[发明专利]单偏振低光学噪声空间微镜耦合系统及数字信号处理系统

说明书

本发明公开了一种单偏振低光学噪声空间微镜耦合系统及数字信号处理系统，光信号从第一保偏光纤接口输入，依次经过第一非球面透镜、第一分光镜、平面分束镜的下表面和平面分束镜的上表面，随后一部分光束透射输出至第二分光镜和第五非球面透镜，一部分光束反射至第三非球面透镜通过第二空芯光子晶体光纤接口耦合入空芯光子晶体光纤谐振腔，在空芯光子晶体光纤谐振腔内传输一周后从第一空芯光子晶体光纤接口出射，经过第四非球面透镜和平面分束镜的上表面，部分光束直接透射再次入空芯光子晶体光纤谐振腔，另一部分光束再次反射至第二分光镜和第五非球面透镜形成多光束干涉，并通过第二保偏光纤接口输出，形成顺时针光路，反之为逆时针光路。

技术领域

本申请涉及空芯光子晶体光纤和光纤传感技术领域，尤其涉及一种单偏振低光学噪声空间微镜耦合系统及数字信号处理系统。

背景技术

谐振式光纤陀螺作为高精度角速度传感器，通过检测由Sagnac效应产生的谐振频率差实现角速度的高精度测量，是目前光纤陀螺领域研究的热点。传统谐振式光纤陀螺使用的是实芯保偏光纤，但目前仍存在实验室样机阶段，还未实现量产，主要原因是光学克尔噪声、偏振噪声以及背向散射噪声等光学噪声严重限制了系统检测精度。

空芯光子晶体光纤中光传输基于光子带隙效应，它可以将光束束缚在空气中而非介质中传输，并且由于有独特的能隙结构，在弯曲时有着比普通石英光纤环更低的弯曲损耗，并可大大降低光克尔效应等各种非互易性效应和光纤本身的环境敏感性所引起的偏振误差，为谐振式光纤陀螺的高精度稳定输出提供了十分有利的技术途径。

在空芯光子晶体光纤谐振腔中，采取传统融接耦合方案，融接时高温会导致空芯光纤结构坍缩，造成较大的耦合损耗及背向散射噪声。因此探究低损耗低光学噪声的空芯光子晶体光纤谐振腔耦合方案成了其应用在谐振式光纤陀螺中的关键问题。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种单偏振低光学噪声空间微镜耦合系统及数字信号处理系统，应用于空芯光子晶体光纤谐振陀螺中，以提升陀螺系统检测精度，解决现有耦合技术中存在的损耗大、光学噪声干扰的问题。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种单偏振低光学噪声空间微镜耦合系统，应用于空芯光子晶体光纤谐振陀螺中，包括第一保偏光纤接口、第一非球面透镜、第一分光镜、第三非球面透镜、平面分束镜、第四非球面透镜、第二分光镜、第五非球面透镜、第二保偏光纤接口、第一空芯光子晶体光纤接口、第二空芯光子晶体光纤接口、空芯光子晶体光纤谐振腔，其中：

光信号从第一保偏光纤接口输入，依次经过第一非球面透镜、第一分光镜、平面分束镜的下表面和平面分束镜的上表面，随后一部分光束透射输出至第二分光镜和第五非球面透镜，一部分光束反射至第三非球面透镜通过第二空芯光子晶体光纤接口耦合入空芯光子晶体光纤谐振腔，在空芯光子晶体光纤谐振腔内传输一周后从第一空芯光子晶体光纤接口出射，经过第四非球面透镜和平面分束镜的上表面，部分光束直接透射再次入空芯光子晶体光纤谐振腔，另一部分光束再次反射至第二分光镜和第五非球面透镜形成多光束干涉，并通过第二保偏光纤接口输出，形成第一顺时针CW光路；

或，光信号从第二保偏光纤接口输入，依次经过第五非球面透镜、第二分光镜、平面分束镜的上表面和平面分束镜的下表面，随后部分光束透射输出至第一分光镜和第一非球面透镜，部分光束反射至第四非球面透镜通过第一空芯光子晶体光纤接口耦合入空芯光子晶体光纤谐振腔，在空芯光子晶体光纤谐振腔内传输一周后第二空芯光子晶体光纤接口出射，经过第三非球面透镜、平面分束镜的下表面和平面分束镜的上表面，部分光束直接透射再次入空芯光子晶体光纤谐振腔，另一部分光束再次反射至第一分光镜和第一非球面透镜形成多光束干涉，并通过第一保偏光纤接口输出，形成第一逆时针CCW光路。