专利名称：一种外差干涉光纤陀螺仪的制作方法
技术领域：
本发明是一种外差干涉光纤陀螺仪。它是一种精密导航仪器，可以精确测定旋转物体的角速度，用在航天、航空、航海和大地勘测等领域。
现有的光纤陀螺仪采用零拍干涉原理，光源光强的变化直接影响干涉条纹的光强大小，所以测量精度低。
本发明提出的光纤陀螺仪首次采用连续波外差干涉原理。由于它是通过测量拍频信号的位相变化来确定物体的转动角速度，拍频信号的位相变化与光源的光强变化无关，所以它的测量精度很高。该光纤陀螺还具有全光纤结构、重量轻、体积小、稳定可靠等优点。
外差干涉光纤陀螺仪如
图1所示，由一个可控制温飘的连续调频单纵模激光光源(例如单纵模半导体激光器)(1)、一个耦合透镜(2)、四个光纤双向耦合器(3)、(4)、(5)、(6)、一长段单模保偏光纤(7)和光探测器(8)构成；其中，1×2耦合器(3)的两个输出端分别与2×1耦合器(4)和(6)的一个输入端连接，耦合器(4)和(6)的另外一个输入端分别与耦合器(5)的两个输入端连接，耦合器(4)和(6)的输出端分别与一段单模保偏光纤(7)的两端连接，并使耦合器(3)、(6)之间的光纤长度与耦合器(4)、(5)之间的光纤长度之和不等于耦合器(3)、(4)之间的光纤长度与耦合器(5)、(6)之间的光纤长度之和；激光光源发出的激光经耦合透镜入射到耦合器(3)的输入端；从耦合器(5)输出端射出的激光由光探测器(8)接收。
外差干涉光纤陀螺仪的工作原理是这样的从激光光源(1)发出的调频激光经耦合透镜(2)耦合到1×2光纤耦合器(3)的输入端。耦合器(3)作为分束器将激光束分成两束光，一束光经耦合器(4)、单模保偏光纤(7)、耦合器(6)和耦合器(5)，最后射向光探测器(8)，另一束光经耦合器(6)、单模保偏光纤(7)、耦合器(4)和耦合器(5)，最后射向光探测器(8)。由于这两束光所走的光程不同，所以这两束光将在光探测器的表面上发生外差干涉，形成的拍频信号的频率和位相取决于这两束光的光程差。当物体旋转时，由于赛格纳克效应，拍频信号的频率和位相还与物体的旋转角速度有关。检测拍频信号的位相变化，可以精确测定物体的旋转角速度。
为了提高仪器的可靠程度，上述光纤陀螺还可以采用双光源结构，如图2所示，双光源外差干涉光纤陀螺由两个不同波长的连续调频单纵模激光光源(1)(2)、两个耦合透镜(3)(4)、两个2×2光纤双向耦合器(5)(7)、两个2×1光纤双向耦合器(6)(8)、一长段单模保偏光纤(9)、滤光片(10)(11)和两个光探测器(12)(13)构成。其中，与图1相比较，光纤陀螺仪的主要结构不变，只是把图1中的1×2双向耦合器(3)和(5)改成图2中的2×2双向耦合器(5)和(7)，并采用两个不同波长的激光光源(1)和(2)照明，用两个光探测器分别接收不同激光光源的干涉信号；光探测器(12)和(13)前面需分别加入带通滤光片，以便区分不同波长激光的干涉信号。
双光源结构的外差干涉光纤陀螺仪的工作原理与单光源情况下相同，只是在同一个外差干涉型赛格纳克干涉仪中采用两套独立的激光干涉光路，所以一旦某一个激光器发生故障，另一个激光干涉系统仍然能够工作。
权利要求
1.一种外差干涉光纤陀螺仪，其特征在于如图1所示，由一个可控制温飘的连续调频单纵模激光光源(1)、耦合透镜(2)、四个光纤双向耦合器(3)(4)(5)(6)、一段单模保偏光纤(7)和一个光探测器(8)构成；其中，从激光光源(1)发出的激光经耦合透镜(2)耦合到1×2光纤双向耦合器(3)的输入端，耦合器(3)的两个输出端分别与2×1光纤双向耦合器(4)和(6)的一个输入端相连，耦合器(4)和(6)的另外一个输入端分别与耦合器(5)的两个输入端相连，2×1耦合器(4)和(6)的输出端分别与单模保偏光纤(7)的两端相连，并使耦合器(3)(6)之间的光纤长度与耦合器(4)(5)之间的光纤长度之和不等于耦合器(3)(4)之间的光纤长度与耦合器(5)(6)之间的光纤长度之和；从耦合器(5)输出端射出的激光由光探测器(8)接收。
2.一种双光源结构外差干涉光纤陀螺仪，其特征在于，如图2所示，由两个不同波长的可控制温飘的连续调频单纵模激光光源(1)(2)、两个耦合透镜(3)(4)、两个2×2双向光纤耦合器(5)(7)、两个2×1双向光纤耦合器(6)(8)、一段单模保偏光纤(9)、两个选择波长不同的带通滤光片和两个光探测器构成；其中，从激光光源(1)(2)发出的两束激光分别经耦合透镜(3)(4)耦合进入双向耦合器(5)的两个输入端，耦合器(5)的两个输出端分别与耦合器(6)和(8)的一个输入端相连，耦合器(6)和(8)的另外一个输入端分别与耦合器(7)的两个输入端相连，耦合器(6)和(8)的输出端分别与单模保偏光纤(9)的两端相连。并使耦合器(5)(8)之间的光纤长度与耦合器(6)(7)之间的光纤长度之和不等于耦合器(5)(6)之间的光纤长度与耦合器(7)(8)之间的光纤长度之和从耦合器(7)的两个输出端输出的激光束分别经过带通滤光片(10)(11)，最后分别由光探测器(12)和(13)接收。
全文摘要
本发明为一种外差干涉光纤陀螺仪。它是一种精密导航仪器，用在航空、航海、大地测量等领域。外差干涉光纤陀螺仪采用连续波调频外差干涉原理，由一个可控制温飘的连续调频单纵模激光光源、一个耦合透镜、四个光纤双向耦合器、一段单模保偏光纤和一个光探测器构成。它可以精确测定旋转物体的角速度，并且具有全光纤结构、重量轻、体积小、精度高、稳定可靠等优点。
文档编号G01P3/36GK1135600SQ95104260
公开日1996年11月13日 申请日期1995年5月8日 优先权日1995年5月8日
发明者郑刚 申请人:郑刚