一种基于声光调制器的闭环谐振式光学陀螺的制作方法

本发明涉及谐振式光学陀螺仪，特别是涉及一种基于声光调制器的闭环谐振式光学陀螺。

背景技术：

1、谐振式光学陀螺结合了激光陀螺谐振检测和干涉式光纤陀螺多匝光路的优势，其理论上可同时满足高精度与小体积的要求，是下一代陀螺仪研究的热门方向之一。近年来，使用宽谱光源作为工作光束的方案被提出，用于抑制谐振式光学陀螺的光学噪声，提升了陀螺的实测精度，但目前谐振式光学陀螺实测精度与理论精度仍有较大差距，主要原因为系统中仍然存在其他噪声影响了测量精度，如目前研究人员使用的是相位调制器进行光场的调制与移频反馈，使用相位调制器会给系统带来移频复位误差、半波电压变化、相对强度噪声等误差源。

2、针对谐振式光学陀螺传统的使用相位调制器的方案中存在的噪声问题，2023年，西北工业大学研究团队提出了一种使用四频锯齿波调制闭环补偿相位调制器半波电压误差的方法；2022年，西安飞行自动控制研究所申请的“一种基于宽谱光源的谐振式光纤陀螺仪随机游走改善方法”的专利，提出了一种部分采样加均值滤波的方案用于抑制传统使用相位调制器的系统中的移频复位误差。这些方法都起到了很好的抑制作用，但没有完全消除相位调制器带来的误差对系统测量精度的影响。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于声光调制器的闭环谐振式光学陀螺，降低了谐振式光学陀螺仪的系统噪声，提升了谐振式光学陀螺仪的测量精度。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种基于声光调制器的闭环谐振式光学陀螺，包括：光源、第一耦合器、环形谐振腔、第一声光调制器、第二声光调制器、光电探测器和fpga控制电路；

4、所述光源用于发出原始光；

5、所述第一耦合器用于对所述原始光进行分束，得到顺时针光和逆时针光；

6、所述环形谐振腔用于根据所述顺时针光生成顺时针多模谐振光束，根据所述逆时针光生成逆时针多模谐振光束；

7、所述fpga控制电路用于产生光频调制信号和移频反馈信号；

8、所述第一声光调制器用于对所述逆时针多模谐振光束施加所述光频调制信号，得到第一调制谐振光；

9、所述第二声光调制器用于对所述顺时针多模谐振光束施加所述移频反馈信号，得到第二调制谐振光；

10、所述光电探测器用于对所述第一调制谐振光和所述第二调制谐振光进行合光检测，得到合光点信号；

11、所述fpga控制电路还用于对所述合光点信号进行解调处理，得到陀螺的输出信号。

12、可选地，所述基于声光调制器的闭环谐振式光学陀螺，还包括：第二耦合器和第三耦合器；

13、所述第二耦合器，用于：

14、将所述顺时针光输入至所述环形谐振腔中；

15、将所述逆时针多模谐振光束输入至所述第一声光调制器中；

16、所述第三耦合器，用于：

17、将所述逆时针光输入至所述环形谐振腔中；

18、所述第三耦合器还用于将所述顺时针多模谐振光束输入至所述第二声光调制器中。

19、可选地，所述光源为宽谱光源。

20、可选地，所述光频调制信号为两个固定频率的高频正弦波信号。

21、可选地，所述移频反馈信号为变频率的正弦波信号。

22、可选地，所述光电探测器采用带通滤波的方式。

23、可选地，所述fpga控制电路利用相敏解调的方法对所述合光点信号进行解调处理。

24、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

25、本发明公开了一种基于声光调制器的闭环谐振式光学陀螺，光源发出原始光；第一耦合器对原始光进行分束，得到顺时针光和逆时针光；环形谐振腔根据顺时针光生成顺时针多模谐振光束，根据逆时针光生成逆时针多模谐振光束；fpga控制电路产生光频调制信号和移频反馈信号；第一声光调制器对逆时针多模谐振光束施加光频调制信号，得到第一调制谐振光；第二声光调制器对顺时针多模谐振光束施加移频反馈信号，得到第二调制谐振光；光电探测器对第一调制谐振光和第二调制谐振光进行合光检测，得到合光点信号；fpga控制电路还对合光点信号进行解调处理，得到陀螺的输出信号。本发明将相位调制器替换为声光调制器，可以完全消除传统使用相位调制器的陀螺调制移频过程中给系统带来的锯齿波移频复位噪声、半波电压变化导致的标度因数误差、相位调制器的残余强度噪声等问题，降低了谐振式光学陀螺仪系统噪声，提升了谐振式光学陀螺仪测量精度。

技术特征：

1.一种基于声光调制器的闭环谐振式光学陀螺，其特征在于，包括：光源、第一耦合器、环形谐振腔、第一声光调制器、第二声光调制器、光电探测器和fpga控制电路；

2.根据权利要求1所述的基于声光调制器的闭环谐振式光学陀螺，其特征在于，还包括：第二耦合器和第三耦合器；

3.根据权利要求1所述的基于声光调制器的闭环谐振式光学陀螺，其特征在于，所述光源为宽谱光源。

4.根据权利要求1所述的基于声光调制器的闭环谐振式光学陀螺，其特征在于，所述光频调制信号为两个固定频率的高频正弦波信号。

5.根据权利要求1所述的基于声光调制器的闭环谐振式光学陀螺，其特征在于，所述移频反馈信号为变频率的正弦波信号。

6.根据权利要求1所述的基于声光调制器的闭环谐振式光学陀螺，其特征在于，所述光电探测器采用带通滤波的方式。

7.根据权利要求1所述的基于声光调制器的闭环谐振式光学陀螺，其特征在于，所述fpga控制电路利用相敏解调的方法对所述合光点信号进行解调处理。

技术总结
本发明公开一种基于声光调制器的闭环谐振式光学陀螺，涉及谐振式光学陀螺仪技术领域，光源发出原始光；第一耦合器对原始光进行分束，得到顺时针光和逆时针光；环形谐振腔根据顺时针光生成顺时针多模谐振光束，根据逆时针光生成逆时针多模谐振光束；FPGA控制电路产生光频调制信号和移频反馈信号；第一声光调制器对逆时针多模谐振光束施加光频调制信号，得到第一调制谐振光；第二声光调制器对顺时针多模谐振光束施加移频反馈信号，得到第二调制谐振光；光电探测器对第一调制谐振光和第二调制谐振光进行合光检测，得到合光点信号；FPGA控制电路还对合光点信号进行解调处理，得到陀螺的输出信号。本发明提升了谐振式光学陀螺仪的测量精度。

技术研发人员：吴凡,李俊,蓝士祺,闫博,曹康渊,苏政澄,何天琦,姚呈康
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/5/9