[发明专利]一种空芯反谐振光纤陀螺

说明书

本发明涉及一种空芯反谐振光纤陀螺，包括光源、光纤耦合器、光电探测器、Y波导、光纤环圈；所述光纤环圈由空芯反谐振光纤绕制而成；所述光纤耦合器，用于接收光源发出的光，将输入光分为两束输出，一束进入空端被衰减掉，另一束进入Y波导；所述Y波导，用于将输入光起偏并分为两束进行推挽式相位调制，并输出，两束输出光分别传输至光纤环圈尾纤两端；所述光纤环圈，用于供两束输入光相向传播，并使两束光在传输尾端返回Y波导形成干涉；所述光电探测器，用于接收干涉光进入耦合器的分束光，实现信号接收。本发明采用空芯反谐振光纤作为光纤陀螺传感核心材料，提升了陀螺环境适应性，解决了光纤陀螺光纤应用长度与环境适应性成反比的问题。

技术领域

本发明属于光纤陀螺技术领域，具体涉及一种空芯反谐振光纤陀螺。

背景技术

光纤陀螺是一种全固态的惯性元件，具有可靠性高、寿命长、体积小、质量轻、精度覆盖范围广、适合大批量生产等特点，但在面向长航时高精度导航应用需求时，大纤长大尺寸的保偏光纤环圈在复杂环境多物理场(温度、磁和应力等场)作用下导致光纤陀螺性能劣化，不得不采用多种技术措施，例如温度控制、多重磁屏蔽和密闭封装等，以降低陀螺环境敏感性，导致其体积、质量和功耗增大，弱化了光纤陀螺在长航时高精度导航应用中的优势。光纤陀螺光纤应用长度反比于环境适应性是一个亟待解决的物理问题。

随着微结构光纤技术的发展，开启了光纤传输介质颠覆性技术变革，为光纤陀螺环境适应能力提升提供了新技术途径。相比传统光纤，空芯微结构光纤采用独特的周期微孔结构形成全新的导光机制，使光在理想介质空气中传输，展现出诸多性能优势，例如环境敏感性低、互易性噪声低等，是高精度光纤陀螺理想的传感材料。

空芯微结构光纤领域存在两次重大技术突破。在21世纪初的十年中，基于光子带隙效应的第一代空芯光纤(空芯光子晶体光纤)在实验和理论上均取得快速进步，但其本身固有复杂包层微孔构型要求致使传输损耗无法突破表面散射极限，传输损耗接近传统光纤难度极大，不适合高精度光纤陀螺光纤长距离应用。与空芯光子带隙光纤复杂的包层结构不同，空芯反谐振光纤(也称为负曲率光纤)具有精简的微结构包层，随着反谐振光纤设计和制备关键技术突破，已在传输损耗、单模性、损伤阈值方面展现出优秀的光学特性。经理论分析，通过设计合理的光纤构型，空芯反谐振光纤传输损耗可降至0.1dB/km，低于石英光纤的理论损耗极限，该损耗特性极为适合干涉型高精度光纤陀螺对光纤长度的应用需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种空芯反谐振光纤陀螺，以解决光纤陀螺光纤应用长度与环境适应性成反比的瓶颈问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案为：

一种空芯反谐振光纤陀螺，包括光源、光纤耦合器、光电探测器、Y波导、光纤环圈，其特征在于：所述光纤环圈由空芯反谐振光纤绕制而成；

所述光纤耦合器，用于接收光源发出的光，将输入光分为两束输出，一束进入空端被衰减掉，另一束进入Y波导；

所述Y波导，用于将输入光起偏并分为两束进行推挽式相位调制，并输出，两束输出光分别传输至光纤环圈尾纤两端；

所述光纤环圈，用于供两束输入光相向传播，并使两束光在传输尾端返回Y波导形成干涉；

所述光电探测器，用于接收干涉光进入耦合器的分束光，实现信号接收。

进一步的：所述Y波导为基于铌酸锂晶体的集成光学调制器，半波电压2V，无尾纤。

进一步的：所述Y波导与光纤环圈尾纤直接空间对准耦合封装。

进一步的：在Y波导与光纤环圈之间设置有辅助定位结构，所述辅助定位结构采用陶瓷微夹具，陶瓷微夹具用于加持固定光纤环圈两端尾纤，并与波导芯片模式中心轴基准配合。

进一步的：绕制光纤环圈的空芯反谐振光纤采用两层嵌套6管式结构或三层嵌套6管式结构。