一种用于惯性导航物联网汽车的定位陀螺的制作方法

本发明涉及一种定位陀螺，具体涉及一种物联网汽车的定位陀螺。

背景技术：

大约三十年前出现的激光陀螺仪现在已经被普遍商业化并被广泛使用，它的操作原理是基于sagnac效应，该效应引起在进行旋转运动的双向环形激光腔内反向传播的两个发射光学模式，激光陀螺具有快速反应能力强、动态测量范围宽、线性度好、动态误差小、高精度、可靠性高等优点，广泛应用于捷联式惯性导航系统中，激光陀螺的光学元件装配，是指在激光陀螺的制造过程中精确调整合光棱镜、腔体以及光电管的位置，使得谐振腔体内运行的激光束输出时产生干涉，准确得到对应于陀螺角速度的频差信息以及强度信息，激光陀螺的光学元件装配分为合光装配和分光装配，目前，受人工操作影响，合光装配和分光装配属于独立工序，这样大大降低了工作效率；不同型号的陀螺采用不同的工装，成本较高；受人为经验因素影响较大，重复性差、精度低等缺点，所以把合光装配和分光光配结合在一起有利于克服这些缺点，物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段，物联网就是物物相连的互联网，这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息，物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技，无人驾驶汽车是智能汽车的一种，也称为轮式移动机器人，主要依靠车内的以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶的目的，是一种联合物联网、计算机技术、航迹推算、惯性导航技术、大数据等集为一体的新兴产业，目前发展还不成熟。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于惯性导航物联网汽车的定位陀螺，方便使用。

技术方案：本发明所述的一种用于惯性导航物联网汽车的定位陀螺，包括增大泵浦光源装置、基有源级联表面等离激元谐振腔的陀螺芯片、输出光纤和光电探测器，所述基于有源级联表面等离激元谐振腔的陀螺芯片包括有源级联表面等离激元谐振腔、可调谐耦合输出端、x分支、电光调制器和y分支，所述有源级联表面等离激元谐振腔包括第一谐振腔、第二谐振腔和增益介质，所述增大泵浦光源装置设于有源级联表面等离激元谐振腔正前方，所述第一谐振腔和第二谐振腔水平方向连接或靠近区域处为第一耦合器，所述第二谐振腔和可调谐耦合输出端水平方向连接或靠近区域处为第二耦合器，所述第一谐振腔以及第二谐振腔的本体上均设有一对间隙，该间隙处设有用于连通谐振腔本体的储气室，所述储气室内充满氦氖激励气体，所述第一谐振腔与第二谐振腔之间的储气室设有放电激励装置，所述可调谐耦合输出端、x分支、电光调制器以及y分支之间设有狭缝，所述y分支输出端口经输出光纤与光电探测器连接。

所述增大泵浦光源装置包括两个对称分布的泵浦光源，每个泵浦光源均依次通过光纤连通有平凸耦合透镜组、第一偏转镜、激光晶体、第二偏转镜，所述第一偏转镜均设有与其相适配的全反镜，所述两第二偏转镜还连通有耦合透镜以及弯曲光纤，所述激光晶体位于每对第一偏转镜、第二偏转镜之间，并形成晶体增益区，所述泵浦光源所发激光源经第一偏转镜、第二偏转镜中的激光经耦合透镜、弯曲光纤、折射进入偏振控制器，种子光源产生的种子光经过半波片后均通过偏振器，两泵浦光源经偏转增益后的激光与种子光汇合并沿垂直种子光入射方向的方向输出。

所述放电激励装置为射频放电激励装置，其包括阴极和阳极，所述阴极设于第一谐振腔与第二谐振腔之间的储气室，所述阳极设于第一谐振腔与第二谐振腔本体间隙处的储气室。

所述有源级联表面等离激元谐振腔、可调谐耦合输出端、第一调制器、第二调制器、x分支和y分支均由表面等离激元波导构成。

所述表面等离激元波导包括衬底、金属芯层、空心半导体芯层、上包层和下包层，所述下包层设于上包层和衬底之间，所述上包层和下包层之间设有金属芯层和空心半导体芯层，所述下包层和上包层为具有相同折射率的同种材料。

所述有源级联表面等离激元谐振腔的上包层、下包层、金属芯层、空心半导体芯层掺杂有增益介质，且有源级联表面等离激元谐振腔中的第一谐振腔和第二谐振腔为环形腔且尺寸相同。

所述有源级联表面等离激元谐振腔输出的可增益放大激光通过第二耦合器耦合后进入可调谐耦合输出端的弯曲表面等离激元波导，所述弯曲表面等离激元波导中的第三金属芯层一端通过第一电极引线与第一电极触点连接，另一端通过第二电极引线第二电极触点连接。

通过改变所述第一电极触点、第二电极触点和弯曲表面等离激元波导电路回路中电压值，调节弯曲表面等离激元波导中第三金属芯层及其周围包层的温度，对第二耦合器耦合性能进行调谐。

电光调制器包括第一调制器和第二调制器，第一调制器中的第一金属芯层一端通过第三电极引线与第三电极触点连接，第二调制器中的第二金属芯层一端通过第四电极引线与第四电极触点连接，第一金属芯层正上方设有第五电极，第二金属芯层正上方设有第六电极，第五电极通过第五电极引线与第五电极触点连接，第六电极通过第六电极引线与第六电极触点连接，第一调制器中第一金属芯层和第二调制器中第二金属芯层同时为传光的波导芯层和传电的调制电极，电光调制器中上包层和下包层为电光材料。

所述增大泵浦光源装置垂直照射有源级联表面等离激元谐振腔，激励所述有源级联表面等离激元谐振腔中的增益介质形成单偏振激光，各个储气室对单偏振激光进行放大降噪，经放大降噪后的单偏振激光经过第二耦合器沿可调谐耦合输出端的第三金属芯层输出两束激光，所述两束激光分别经过x分支进入第一调制器和第二调制器，再通过y分支耦合输出后经过输出光纤进入光电探测器。

有益效果：本发明的一种用于惯性导航物联网汽车的定位陀螺，有效降低陀螺噪声，提高陀螺精度及稳定性，实现了真正的芯片化表面等离激元激光陀螺，提高了陀螺器件的稳定性，同时也实现了陀螺芯片的小型化，谐振腔本体可以在保持陀螺仪整体尺寸小的情况下根据性能需要在一定范围内改变，具有一定的尺寸可调性。

附图说明

图1为本发明的激光陀螺结构示意图；

图2为本发明的表面等离激元波导截面结构；

图3为本发明可调谐耦合输出端结构示意图；

图4为本发明电光调制器结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

如图1至图4所示，本发明的一种用于惯性导航物联网汽车的定位陀螺，包括增大泵浦光源装置、基有源级联表面等离激元谐振腔的陀螺芯片1、输出光纤2和光电探测器3，基于有源级联表面等离激元谐振腔的陀螺芯片1包括有源级联表面等离激元谐振腔4、可调谐耦合输出端5、x分支6、电光调制器7和y分支8，有源级联表面等离激元谐振腔4包括第一谐振腔9、第二谐振腔10和增益介质，增大泵浦光源装置设于有源级联表面等离激元谐振腔4正前方，第一谐振腔9和第二谐振腔10水平方向连接或靠近区域处为第一耦合器11，第二谐振腔10和可调谐耦合输出端5水平方向连接或靠近区域处为第二耦合器12，第一谐振腔9以及第二谐振腔10的本体上均设有一对间隙，该间隙处设有用于连通谐振腔本体的储气室13，储气室13内充满氦氖激励气体，第一谐振腔9与第二谐振腔10之间的储气室13设有放电激励装置，可调谐耦合输出端5、x分支6、电光调制器7以及y分支8之间设有狭缝，y分支8输出端口经输出光纤2与光电探测器3连接。

增大泵浦光源装置包括两个对称分布的泵浦光源14，每个泵浦光源14均依次通过光纤连通有平凸耦合透镜组15、第一偏转镜16、激光晶体17、第二偏转镜18，第一偏转镜16均设有与其相适配的全反镜19，两第二偏转镜18还连通有耦合透镜20以及弯曲光纤，激光晶体17位于每对第一偏转镜16、第二偏转镜18之间，并形成晶体增益区，泵浦光源14所发激光源经第一偏转镜16、第二偏转镜18中的激光经耦合透镜20、弯曲光纤、折射进入偏振控制器21，种子光源22产生的种子光经过半波片后均通过偏振器23，两泵浦光源14经偏转增益后的激光与种子光汇合并沿垂直种子光入射方向的方向输出。

放电激励装置为射频放电激励装置，其包括阴极24和阳极25，阴极24设于第一谐振腔9与第二谐振腔10之间的储气室13，阳极52设于第一谐振腔9与第二谐振腔10本体间隙处的储气室13。

有源级联表面等离激元谐振腔4、可调谐耦合输出端5、第一调制器26、第二调制器27、x分支6和y分支8均由表面等离激元波导构成。

表面等离激元波导包括衬底28、金属芯层29、空心半导体芯层30、上包层31和下包层32，下包层32设于上包层31和衬底28之间，上包层31和下包层32之间设有金属芯层29和空心半导体芯层30，下包层32和上包层31为具有相同折射率的同种材料。

有源级联表面等离激元谐振腔4的上包层31、下包层32、金属芯层29、空心半导体芯层30掺杂有增益介质，且有源级联表面等离激元谐振腔4中的第一谐振腔9和第二谐振腔10为环形腔且尺寸相同。

有源级联表面等离激元谐振腔4输出的可增益放大激光通过第二耦合器12耦合后进入可调谐耦合输出端5的弯曲表面等离激元波导，弯曲表面等离激元波导中的第三金属芯层33一端通过第一电极引线34与第一电极触点35连接，另一端通过第二电极引线36第二电极触点37连接。

通过改变第一电极触点35、第二电极触点37和弯曲表面等离激元波导电路回路中电压值，调节弯曲表面等离激元波导中第三金属芯层33及其周围包层的温度，对第二耦合器12耦合性能进行调谐。

电光调制器包括第一调制器26和第二调制器27，第一调制器26中的第一金属芯层38一端通过第三电极引线39与第三电极触点40连接，第二调制器27中的第二金属芯层41一端通过第四电极引线42与第四电极触点43连接，第一金属芯层38正上方设有第五电极44，第二金属芯层41正上方设有第六电极45，第五电极44通过第五电极引线46与第五电极触点47连接，第六电极45通过第六电极引线48与第六电极触点49连接，第一调制器27中第一金属芯层41和第二调制器27中第二金属芯层41同时为传光的波导芯层和传电的调制电极，电光调制器中上包层50和下包层51为电光材料。

增大泵浦光源装置垂直照射有源级联表面等离激元谐振腔4，激励有源级联表面等离激元谐振腔4中的增益介质形成单偏振激光，各个储气室13对单偏振激光进行放大降噪，经放大降噪后的单偏振激光经过第二耦合器12沿可调谐耦合输出端的第三金属芯层33输出两束激光，两束激光分别经过x分支6进入第一调制器26和第二调制器27，再通过y分支8耦合输出后经过输出光纤2进入光电探测器3。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。