[发明专利]一种低随机游走系数的光纤陀螺

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学陀螺仪表，特别涉及一种采用保偏分束器与光纤环的连接方法，从而提高光纤陀螺随机游走系数的干涉型光纤陀螺仪表。

背景技术

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。光纤陀螺自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。

光纤陀螺中一个重要的参数是随机游走系数。在不同的应用场合，要求光纤陀螺具有不同的精度，随机游走系数是光纤陀螺精度的重要指标，即在越高的导航系统中应用，要求光纤陀螺的随机游走系数越小。光纤陀螺的萨格奈克相移与转速的关系可表示为：

φs=2πLDλ‾CΩ=KsFΩ---(1)]]>

其中：是光源的平均波长，c是真空中的光速，L是光纤环长度，D是光纤环直径。从式(1)中可以看出，在光学陀螺的相位噪声固定的前提下，增加光源的波长，增大环圈的直径和使用更长的光纤能够减小光学陀螺的角速率白噪声，即随机游走系数。干涉式光纤陀螺通常为了抑制非互易相移，所以使用宽谱光源，通常为超辐射发光二极管或者掺铒光纤光源，波长通常为1310nm和1550nm。通过增大光纤环圈的直径和增加光线的长度，会带来体积的增大，限制光纤陀螺的应用范围，尤其保偏光纤价格比较昂贵，会给光纤陀螺带来成本的增加。所以，在不增大体积重量的前提下，通过光路设计减小光学陀螺的随机游走系数是有必要的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种能够对光纤陀螺中不增加光纤环圈体积重量但增加有效光路长度的光路，从而提高光纤陀螺的随机游走系数，进而实现一种低随机游走系数的光纤陀螺。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提出一种光纤陀螺，由宽谱光源、光学探测器、2*2耦合器、集成光学调制器、第一保偏分束器、第二保偏分束器和光线环圈组成，所述宽谱光源用于产生宽谱光；所述光学探测器用于检测塞格纳克干涉的光信号强度；所述2*2耦合器用于将宽谱光源发出的光分束后使之进入集成光学调制器，并将干涉后的光信号分束传入光学探测器；所述集成光学调制器用于实现光路的起偏和分束，其包括铌酸锂波导芯片、尾纤和两个输出端，其尾纤的快轴与铌酸锂波导芯片的快轴对轴耦合，且尾纤为保偏光纤，所述两个输出端为第一分支和第二分支，第一分支和第二分支输出的光具有相同光强、相位和偏振态；所述第一保偏分束器、第二保偏分束器是分离快慢轴光的分束器，其快轴分支和慢轴分支都与所述集成光学调制器的尾纤的快轴耦合，其尾纤为保偏光纤；所述光纤环圈为保偏光纤绕制环圈；其中，所述集成光学调制器的第一分支与所述第一保偏分束器的快轴分支对轴熔接，所述集成光学调制器的第二分支与第二保偏分束器的慢轴分支对轴熔接；所述第一保偏分束器的慢轴分支与所述第二保偏分束器的快轴分支对轴熔接；所述第一保偏分束器和第二保偏分束器的单端尾纤分别与所述光纤环圈的两个尾纤对轴熔接。

根据本发明的一种实施方式，所述2*2耦合器为四端口光学器件，所述宽谱光源输出的宽谱光进入所述2*2耦合器的第一端口，经该2*2耦合器分束后，所述第三端口输出的光进入所述集成光学调制器，第四端口为空头；当光从所述集成光学调制器返回时，进入所述2*2耦合器的第三端口，经由所述2*2耦合器分束后，所述第二端口输出的光信号进入所述光学探测器被检测。

根据本发明的一种实施方式，所述宽谱光源是超辐射发光二极管或者掺铒光纤光源。

根据本发明的一种实施方式，所述集成光学调制器是Y波导集成光学调制器。

(三)有益效果