[发明专利]基于传感环调谐的微型谐振式光学陀螺信号检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于传感环调谐的微型谐振式光学陀螺信号检测方法，其特征在于，采用基于传感环调谐的谐振式光学陀螺信号检测装置，包括固定激光源(1)、分束器(2)、第一相位调制器(3)、第二相位调制器(4)、第一调制信号发生器(20)、第二调制信号发生器(21)、第一环形器(5)、第二环形器(6)、光波导环形谐振腔调制器(7)、第一光电探测器(8)、第二光电探测器(12)、第一锁相放大器(9)、第二锁相放大器(13)、第一低通滤波器(10)、第二低通滤波器(14)以及具备双路模数/数模转换的FPGA开发板(11)；

所述的固定激光源(1)与分束器(2)一端连接，所述的分束器(2)另一端分为逆时针和顺时针两路：

逆时针一路中，所述的第一相位调制器(3)、第一环形器(5)、光波导环形谐振腔调制器(7)依次连接；顺时针一路中，所述的第二相位调制器(4)、第二环形器(6)、光波导环形谐振腔调制器(7)依次连接；所述的第一调制信号发生器(20)与第一相位调制器(3)连接，所述的第二调制信号发生器(21)与第二相位调制器(4)连接；

所述的光波导环形谐振腔调制器(7)、第一环形器(5)、第一光电探测器(8)、第一锁相放大器(9)、第一低通滤波器(10)、FPGA开发板(11)依次连接，形成反馈回路；

所述的光波导环形谐振腔调制器(7)、第二环形器(6)、第二光电探测器(12)、第二锁相放大器(13)、第二低通滤波器(14)、FPGA开发板(11)、计算机(19)依次连接，形成谐振式光学陀螺信号检测输出电路；

所述的方法包括以下步骤：

固定激光源(1)输出光通过分束器(2)后分为逆时针和顺时针两路，逆时针一路通过由第一调制信号发生器(20)调制的第一相位调制器(3)、第一环形器(5)后经过交叉耦合进入光波导环形谐振腔调制器(7)，顺时针一路通过由第二调制信号发生器(21)调制的第二相位调制器(4)、第二环形器(6)后经过交叉耦合进入光波导环形谐振腔调制器(7)；经光波导环形谐振腔调制器(7)后，通过第一光电探测器(8)、第一锁相放大器(9)、第一低通滤波器(10)对顺时针一路信号进行解调输出，通过第二光电探测器(12)、第二锁相放大器(13)、第二低通滤波器(14)对逆时针一路信号进行解调输出；FPGA开发板(11)中第一模数转换器(15)接收顺时针一路的解调信号，对信号进行处理后产生反馈信号，该信号同时也是环形谐振腔调制器的调制信号，该信号通过第一数模转换器(16)输出，施加到光波导传感环上，对光波导传感环折射率进行调谐以实现频率锁定；FPGA开发板(11)中第二模数转换器(17)接收逆时针一路的解调信号，对信号进行处理后产生信号检测结果，即系统角速率，该检测结果通过第二数模转换器(18)输出，在计算机(19)上显示；

所述传感环调谐能够通过调谐光波导环形谐振腔调制器(7)的折射率，使其在顺时针方向上的谐振频率锁定在固定激光源的中心频率上，折射率的调谐幅度与光波导环形谐振腔调制器(7)中两光路的谐振频率差有关，调谐后光波导环形谐振腔调制器的折射率为其中，n₀为初始折射率，n为调谐后的折射率，f₀为固定激光源(1)中心频率，f_CW和f_CCW分别为光波导环形谐振腔调制器在顺时针和逆时针方向上的谐振频率，G表示抽象函数。

2.根据权利要求1所述的基于传感环调谐的微型谐振式光学陀螺信号检测方法，其特征在于：所述传感环调谐旨在通过FPGA开发板(11)中产生的反馈信号调谐光波导环形谐振腔调制器(7)的折射率，使其在顺时针方向上的谐振频率等于固定激光源(1)的中心频率，实现频率锁定；同时光波导环形谐振腔调制器(7)在逆时针方向上的谐振频率偏离固定激光源(1)的中心频率，逆时针方向的信号经光波导环形谐振腔调制器(7)后，通过第二光电探测器(12)、第二锁相放大器(13)、第二低通滤波器(14)进行解调输出，FPGA开发板(11)中第二模数转换器(17)接收逆时针一路的解调信号，对信号进行处理后产生信号检测结果，即系统角速率，该检测结果通过第二数模转换器(18)输出，在计算机(19)上显示。