[发明专利]一种双环腔结构的谐振式光纤陀螺系统及其信号检测方法

说明书

本发明属于光纤传感及信号检测技术领域，具体涉及一种双环腔结构的谐振式光纤陀螺系统及其信号检测方法。将顺、逆两时针两方向的光波分别在两个性能一致的谐振腔内单独传输，并利用马赫‑曾德尔干涉仪改两变谐振腔内光波的传输方向，在谐振曲线两边分别进行信号检测，通过判断受偏振波动小的一段，实现单边信号检测检测技术。本发明把顺、逆两路光波分离开，可消除背向散射噪声的影响，将马赫‑曾德尔干涉仪的频率设置为相位调制频率的二倍，通过单边信号检测技术，能够有效地减弱热致偏振波动噪声的影响，提高陀螺检测精度。

技术领域

本发明属于光纤传感及信号检测技术领域，具体涉及一种双环腔结构的谐振式光纤陀螺系统及其信号检测方法。

背景技术

谐振式光纤陀螺是基于Sagnac效应引起的两个相反方向谐振频差来完成对角速率测量的。理论上，几十米的光纤谐振腔就可以实现惯性级别的检测精度。与传统干涉式光纤陀螺相比，其在低成本、小型化、集成化方面极具发展潜力。

谐振式光纤陀螺从上世纪80年代开始广泛进行研究，但是目前未进入工程化应用，其主要原因在于谐振式光纤陀螺的性能仍低于预期。传统的谐振式光纤陀螺系统的器件指标难以满足高精度要求，谐振腔内存在的由光纤介质分布不均匀引起的背向散射噪声及温度波动引起的热致偏振耦合噪声极大的限制了光纤陀螺的检测精度。

发明内容

本发明的目的在于提供可以有效抑制背向散射噪声和热致偏振波动噪声对陀螺检测精度带来的影响的一种双环腔结构的谐振式光纤陀螺系统。

本发明的目的通过如下技术方案实现：包括激光器LD、第一环形谐振腔FRR1、第二环形谐振腔FRR2、第一光电探测器PD1、第二光电探测器PD2、第三光电探测器PD3、第四光电探测器PD4、第一加法器EA1和第二加法器EA2；所述的激光器LD通过光纤依次连接相位调制器PM和马赫-曾德尔干涉仪MZI的输入端；所述的马赫-曾德尔干涉仪MZI两输出端分别与第一分束耦合器OC1的输入端和第二分束耦合器OC2的输入端连接；所述的第一分束耦合器OC1的两输出端分别与第一环形器Cir1和第三环形器Cir3连接；所述的第二分束耦合器OC2的两输出端分别与第二环形器Cir2和第四环形器Cir4连接；所述的第一环形谐振腔FRR1与第三耦合器OC3连接；所述的第二环形谐振腔FRR2与第四耦合器OC4连接；所述的第一环形器Cir1、第三耦合器OC3和第二环形器Cir2依次连接；所述的第三环形器Cir3、第四耦合器OC4和第四环形器Cir4依次连接；所述的第一光电探测器PD1、第二光电探测器PD2、第三光电探测器PD3和第四光电探测器PD4的输入端分别与第一环形器Cir1、第二环形器Cir2、第三环形器Cir3和第四环形器Cir4连接；所述的第一加法器EA1的两个输入端分别与第一光电探测器PD1的输出端和第二光电探测器PD2的输出端连接，第一加法器EA1的输出作为第一锁相放大解调电路FPGA1的输入，经伺服回路控制反馈至激光器LD；所述的第二加法器EA2的两个输入端分别与第三光电探测器PD3的输出端和第四光电探测器PD4的输出端连接，第二加法器EA2的输出端与第二锁相放大解调电路FPGA2连接。

本发明还可以包括：

所述相位调制器PM为LiNbO3相位调制器。

所述的第一环形谐振腔FRR1与第二环形谐振腔FRR2的光纤环长度、光纤环直径、耦合器分光比和耦合器损耗参数一致；所述的第一环形谐振腔FRR1与第二环形谐振腔FRR2上下平行叠放在一起。

本发明的目的还在于提供一种基于双环腔结构的谐振式光纤陀螺系统的信号检测方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现：