[发明专利]一种基于磁光开关的实现多圈绕行的光纤陀螺仪及其方法

说明书

本发明公开了一种基于磁光开关的实现多圈绕行的光纤陀螺仪及其方法。光源发出的光经过耦合器进入Y波导，在Y波导的起偏作用下，s偏振光经过偏振分束器到达了法拉第旋转器处。根据电流线圈产生的磁场将到达的s偏振光被旋转90度后变成了p偏振光。由于双折射效应，回到偏振分束器的两束p偏振光不会沿着原光路返回到Y波导内，而是进入光纤环中绕行，通过控制磁场的电流维持光绕光纤环一圈的时间，之后将电流关闭，使得顺逆两束p偏振光在光纤传感环内循环绕行；在绕行多圈之后再加上电流磁场，使得两束p偏振光通过法拉第旋转器变为s偏振光，s光经过偏振分束器回到Y波导。本发明实现光在光纤环内多圈循环绕行，可获得更高灵敏度的光纤陀螺。

技术领域

本发明涉及光纤陀螺仪，尤其涉及一种基于磁光开关的实现多圈绕行的光纤陀螺仪及其方法。

背景技术

陀螺仪是惯性领域的主流器件，目前最为流行的是基于萨格奈克效应的光纤陀螺仪，它相对于传统的机械式陀螺仪，具有结构简单、寿命长、精度高等特点。如今光纤陀螺仪的设计技术已趋于成熟，接下来将会朝着提高精度、灵敏度以及稳定性能等方面进行改进。

传统的干涉型光纤陀螺仪，从Y波导输出的两束光，分别按顺时针和逆时针传播入光纤环中，通过计算萨格奈克相移来计算旋转角速度。在这一结构中光纤环通常采取四极对称绕法或双极对称绕法，这样可以减少外界的温度、振动等带来的影响，光纤环长度较长可以提高光纤陀螺精度，但是也会带来较大的寄生相位噪声，容易受到外界环境的干扰。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，在不改变测量精度的条件下，减小光纤传感环长度，并由此减小光纤环的非互易性误差以及噪声干扰，提供一种基于磁光开关的实现多圈绕行的光纤陀螺仪及其方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于磁光开关的实现多圈绕行的光纤陀螺仪，包括宽谱光源、耦合器、Y波导、第一偏振分束器、法拉第旋转器、第二偏振分束器、光纤传感环和光电探测器；

所述宽谱光源的输出端和光电探测器的接收端分别与耦合器同一侧的两个端口光纤连接，耦合器另一侧的一个端口与Y波导输入端口光纤连接；Y波导第一输出端口3-1和第二输出端口3-2分别与第一偏振分束器第四端口4-4和第二偏振分束器第四端口6-4光纤连接；第一偏振分束器和第二偏振分束器中间设置法拉第旋转器，法拉第旋转器的电流线圈与直流电源连接，第一偏振分束器第二端口4-2和第二偏振分束器第二端口6-2分别与法拉第旋转器两侧的端口连接；第一偏振分束器第一端口4-1和第二偏振分束器第一端口6-1分别与光纤传感环连接；

电探测器将得到的光信号转换为电信号，通过信号处理模块产生加在Y波导上的反馈信号，实现闭环控制。

作为本发明的优选实施方式，所述的宽谱光源采用平均波长为1300nm，谱宽为35nm具有高偏振度的SLD光源。

作为本发明的优选实施方式，所述的耦合器采用保偏耦合器。

作为本发明的优选实施方式，所述的光纤传感环采用500m的保偏光纤，光纤环平均直径为90mm。

作为本发明的优选实施方式，第一偏振分束器和第二偏振分束器采用偏硼酸钡制成。

本发明还公开了一种所述光纤陀螺仪实现光束在光纤环内多圈绕行的方法，具体方案如下：