[发明专利]一种棱镜式激光陀螺双纵模自偏频检测系统及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光陀螺偏频技术领域，特别涉及一种棱镜激光陀螺双纵模自偏频检测系统。 

背景技术

目前，棱镜式激光陀螺陀螺均采用机械抖动方式进行偏频，以消除静态锁区对棱镜式激光陀螺性能的影响，该方法需要机械抖动装置，增加了陀螺的重量及体积，同时为消除机械抖动偏频产生的动态锁区，额外引入了随机噪声，限制了棱镜式激光陀螺精度的进一步提高，因此亟需提出一种新的棱镜式激光陀螺双纵模稳频方法，弥补上述不足。在棱镜式激光陀螺中，理论计算和实验测试表明，在双纵模工作条件下，通过调节工作点，谐振器中的双纵模会出现自偏频现象，在自偏频条件下，棱镜式激光陀螺锁区消失，从而可以去除机械抖动装置，设计出完全固态的棱镜式激光陀螺，自偏频检测系统能测试自偏频工作点。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种棱镜式激光陀螺双纵模自偏频检测系统及检测方法，为实现双全固态双纵模激光陀螺创造了必要条件。本套系统能够通过数字控制对棱镜式激光陀螺双纵模自偏频工作点进行高精度检测，以作为棱镜式双纵模自偏频激光陀螺稳频的依据。利用数字控制技术使棱镜式激光陀螺工作在双纵模条件下，通过改变工作点，使棱镜式激光陀螺中产生双纵模自偏频效应，并根据谐振器纵模间隔进行公式换算，以确定棱镜式激光陀螺双纵模自偏频工作点。 

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案： 

一种棱镜式激光陀螺双纵模自偏频检测系统，包括一棱镜式激光器，所述棱镜式激光器棱镜式谐振腔设在数字调试基座上，并分别和高频振荡器、引燃 变压器相连，棱镜式激光器棱镜式谐振腔出射的激光束通过四个全反射镜反射后经分光镜投射到光电探测器a和焦球面扫频干涉仪中；所述光电探测器a分别连接至示波器a和谐振腔模态控制伺服系统，谐振腔模态控制伺服系统与棱镜式激光器相连构成回路；所述焦球面扫频干涉仪分别与锯齿波控制盒和光电探测器b相连，光电探测器b连接至示波器b。 

进一步地，所述光电探测器a通过稳光强伺服系统与高频振荡器相连。 

进一步地，所述棱镜式激光器棱镜式谐振腔出射的激光束通过四个全反射镜反射后经分光镜投射到光电探测器a，光电探测器a置于开伺服基座上，开伺服基座分别连接至示波器和计算机，开伺服基座并与棱镜式激光器相连。 

进一步地，所述棱镜式激光器上设有谐振腔模态伺服控制器，所述谐振腔模态伺服控制器包括一微晶玻璃保护罩，微晶玻璃保护罩上设有合金加热丝。 

进一步地，所述谐振腔模态伺服控制器上微晶玻璃保护罩下设有橡胶密封圈。 

相应地，本发明进而给出了一种棱镜式激光陀螺双纵模自偏频检测方法，包括下述步骤： 

由棱镜式激光器的棱镜式谐振腔出射的激光束光投射到光电探测器a上，在谐振腔模态控制伺服系统谐振腔模态伺服控制器上改变合金加热丝电压从而改变谐振器光学腔长，由此产生棱镜式激光陀螺工作模的弱模和强模，弱模对强模产生相当于机械抖动的调制作用，从而消除棱镜式激光陀螺的静态锁区；由光电探测器a采集的光强信号通过谐振腔模态伺服控制器中的前置放大器对光电流小信号进行放大，通过整形电路将放大后的正弦信号整形成方波，并送入FPGA可编程门阵列，在FPGA可编程门阵列中进行鉴相解调，输出棱镜式激光陀螺在自偏频下的脉冲数，将脉冲数，陀螺光强信息通过串口送到计算机，进行自偏频点计算。 

进一步地，利用谐振腔模态控制伺服机构中的合金加热丝、微晶玻璃保护罩，橡胶密封圈作为谐振腔模态控制伺服机构的主要部件，通过升高、降低合 金加热丝上的电压，控制环形棱镜式激光器光路中一段空气的密度状况，从而控制棱镜式激光器谐振腔光学腔长，实现激光器工作模式状态的实时控制。 

进一步地，所述加热丝电压在±12V之间变化。 

进一步地，所述环形激光器光路中一段空气密度1.5±0.5kg/m³。 

进一步地，所述棱镜式谐振腔采用几何腔长为0.45m。 

本发明的有益效果在于： 

1）双纵模自偏频激光陀螺将基于0.45m腔长棱镜式谐振器来实现。为了要长时间保证激光器双纵模工作状态，将通过合理控制激励源，调节增益气体比例，充气压强，进而调节增益曲线线型，包括调整曲线宽窄、损耗线位置等，达到控制增益曲线线型的目的，为稳频伺服机构的工作提供良好的线型依据。