[发明专利]一种基于多模式光纤结构的微光机电陀螺

说明书

本发明涉及一种基于多模式光纤结构的微光机电陀螺，包括：基底材料(11)、设置于基底材料(11)上的叉指换能器(15)和声光波导区域(16)、多模式光纤(12)、起偏器(13)和检偏器(18)；所述叉指换能器(15)产生的声表面波覆盖声光波导区域(16)，所述的多模式光纤(12)用于向起偏器(13)输入多模式光信号，所述的多模式光信号依次经起偏器(13)、声光波导区域(16)和检偏器(18)处理后，生成经声表面波调制的不同模式偏振光信号。本发明的微光机电陀螺，在光信号输入时采用多模式光纤，结构相对比较简单，相对于现有技术中的微光机电陀螺，具有较高的灵敏度，测角速度的结果更加精确。

技术领域

本发明涉及微光机电陀螺领域，特别涉及一种基于多模式光纤结构的微光机电陀螺。

背景技术

近年来，声表面波传感器不断发展。1980年，Lao提出声表面波陀螺效应，即利用在介质中传播的声表面波来感应运动物体的角速度。由于声表面波陀螺具有尺寸小、重量轻、成本低和功耗低等优点，其在微小型角速度传感器领域具有广阔的应用前景。虽然SAW陀螺发展迅速，但是其精度和灵敏度相比于光纤、激光陀螺还有待提高。由于SAW陀螺利用哥氏力的影响来改变声波波速，可通过计算找出压电基底的敏感切向，之后，或通过压焊金属点阵增大哥氏力，或改变探测方式，或改变SAW陀螺芯片结构来提高其精度和灵敏度。

目前已报道的改进SAW陀螺采用的方案有双通道差分SAW陀螺，质量块驻波SAW陀螺，光偏转型声光SAW陀螺等，双通道差分SAW陀螺采用差分设计有效降低温度扰动等影响，但是其频率随角速度变化十分微弱，灵敏度比较低。质量块驻波SAW陀螺通过增大质量来提高陀螺的灵敏度，但其结构复杂，加工困难。光偏转型声光SAW陀螺利用了光学探测精度高的特点改进SAW陀螺，但通过计算，其灵敏度不及质量块驻波SAW陀螺。因此，现有技术中所提供的上述各种SAW陀螺均有待于进一步改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术中的微光机电陀螺存在灵敏度低或结构复杂的技术问题，提出一种高灵敏度多模式光纤结构的微光机电陀螺，利用该微光机电陀螺测量角速度，在光纤与声表面波结合进行声光调制的基础上，输入光纤采用多模式光纤，通过对光纤多模式输出信号做差分处理，以减小背景噪音，进而提高检测灵敏度。

为实现上述目的，本发明提供的一种基于多模式光纤结构的微光机电陀螺，包括：基底材料、设置于基底材料上的叉指换能器和声光波导区域，所述叉指换能器产生的声表面波覆盖声光波导区域，该微光机电陀螺还包括：多模式光纤、起偏器和检偏器；所述的多模式光纤用于向起偏器输入多模式光信号，所述的多模式光信号依次经起偏器、声光波导区域和检偏器处理后，生成经声表面波调制的不同模式偏振光信号。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的微光机电陀螺还包括声吸收带，所述叉指换能器的两端各设有一个声吸收带，用于吸收基底材料因声表面波作用产生的超声回波。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的微光机电陀螺还包括电光调制器，所述声光波导区域的两侧各设有一个电光调制器，用于对声光波导区域内传输的光信号进行幅度调制。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的声光波导区域通过在基底材料上采用光刻、镀膜、扩散或刻蚀工艺制成；所述的基底材料采用声光波导介质，包括：LiNbO₃、PbMoO₄、GaAs、Si、TeO₂晶体或合成有机材料。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的声光波导区域利用钛扩散技术在基底材料上制成嵌入式条状结构。

本发明的一种基于多模式光纤结构的微光机电陀螺优点在于：

本发明的高灵敏度多模式光纤结构的微光机电陀螺，在光信号输入时采用多模式光纤，结构相对比较简单，相对于现有技术中的微光机电陀螺，具有较高的灵敏度，测角速度的结果更加精确。

附图说明