处于基础研究阶段，尚有许多问
题需要进一步探索。
[0004]IFOG的原理基于萨格奈克效应(Sagnac effect)。在闭合光路中，由同一光源发出的沿顺时针方向(CW)和逆时针方向(CCW)传输的两束光产生了正比于旋转角速率的相位差，这个相位差被称为萨格奈克相移。具有萨格奈克相移的两束光发生干涉后，通过检测光强变化，就可以测出闭合光路旋转的角速率。IFOG采用较长的光纤绕制成多匝的光纤线圈来增强萨格奈克效应，其萨格奈克相移△ Φ如下:
[0005]
【权利要求】
1.一种高信噪比的干涉式光纤陀螺仪，其特征在于，该干涉式光纤陀螺仪包括: 光源，用于向环行器提供光； 环行器，用于将光源提供的光传输至多功能集成光路，控制光的传输路径； 多功能集成光路，用于对自环行器输入的光进行光路起偏、相位偏置及分光处理，得到的两束光输入光纤线圈，并分别沿顺时针方向和逆时针方向反向传输，反向传输光在绕线圈传输一周后传输回多功能集成光路，多功能集成光路对这两束光进行合光，并将合光后的光传输至环行器； 光纤线圈，用于增强线圈中反向传输光之间的萨格奈克相移，并将这两束光传输回多功能集成光路； 探测器，用于接收环行器输出的光，检测反向传输光合光干涉以后的光强变化。
2.根据权利要求1所述的高信噪比的干涉式光纤陀螺仪，其特征在于，所述光源是激光光源、放大自发福射光源、超福射发光二极管光源或掺铒放大器光源，其波段为850nm、1310nm 或 1550nm 波段。
3.根据权利要求1所述的高信噪比的干涉式光纤陀螺仪，其特征在于，所述环行器是单模环行器或保偏环行器，其波段为850nm、1310nm或1550nm波段。
4.根据权利要求3所述的高信噪比的干涉式光纤陀螺仪，其特征在于，所述环行器具有第一端口、第二端口和第三端口，具有非互易性，从环行器的第一端口输入的光从环行器的第二端口输出，从环行器的第二端口输入的光从环行器的第三端口输出，从环行器的第三端口输入的光从环行器的第一端口输出。
5.根据权利要求1所述的高信噪比的干涉式光纤陀螺仪，其特征在于，所述多功能集成光路是相位调制波导或幅度调制波导，其波段为850nm、1310nm或1550nm波段。
6.根据权利要求5所述的高信噪比的干涉式光纤陀螺仪，其特征在于，所述多功能集成光路具有第一端口、第二端口和第三端口，自环行器输入的光经第一端口进入多功能集成光路，被多功能集成光路进行光路起偏、相位偏置及分光处理，得到的两束光分别自第二端口和第三端口输出至光纤线圈，自第二端口输出至光纤线圈的光在光纤线圈中沿顺时针方向传播，自第三端口输出至光纤线圈的光在光纤线圈中沿逆时针方向传播，这两束光在光纤线圈中传输一周后，分别沿第三端口、第二端口返回多功能集成光路，多功能集成光路对这两束光进行合光后经第一端口传输至环行器。
7.根据权利要求1所述的高信噪比的干涉式光纤陀螺仪，其特征在于，所述光纤线圈是保偏光纤线圈，其工作波段为850nm、1310nm或1550nm波段。
8.根据权利要求1所述的高信噪比的干涉式光纤陀螺仪，其特征在于，所述探测器是半导体光电二极管、光电倍增管、雪崩二极管、光电三极管或光敏电阻，其材料是S1、InGaAs或InP，其工作波段为850nm、1310nm或1550nm波段。
【文档编号】G01C19/64GK103438880SQ201310389440
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】毛晓宇, 郑吉兵, 张敏, 张雪键, 罗雪峰 申请人:中国兵器工业导航与控制技术研究所