[发明专利]基于法诺谐振效应的谐振式光学陀螺

说明书

本公开提供了一种基于法诺谐振效应的谐振式光学陀螺，包括：耦合器C1，用于将一激光束平分为第一、二激光束；第一、二部分反射单元，分别用于接收第一、二激光束；耦合器C4，用于接收第一及二方向激光束，其分别为第一激光束经第一部分反射单元、第二激光束经第二部分反射单元透射的光束；光学谐振腔，用于接收经耦合器C4输出的光束；耦合器C2、C3，分别用于接收耦合器C4输出的第二、一方向激光束；第一、二光电探测器，分别用于接收耦合器C2、C3输出的第二、一方向激光束，并分别转换为电信号；以及信号处理电路，用于进行求差运算处理，以确定光学陀螺的转动角速度。本公开简化了光学陀螺系统复杂度，提高了陀螺输出的线性度。

技术领域

本公开涉及光学传感以及信号检测技术领域，尤其涉及一种基于法诺谐振效应的谐振式光学陀螺。

背景技术

目前，针对光学陀螺仪，主要的研究方向是如何减小器件的尺寸，降低制造成本，提高集成度。谐振式光学陀螺利用Sagnac效应来检测转动角速度，具有理论精度高，易于小型化，抗振动等优点。

然而，传统的谐振式光学陀螺，通过检测顺逆时针光路的谐振频率差来探测转动角速度，其主要分为单路锁定和双闭环两种。通常需要用到相位调制器对入射光进行调制，还需要采用复杂的算法进行解调和反馈控制。因此，现有的谐振式光学陀螺往往存在系统复杂，制造成本高的缺陷。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本公开提供了一种基于法诺谐振效应的谐振式光学陀螺，简化了谐振式光学陀螺的系统复杂度，有利于小型化；所采用的器件少，有利于减小制造成本；利用法诺谐振的线性区域读取转动信号，有利于提高陀螺输出的线性度。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种基于法诺谐振效应的谐振式光学陀螺，包括：耦合器C1，用于将一激光光束平分为第一激光光束及第二激光光束；第一部分反射单元，与所述耦合器C1连接，用于接收所述第一激光光束；第二部分反射单元，与所述耦合器C1连接，用于接收所述第二激光光束；耦合器C4，用于接收第一方向激光光束及第二方向激光光束；其中，所述第一方向激光光束为所述第一激光光束经第一部分反射单元透射的光束，所述第二方向激光光束为第二激光光束经第二部分反射单元透射的光束；光学谐振腔，设置于所述第一部分反射单元与所述第二部分反射单元之间，用于接收经耦合器C4输出的激光光束，形成谐振效应；耦合器C2，设置于所述第一部分反射单元与所述耦合器C4之间，用于接收从光学谐振腔传输至耦合器C4、经耦合器C4输出的第二方向激光光束；耦合器C3，设置于所述第二部分反射单元与所述耦合器C4之间，用于接收从光学谐振腔传输至耦合器C4、经耦合器C4输出的第一方向激光光束；第一光电探测器，与所述耦合器C2连接，用于接收所述耦合器C2输出的所述第二方向激光光束，并转换为第一电信号；第二光电探测器，与所述耦合器C3连接，用于接收所述耦合器C3输出的所述第一方向激光光束，并转换为第二电信号；以及信号处理电路，与所述第一光电探测器及第二光电探测器连接，用于接收所述第一电信号及第二电信号并进行求差运算处理，以确定光学陀螺的转动角速度。

在一些实施例中，所述第一方向为顺时针方向，所述第二方向为逆时针方向。

在一些实施例中，所述的光学谐振腔为反射式光学谐振腔。

在一些实施例中，所述的光学谐振腔为光纤或者集成光学器件。

在一些实施例中，所述的第一部分反射单元及第二部分反射单元的反射率小于1。

在一些实施例中，所述的第一部分反射单元及第二部分反射单元包含光纤端面镀膜、波导横向偏移结构、布拉格光栅反射镜。

在一些实施例中，所述耦合器C1、耦合器C2、耦合器C3均为3dB耦合器。