[发明专利]一种光纤陀螺消偏光路设计方法及其设计系统

说明书

技术领域

本发明属于光学设计技术，涉及一种高精度光纤陀螺的消偏光路设计方法及其设计系统。 

背景技术

光纤陀螺光路的偏振误差抑制是光纤陀螺研制中的关键技术之一。由于陀螺光路中（尤其是光纤环）在制作过程中不可避免的引入了弯曲、扭转以及绕制应力，造成输入光波的偏振态在光路中无法保持，偏振态的变化引起干涉仪的输出信号涨落，给陀螺性能造成影响。目前解决该问题的一个重要手段是采用保偏光纤环，并对输入到光纤线圈内的光波进行消偏或退偏。其中消偏方案使得光波的线偏振分量在光纤横截面的各方向上统计性均匀分布，从而保证返回到环形干涉仪输入端的两束光波都有一半功率通过，达到避免信号涨落的目的。目前常采用的消偏方案是基于Loyt消偏器结构实现的。 

另一方面，在光纤陀螺中，为了尽量避免光源光谱宽度引入的噪声影响，目前通常采用的是宽谱光源，主要是SLD和SFS光源两种。尤其对于高精度光纤陀螺而言，SFS光源具有更高的功率和功率稳定性，因此使用在绝大多数的高精度光纤陀螺中。 

但目前基于SFS光源的高精度光纤陀螺消偏光路设计仍存在一定的问题，主要是消偏光路的参数设计，具体表现为：（1）消偏结构的设计是以光信号的相干长度为基础的，而对于SFS光源，由于光源结构设计的问题，其输出光谱形状通常为高斯形或者矩形，同时各只光源的光谱形状之间也存在差异，因此如何准确确定每只光源的相干长度时存在一定困难；（2）如果已知光源的相干长度，如何其根据相干长度选择消偏方案并且设计相应的消偏结构，是值得关注的问题。因此，基于上述因素，按照每一个光源的相干性来在线设计相应消偏方案是非常有意义的。 

发明内容

本发明的目的是：提出一种能实现光纤陀螺消偏光路参数定量设计的设计系统。 

另外，本发明还提供一种光纤陀螺消偏光路的设计方法。 

本发明的技术方案是：一种光纤陀螺消偏光路设计系统，其包括光源光谱的测量模块（1）、光源相干函数的计算模块（2）、相干函数次相干峰和去相干长度的检测模块（3）、消偏辅助设计模块（4），其中，所述消偏辅助设计模块包括次相干峰位置模块、去相干长度模块、消偏光路结构模块以及消偏光纤长度计算模块、Y波导输入端尾纤计算模块、熔接角度计算模块，所述相干峰位置模块和去相干长度模块连接与消偏光路结构模块，而消偏光纤长度计算模块、Y波导输入端尾纤计算模块、熔接角度计算模块相互并列连接在消偏光路结构模块上。 

所述消偏光纤长度计算模块是根据光源的去相干长度和次相干峰位置进行计算的模块，Y波导输入端尾纤计算模块是根据光源的去相干长度和次相干峰位置以及相应的消偏光纤长度进行计算的模块，所述熔接角度计算模块根据消偏光路光纤熔接点对光束消偏性能的要求来确定光纤熔接角度的模块。 

所述消偏结构为Y波导前消偏结构，当光源的去相干保偏光纤长度△L小于次相干峰对应的保偏光纤长度m时，则消偏结构中保偏光纤（433）长度a=△L，Y波导入射端保偏尾纤（441）长度b=2△L，熔点（2）的熔接角度为45°+0.5。 

所述消偏结构为Y波导前消偏结构，当光源的去相干保偏光纤长度△L大于次相干峰对应的保偏光纤长度m时，各消偏光路的设计参数如下： 

保偏光纤（433）长度a=△L，Y波导入射端保偏尾纤（441）长度b=2△L，后端熔点（432）的熔接角度为45°或者所述消偏结构为Y波导前消偏结构，当光源的去相干保偏光纤长度△L大于次相干峰对应的保偏光纤长度m时，保偏光纤（433）长度a=△L，Y波导入射端保偏尾纤（441）长度b=2△L，后端熔点（432）的熔接角度为45°。 

所述消偏结构为辅助光源后消偏结构或光源后加波导前共同消偏结构。 

一种光纤陀螺消偏光路设计方法，其具体步骤如下： 

步骤1：测量光谱 

测量光源光谱曲线，并数字化存储； 

步骤2：计算相干函数 

对于采集到的光谱信息，计算光源的相干函数，得到光源的相干函数曲线； 

步骤3：获取次相干峰位置和去相干长度对应的保偏光纤长度 

根据步骤1和步骤2得到光源的相干函数曲线，确定次相干峰的位置，得到次相干峰对应的相干长度m_s，通过保偏光纤的传播常数△n得到次相干峰对应的保偏光纤长度m=m_s/△n；同时，根据去相干的定义，得到光源的去相干长度△L_s，通过保偏光纤的双折射率得到光源的去相干保偏光纤长度△L=△L_s/△n；