[发明专利]一种基于多圈微纳光纤三维谐振腔的微型谐振式光学陀螺

权利要求书

1.一种基于多圈微纳光纤三维谐振腔的微型谐振式光学陀螺，其特征在于：包括可调谐激光器（1）、隔离器（2）、偏振控制器（3）、相位调制器（4）、微纳光纤线圈（5）、输入端尾纤（51）、输出端尾纤（52）、低折射率介质棒（6）、分束器（7）、1#光电探测器（8）、2#光电探测器（9）、1#锁相放大器（10）、信号发生器（11）、伺服控制模块（12）、2#锁相放大器（13）和解调模块（14）；其中，可调谐激光器（1）输出与隔离器（2）连接，隔离器（2）输出与偏振控制器（3）输入相连接，偏振控制器输出与相位调制器（4）输入连接，相位调制器（4）输出通过输入端尾纤（51）与微纳光纤线圈（5）连接，微纳光纤线圈（5）输出通过输出端尾纤（52）与分束器（7）连接，分束器（7）的其中一端输出与1#光电探测器（8）输入连接，1#光电探测器（8）输出与1#锁相放大器（10）连接，信号发生器（11）一端输出与相位调制器（4）连接，另一端输出与光电探测器输出一同与伺服控制模块（12）输入端连接，伺服控制模块（12）输出与可调谐激光器（1）连接，对可调谐激光器（1）输出进行反馈控制；分束器（7）另一端输出与2#光电探测器（9）连接，2#光电探测器（9）输出与2#锁相放大器（13）输入端连接，2#锁相放大器（13）的输出作为解调模块（14）的输入，解调模块（14）对输入信号进行计算处理后其结果作为陀螺系统的信号输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于多圈微纳光纤三维谐振腔的微型谐振式光学陀螺，其特征在于：所述低折射率介质棒（6）采用低射率材料制成，或者在普通介质棒上涂敷低折射率材料制成，其表面有效折射率小于微纳光纤的有效折射率。

3.根据权利要求1所述的一种基于多圈微纳光纤三维谐振腔的微型谐振式光学陀螺，其特征在于：所述微纳光纤线圈（5）由直径在微米或纳米尺度的导光纤维绕在低折射率介质棒（6）上制成，微纳光纤可由普通单模光纤或保偏光纤拉制而成，或者由掺稀土离子的硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、碲化物玻璃或聚合物来制备。

4.根据权利要求1所述的一种基于多圈微纳光纤三维谐振腔的微型谐振式光学陀螺，其特征在于：所述微纳光纤线圈（5）、输入端尾纤（51）和输出端尾纤（52）、低折射率介质棒（6）共同组成基于多圈微纳光纤三维谐振腔，微纳光纤线圈（5）均匀缠绕在低折射率介质棒（6）上后，外层涂敷上一层与低折射率介质棒（6）表面相同的低折射率材料。

5.根据权利要求1所述的一种基于多圈微纳光纤三维谐振腔的微型谐振式光学陀螺，其特征在于：所述1#光电探测器（8）和2#光电探测器（9）结构相同，1#锁相放大器（10）和2#锁相放大器（13）结构相同。

6.根据权利要求1所述的一种基于多圈微纳光纤三维谐振腔的微型谐振式光学陀螺，其特征在于：所述的微型谐振式光学陀螺系统采用单边频率调制解调的方案，在减小非互易性误差的同时，获得良好的线性工作区域；同时，该方案减少了谐振式光学陀螺的器件数量，降低了系统成本，进一步减小了系统体积；所述的1#光电探测器（8）、1#锁相放大器（10）、信号发生器（11）和伺服控制模块（12）共同组成系统的反馈回路，使可调谐激光器（1）的输出频率锁定在微型谐振腔的谐振频率上；所述的2#光电探测器（9）、2#锁相放大器（13）和解调模块共同组成系统的解调回路，输出正比于旋转角速度的陀螺信号。

7.根据权利要求1所述的一种基于多圈微纳光纤三维谐振腔的微型谐振式光学陀螺，其特征在于：所述可调谐激光器（1）、隔离器（2）、偏振控制器（3）、相位调制器（4）、分束器（7）、1#光电探测器（8）、2#光电探测器（9）通过平面光波导技术集成在单个衬底片上，实现系统的高度集成，从而进一步减小系统体积和成本。