一种低标度因数误差的光纤陀螺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种低标度因数误差的光纤陀螺，包括宽谱光源、第一探测器、第一耦合器、集成光学调制器、光纤环和宽谱光源平均波长检测光路，宽谱光源发出的光经过第一耦合器分成两等份，其中一份光通过集成光学调制器进入光纤环，然后再依次经过集成光学调制器和第一耦合器进入第一探测器，实现光纤陀螺对转速的传感；其中另一份光进入宽谱光源平均波长检测光路，实现对宽谱光源的平均波长的检测以及反馈控制，达到稳定宽谱光源的平均波长的目的。利用本发明，实现了对宽谱光源平均波长的反馈控制，提高了宽谱光源平均波长的稳定性，降低了光纤陀螺在环境变化时由于宽谱光源平均波长不稳定而形成的误差，提高了光纤陀螺的零偏稳定性和环境适应性。
【专利说明】一种低标度因数误差的光纤陀螺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光学陀螺仪表，特别涉及一种采用光源波长控制回路，从而降低光纤陀螺标度因素误差的干涉型光纤陀螺仪表。
【背景技术】
[0002]光纤陀螺是一种以萨格奈克效应为原理的全固态光学陀螺。光纤陀螺白1976年首次面世以来就得到了飞速的发展，到目前为止，已经在很多领域完全取代了传统的机械陀螺，成为现代导航领域的主流器件。
[0003]光纤陀螺中一个重要的参数是标度因数线性度。在很多的应用场合，要求光纤陀螺在一个比较大的动态范围内都能够正常工作，即在大角速率下具有同样的精度，这就要求标度因数具有良好的稳定性。标度因数是萨格奈克相移与转速的关系，表示为:
【权利要求】
1.一种低标度因数误差的光纤陀螺,其特征在于,该光纤陀螺包括宽谱光源(I)、第一探测器(2)、第一耦合器(3)、集成光学调制器(4)、光纤环(5)和宽谱光源平均波长检测光路(13)，其中: 宽谱光源(I)发出的光经过第一耦合器(3)分成两等份，其中一份光通过集成光学调制器(4)进入光纤环(5)，光在光纤环(5)中传输一圈之后再依次经过集成光学调制器(4)和第一耦合器(3)进入第一探测器(2)，实现光纤陀螺对转速的传感；其中另一份光进入宽谱光源平均波长检测光路(13)，实现对宽谱光源(I)的平均波长的检测以及反馈控制，达到稳定宽谱光源(I)的平均波长的目的，从而实现低标度因数噪声的光纤陀螺。
2.根据权利要求1所述的低标度因数误差的光纤陀螺，其特征在于，所述宽谱光源平均波长检测光路(13)包括第二I禹合器(6)、第一光开关(7)、第一窄带光学滤波器(8)、第二光开关(9)、第二窄光学带滤波器(10)、第三耦合器(11)和第二探测器(12)，其中: 白第一I禹合器(3)分出的光进入第二I禹合器(6),第二I禹合器(6)的两个输出端分别与第一光开关(7)和第二光开关(9)相连，第一光开关(7)的输出与第一窄带光学滤波器(8)的输入相连，第二光开关(9)的输出与第二窄带光学滤波器(10)的输入相连,第一窄带光学滤波器(8)和第二窄带光学滤波器(10)的输出分别与第三耦合器(11)的两个输入端相连，第三耦合器(11)的输出接入第二探测器(12)的输入，第二探测器(12)的输出用于控制宽谱光源的中心波长。
3.根据权利要求2所述的低标度因数误差的光纤陀螺，其特征在于，白第一耦合器(3)分出的光经过第二耦合器(6)后再次被分成两等份，其中一份经过由第一光开关(7)和第一窄带光学滤波器(8)组成的光路，其中另一份则经过由第二光开关(9)和第二窄带光学滤波器(10)组成的光路；这两个光路的输出经过第三耦合器(11)后进入第二探测器(12);通过周期性的控制第一光开关(7)和第二光开关(9)的通断实现对光谱信号的调制，通过解调第二探测器(12)的`信号来得到误差信号，误差信号的大小和正负用于判断宽谱光源平均波长移动的大小和方向，最终通过反馈控制宽谱光源(I)的平均波长来保持误差信号为0，从而实现稳定宽谱光源(I)的平均波长的稳定。
4.根据权利要求2或3所述的低标度因数误差的光纤陀螺，其特征在于，所述第一耦合器(3)、第二耦合器(6)和第三耦合器(11)是单模光纤耦合器或保偏光纤耦合器。
5.根据权利要求2所述的低标度因数误差的光纤陀螺，其特征在于，所述第一窄带光学滤波器(8)和第二窄带光学滤波器(10)是透过峰型滤波器，其透过峰的波长位置分别位于宽谱光源中心波长位置的两侧，其透过峰的波长差约等于宽谱光源光谱的半高全宽。
6.根据权利要求2所述的低标度因数误差的光纤陀螺，其特征在于，所述第一窄带光学滤波器(8)和第二窄带光学滤波器(10)是光纤光栅型光学滤波器或法布里-珀罗光学滤波器。
7.根据权利要求2所述的低标度因数误差的光纤陀螺，其特征在于，所述第一光开关(7)、第二光开关(9)是机械式光开关、MEMS光开关、波导型光开关、液晶光开关、热光效应光开关、声光开关或磁光开关。
8.根据权利要求2所述的低标度因数误差的光纤陀螺，其特征在于，在该光纤陀螺中，除了集成光学调制器(4)和光纤环(5)之间、第一耦合器(3)和集成光学调制器(4)之间使用保偏光纤连接外，其他器件之间均采用单模光纤或保偏光纤连接。
9.根据权利要求1所述的低标度因数误差的光纤陀螺，其特征在于，所述宽谱光源(I)为超福射发光二极管或掺铒光纤光源。
10.根据权利要求1所述的低标度因数误差的光纤陀螺，其特征在于，所述集成光学调制器(4)为Y波导集成光.学调制器。
【文档编号】G01C19/72GK103438882SQ201310388750
【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】石立超, 郑吉兵, 于洪涛, 袁盛艳, 张望 申请人:中国兵器工业导航与控制技术研究所