專利名稱：一種環(huán)形諧振腔的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)形諧振腔，屬于激光和微光機電技術領域。
背景技術：
微光學陀螺是實現(xiàn)轉動檢測的微型高精度慣性傳感器件，與傳統(tǒng)的機械陀螺和其 他光學陀螺相比，其優(yōu)勢在于體積小、重量輕、集成度高；與MEMS慣性器件相比不需真空 封裝，且動態(tài)響應范圍大，抗電磁干擾能力強，可在一些惡劣環(huán)境下使用，在航空、航天、航 海等均用領域及地質、石油勘探等民用領域具有廣闊的應用前景。 諧振式微光學陀螺利用同一閉合回路中順、逆時針方向傳播的兩束光之間的諧振 頻率差來測量旋轉速度。諧振式微光學陀螺與干涉式陀螺相比，達到同樣的靈敏度，諧振式 光學陀螺需要的敏感環(huán)長度要短很多，降低了腔中溫度分布不均勻引起的漂移；采用高相 干光源，波長穩(wěn)定性高；諧振頻率與旋轉角速度成正比，檢測精度高，動態(tài)范圍大。圖l所示 是一種傳統(tǒng)的諧振式微光學陀螺，采用較大體積且器件較多的光路完成了在光纖結構無源 諧振腔中順、逆時針方向傳輸?shù)墓獾念l率差的測量。 因此，在現(xiàn)有的微光學陀螺技術中，存在體積較大、光路較復雜、光傳輸損耗較大 以及克爾效應和背向散射引起的噪聲問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種環(huán)形諧振腔，以解決在現(xiàn)有的微光學陀螺技術中，存在體積較
大、光路較復雜、光傳輸損耗較大以及克爾效應和背向散射引起的噪聲問題。
—種環(huán)形諧振腔，包括 第一光學調制器，用于將輸入光進行調制后輸出給第一光學準直器，以及將第一 光學準直器輸入的光進行調制后輸出； 第一光學準直器，用于將第一光學調制器輸入的光匯聚在反射鏡上，以及將反射 鏡輸入的光輸出給第一光學調制器； 反射鏡，用于將第一光學準直器輸入的光的一部分輸出給第二光學準直器，另一 部分輸出給第一光學準直器，以及將第二光學準直器輸入的光的一部分輸出給第一光學準 直器，另一部分輸出給第二光學準直器； 第二光學準直器，用于將反射鏡輸入的光輸出給第二光學調制器，以及將第二光 學調制器輸入的光匯聚在反射鏡上； 第二光學調制器，用于將第二光學準直器輸入的光進行調制后輸出給光子晶體光 纖，以及將光子晶體光纖輸入的光進行調制后輸出給第二光學準直器； 光子晶體光纖，用于將第二光學調制器輸入的光經(jīng)過循環(huán)后輸出給第二光學調制 器。 本發(fā)明通過兩個光學調制器、兩個光學準直器以及一個反射鏡，實現(xiàn)了再光子晶 體光纖中循環(huán)輸出的光路，具有體積較小、光路較簡單、光傳輸損耗較小，不易被克爾效應和背向散射等噪聲所干擾的特點。


圖1是現(xiàn)有技術的一種諧振式微光學陀螺的結構示意圖； 圖2是本發(fā)明的具體實施方式
提供的一種環(huán)形諧振腔的結構示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的具體實施方式
提供了一種環(huán)形諧振腔，可以包括第一光學調制器、第一 光學準直器、反射鏡、第二光學準直器、第二光學調制器和光子晶體光纖，第一光學調制器 用于將輸入光進行調制后輸出給第一光學準直器，以及將第一光學準直器輸入的光進行調 制后輸出；第一光學準直器用于將第一光學調制器輸入的光匯聚在反射鏡上，以及將反射 鏡輸入的光輸出給第一光學調制器；反射鏡用于將第一光學準直器輸入的光的一部分輸出 給第二光學準直器，另一部分輸出給第一光學準直器，以及將第二光學準直器4輸入的光 的一部分輸出給第一光學準直器，另一部分輸出給第二光學準直器；第二光學準直器用于 將反射鏡輸入的光輸出給第二光學調制器，以及將第二光學調制器輸入的光匯聚在反射鏡 上；第二光學調制器用于將第二光學準直器輸入的光進行調制后輸出給光子晶體光纖，以 及將光子晶體光纖輸入的光進行調制后輸出給第二光學準直器；光子晶體光纖用于將第二 光學調制器輸入的光經(jīng)過循環(huán)后輸出給第二光學調制器。 進一步地，相應的反射鏡具體可以包括高透鏡面和高反鏡面，高透鏡面用于將第 一光學準直器輸入的光輸出給第二光學準直器；高反鏡面用于將第二光學準直器輸入的光 輸出給第二光學準直器。相應的第一光學調制器和第一光學準直器可以以反射鏡為軸分別 與第二光學調制器和所述第二光學準直器對稱設置。相應的光子晶體光纖可以采用長度為 1-3米的環(huán)形空氣芯光子晶體光纖。 為了更清楚的說明本具體實施方式
提供的一種環(huán)形諧振腔，現(xiàn)結合說明書附圖進 行說明，如圖2所示，該環(huán)形諧振腔具體可以包括第一光學調制器1、第一光學準直器2、反 射鏡3、第二光學準直器4、第二光學調制器5和光子晶體光纖6。 第一光學調制器1用于將輸入光進行調制后輸出給第一光學準直器2，以及將第 一光學準直器2輸入的光進行調制后輸出。 第一光學調制器1可采用雙路輸入輸出光學調制器，第一路輸入輸出端接收外部 輸入的第一路光并經(jīng)過調制后輸出給第一光學準直器2，第二路輸入輸出端接收第一光學 調制器2輸入的光并經(jīng)過調制后輸出給外部探測器。 第一光學準直器2用于將第一光學調制器1輸入的光匯聚在反射鏡3上，以及將 反射鏡3輸入的光輸出給第一光學調制器1。 第一光學準直器2可采用雙路輸入輸出光學準直器，第一路輸入輸出端接收第一 光學調制器1輸入的光并匯聚到反射鏡3上，第二路輸入輸出端接收反射鏡3輸入的光并 輸出給第一光學調制器l。 反射鏡3用于將第一光學準直器2輸入的光的一部分輸出給第二光學準直器4，另 一部分輸出給第一光學準直器2，以及將第二光學準直器4輸入的光的一部分輸出給第一 光學準直器2，另一部分輸出給第二光學準直器4。
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反射鏡3可采用反射率范圍是1% _99%的分光棱鏡或鍍膜分光片，也可以在普通 透鏡的反射鏡面的一側增加高透性能和另一側增加高反性能制成。反射鏡3的一端接收第 一光學調制器2第一路輸入輸出端匯聚的光，并將一部分光反射到第一光學準直器2的第 二路輸入輸出端，將另一部分光透射到第二光學準直器4的第二路輸入輸出端；反射鏡的 而另一端接收第二光學準直器4的第一輸入輸出端輸入的光，并將一部分光反射到第二光 學準直器4的第二輸入輸出端，將另一部分光透射到第一光學準直器2的第二輸入輸出端 上。 第二光學準直器4用于將反射鏡3輸入的光輸出給第二光學調制器5，以及將第二 光學調制器5輸入的光匯聚在反射鏡3上。 第二光學準直器4可采用雙路輸入輸出光學準直器，第一路輸入輸出端接收第二 光學調制器5輸入的光匯聚到反射鏡3上，第二路輸入輸出端將反射鏡3輸入的光輸出給 第二光學調制器5的第二輸入輸出端。 第二光學調制器5用于將第二光學準直器4輸入的光進行調制后輸出給光子品體 光纖6，以及將光子晶體光纖6輸入的光進行調制后輸出給第二光學準直器4。
第二光學調制器5可采用雙路輸入輸出光學調制器，第一路輸入輸出端將光子晶 體光纖6輸入的光輸出給第二光學調制器5的第一路輸入輸出端，第二路輸入輸出端將第 二光學調制器5輸入的光輸出給光子晶體光纖6。 光子晶體光纖6用于將第二光學調制器5輸入的光經(jīng)過循環(huán)后輸出給第二光學調 制器5。 光子晶體光纖結構是一種人工的介質材料，是一種介質在另一種介質中周期性分 布所組成的人造結構。電磁波在光子晶體光纖結構中傳播時，由于受到周期性介電常數(shù)的 布拉格散射的影響而形成能帶，這種能帶結構叫做光子能帶，光子能帶之間出現(xiàn)的帶隙叫 光子帶隙，而頻率位于帶隙中的電磁波不能在光子晶體光纖結構中傳播。因此，利用光子帶 隙原理能很好地控制晶體中光子的運動。在本具體實施方式
中，相應的光子晶體光纖6可 采用長度為1-3米的環(huán)形空氣芯光子晶體光纖，可以將第二光學調制器5輸入的光經(jīng)過內 部循環(huán)后輸出給第二光學調制器。 外界輸入的第二路光通過第一光路調制器1的第二輸入輸出端進入諧振腔后的 傳播路徑與第一路光相似，這里就不在復述。當兩束光通過外部進入上述器件組成的諧振 腔以后，在光子晶體光纖6中循環(huán)產(chǎn)生的角速度引起了 Sagnac效應，通過檢測由Sagnac效 應引起的在光子晶體光纖結構無源諧振腔中順、逆時針方向傳輸?shù)墓獾念l率差，間接測量 得到載體角速度。 進一步地，可以將第一光學調制器1和所述第一光學準直器2以反射鏡3為軸分 別與所述第二光學調制器5和所述第二光學準直器4對稱設置，從而使光路噪聲得到更好 的共膜抑制，得到更準確的測量效果。 本具體實施方式
采用光子晶體光纖代替?zhèn)鹘y(tǒng)的反射鏡構成分立元件諧振腔，使光 在光子晶體光纖空氣間傳播，避免了傳統(tǒng)結構波導缺陷傳輸損耗大以及波導傳光時的克爾 效應(Kerr)、背向散射等噪聲問題；光在光子晶體光纖結構無源諧振腔構成的閉合空間光 路中傳播，由于光子晶體光纖結構的周期性導致某些頻率的光子傳播禁帶，通過控制傳播 光的頻率在其禁帶范圍內，可以使微光子在光子晶體光纖空氣洞中傳輸；本具體實施方式
提供的環(huán)形諧振腔采用將雙路光集成到同一個光學調制器和光學準直器上，大大縮小了結 構的復雜性及提高了結構對稱性，從而使光路噪聲得到更好的共膜抑制；本具體實施方式
的最大優(yōu)勢是采取了全固態(tài)、微光學與光子晶體器件集成，具有較強的環(huán)境適應性和抗干 擾能力。 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書的保護范 圍為準。
權利要求
一種環(huán)形諧振腔，其特征在于，包括第一光學調制器，用于將輸入光進行調制后輸出給第一光學準直器，以及將第一光學準直器輸入的光進行調制后輸出；第一光學準直器，用于將第一光學調制器輸入的光匯聚在反射鏡上，以及將反射鏡輸入的光輸出給第一光學調制器；反射鏡，用于將第一光學準直器輸入的光的一部分輸出給第二光學準直器，另一部分輸出給第一光學準直器，以及將第二光學準直器輸入的光的一部分輸出給第一光學準直器，另一部分輸出給第二光學準直器；第二光學準直器，用于將反射鏡輸入的光輸出給第二光學調制器，以及將第二光學調制器輸入的光匯聚在反射鏡上；第二光學調制器，用于將第二光學準直器輸入的光進行調制后輸出給光子晶體光纖，以及將光子晶體光纖輸入的光進行調制后輸出給第二光學準直器；光子晶體光纖，用于將第二光學調制器輸入的光經(jīng)過循環(huán)后輸出給第二光學調制器。
2. 根據(jù)權利要求1所述的環(huán)形諧振腔，其特征在于，所述反射鏡具體包括 高透鏡面，用于將第一光學準直器輸入的光的一部分輸出給第二光學準直器，以及將第二光學準直器輸入的光的一部分輸出給第一光學準直器；高反鏡面，用于將第一光學準直器輸入的光的一部分輸出給第一光學準直器，以及將 第二光學準直器輸入的光的一部分輸出給第二光學準直器。
3. 根據(jù)權利要求1所述的環(huán)形諧振腔，其特征在于，所述第一光學調制器和所述第一 光學準直器以反射鏡為軸分別與所述第二光學調制器和所述第二光學準直器對稱設置。
4. 根據(jù)權利要求l所述的環(huán)形諧振腔，其特征在于，所述光子晶體光纖采用長度為1-3 米的環(huán)形空氣芯光子晶體光纖。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種環(huán)形諧振腔，屬于激光和微光機電技術領域，以解決在微光學陀螺技術中存在體積大、光路復雜、光傳輸損耗大以及克爾效應和背向散射引起的噪聲問題。本發(fā)明的第一光學調制器用于外界與第一光學調制器之間的光路傳輸，第一光學準直器用于第一光學調制器輸入與反射鏡之間的光路傳輸，反射鏡第一光學準直器與第二光學準直器之間的光路傳輸，第二光學準直器用于反射鏡第二光學調制器之間的光路傳輸，第二光學調制器用于第二光學準直器與光子晶體光纖之間的光路傳輸，光子晶體光纖用于將第二光學調制器輸入的光經(jīng)過循環(huán)后輸出給第二光學調制器。本發(fā)明具有體積小、光路簡單、光傳輸損耗小，不易被克爾效應和背向散射等噪聲所干擾的特點。
文檔編號G02B6/26GK101793997SQ201010111380
公開日2010年8月4日 申請日期2010年2月10日 優(yōu)先權日2010年2月10日
發(fā)明者馮麗爽, 劉惠蘭, 周震, 張群雁, 李鵬 申請人:北京航空航天大學