專利名稱：雙信號(hào)組合調(diào)制的微型諧振式光學(xué)陀螺的檢測(cè)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號(hào)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙信號(hào)組合調(diào)制的微型諧振式光學(xué)陀螺的檢測(cè)裝置及方法。
背景技術(shù)：
微型諧振式光學(xué)陀螺(Resonator Micro Optic Gyro, R-MOG)是利用光學(xué)Sagnac效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)檢測(cè)的一種高精度的微型慣性傳感器。無(wú)振動(dòng)部件的微型諧振式光學(xué)陀螺具有小型化，精度高，抗震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。相比微機(jī)械陀螺(MicroElectro Mechanical Systems, MEMS)和光纖陀螺(Interferometric Fiber OpticalGyroscope, IFOG)， R-MOG將具有更大的優(yōu)勢(shì)。
由于Sagnac效應(yīng)是一種非常微弱的效應(yīng)，并且諧振式光學(xué)陀螺的光學(xué)噪聲又很強(qiáng)，因此在微型諧振式光學(xué)陀螺系統(tǒng)中，信號(hào)調(diào)制與檢測(cè)以及噪聲抑制技術(shù)占有非常重要的地位。
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，單片集成的R-MOG成為目前研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，但是信號(hào)檢測(cè)和噪聲抑制過(guò)于復(fù)雜，使得R-MOG的系統(tǒng)比較龐大，不易小型化和集成。背向散射噪聲是RMOG最主要噪聲之一，通常釆用載波抑制的方法。為獲得高載波抑制比，經(jīng)常采用聲光調(diào)制器(Acousto-OpticalModulator, AOM)來(lái)實(shí)現(xiàn)，然而AOM體積大，不利于小型化和集成；另外可釆用施加在相位調(diào)制器上的單信號(hào)調(diào)制來(lái)獲得高載波抑制比，但這對(duì)調(diào)制幅度的控制精度往往又要求很高，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也非常困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙信號(hào)組合調(diào)制的微型諧振式光學(xué)陀螺的檢測(cè)裝置及方法。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的.-
一種雙信號(hào)組合調(diào)制的微型諧振式光學(xué)陀螺的檢測(cè)裝置，它主要由窄線寬
5頻率可調(diào)激光器、隔離器、耦合器、第一相位調(diào)制器、第二相位調(diào)制器、第四相位調(diào)制器、第三相位調(diào)制器、第一信號(hào)源、第二信號(hào)源、第四信號(hào)源、第三信號(hào)源、第一鎖相放大器、第二鎖相放大器、第一光電探測(cè)器、第二光電探測(cè)器、第一環(huán)形器、第二環(huán)形器、微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片、數(shù)據(jù)記錄儀和伺服回路組成。
上述檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，包括以下歩驟
(1) 雙信號(hào)組合調(diào)制由窄線寬頻率可調(diào)激光器發(fā)出的激光經(jīng)耦合器分成功率相等的兩束，這兩束激光分別經(jīng)過(guò)第一相位調(diào)制器、第二相位調(diào)制器和第三相位調(diào)制器、第四相位調(diào)制器進(jìn)行相位調(diào)制。具體來(lái)說(shuō)利用第一信號(hào)源和第二信號(hào)源，分別產(chǎn)生載波抑制調(diào)制信號(hào)U2(t)和信號(hào)檢測(cè)調(diào)制信號(hào)U"t)，并分別驅(qū)動(dòng)第一相位調(diào)制器和第二相位調(diào)制器對(duì)光波進(jìn)行相位調(diào)制，這樣，就完成了對(duì)進(jìn)入微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的順時(shí)針光的調(diào)制。同樣的，利用第四信號(hào)源和第三信號(hào)源，分別產(chǎn)生載波抑制調(diào)制信號(hào)U4(t)和信號(hào)檢測(cè)調(diào)制信號(hào)U"t)，并分別驅(qū)動(dòng)第四相位調(diào)制器和第三相位調(diào)制器對(duì)光波進(jìn)行相位調(diào)制，這樣，就完成了對(duì)進(jìn)入微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的逆時(shí)針光的調(diào)制。
(2) 信號(hào)的解調(diào)經(jīng)過(guò)雙信號(hào)組合調(diào)制的光，通過(guò)第一環(huán)形器和第一環(huán)形器輸入微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片，形成逆時(shí)針和順時(shí)針的兩個(gè)諧振光束；經(jīng)過(guò)微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的逆時(shí)針光，通過(guò)第一環(huán)形器之后，輸出到第一光電探測(cè)器；第一光電探測(cè)器輸出和第三信號(hào)源產(chǎn)生的同步信號(hào)分別作為
第一鎖相放大器的輸入信號(hào)和參考信號(hào)，第一鎖相放大器輸出逆時(shí)針解調(diào)信號(hào)。經(jīng)過(guò)微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的順時(shí)針光，經(jīng)過(guò)第二環(huán)形器之后，
輸出到第二光電探測(cè)器；第二光電探測(cè)器輸出和第二信號(hào)源產(chǎn)生的同步信號(hào)分別作為第二鎖相放大器的輸入信號(hào)和參考信號(hào)，第二鎖相放大器輸出順時(shí)針解調(diào)信號(hào)。
(3) 陀螺信號(hào)輸出第一鎖相放大器解調(diào)輸出逆時(shí)針信號(hào)，即提取出順時(shí)針和逆時(shí)針諧振頻率偏差，經(jīng)過(guò)伺服回路，反饋到窄線寬頻率可調(diào)激光器，控制窄線寬頻率可調(diào)激光器的輸出光頻，從而使激光頻率穩(wěn)定在微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的逆時(shí)針光路諧振點(diǎn)；通過(guò)第二鎖相放大器解調(diào)提取的順時(shí)
針和逆時(shí)針諧振頻率偏差，為微型諧振式光學(xué)陀螺信號(hào)，輸出至數(shù)據(jù)記錄儀。
一種雙信號(hào)組合調(diào)制的微型諧振式光學(xué)陀螺的檢測(cè)裝置，它主要由窄線寬頻率可調(diào)激光器、隔離器、耦合器、第二相位調(diào)制器、第三相位調(diào)制器、第一信號(hào)源、第二信號(hào)源、第四信號(hào)源、第三信號(hào)源、第一鎖相放大器、第二鎖相 放大器、第一光電探測(cè)器、第二光電探測(cè)器、第一環(huán)形器、第二環(huán)形器、微型 光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片、數(shù)據(jù)記錄儀、伺服回路、第一加法器和第二加法器組成。 上述檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，包括以下歩驟
(1) 雙信號(hào)組合調(diào)制由窄線寬頻率可調(diào)激光器發(fā)出的激光經(jīng)耦合器分成功率 相等的兩束，這兩束激光分別經(jīng)過(guò)第二相位調(diào)制器和第三相位調(diào)制器迸行 相位調(diào)制。具體來(lái)說(shuō)利用第一信號(hào)源和第二信號(hào)源，分別產(chǎn)生載波抑制 調(diào)制信號(hào)U2(t)和信號(hào)檢測(cè)調(diào)制信號(hào)U"t)， U2(t)和U,(t)經(jīng)過(guò)第一加法器相 加后，驅(qū)動(dòng)第二相位調(diào)制器對(duì)光波進(jìn)行相位調(diào)制，這樣，就完成了對(duì)進(jìn)入 微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的順時(shí)針光的調(diào)制；同樣的，利用第四信號(hào)源和 第三信號(hào)源，分別產(chǎn)生載波抑制調(diào)制信號(hào)U4(t)和信號(hào)檢測(cè)調(diào)制信號(hào)U3(t)， U4(t)和U3(t)經(jīng)過(guò)第二加法器相加后，驅(qū)動(dòng)第三相位調(diào)制器對(duì)光波進(jìn)行相位 調(diào)制，這樣，就完成了對(duì)輸入微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的逆時(shí)針光的調(diào)制。
(2) 信號(hào)的解調(diào)經(jīng)過(guò)雙信號(hào)組合調(diào)制的光，通過(guò)第一環(huán)形器和第一環(huán)形器輸 入微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片，形成逆時(shí)針和順時(shí)針的兩個(gè)諧振光束；經(jīng)過(guò) 微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的逆時(shí)針光，通過(guò)第一環(huán)形器之后，輸出到第一 光電探測(cè)器；第一光電探測(cè)器輸出和第三信號(hào)源產(chǎn)生的同步信號(hào)分別作為 第一鎖相放大器的輸入信號(hào)和參考信號(hào)，第一鎖相放大器輸出逆時(shí)針解調(diào) 信號(hào)。經(jīng)過(guò)微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的順時(shí)針光，經(jīng)過(guò)第二環(huán)形器之后， 輸出到第二光電探測(cè)器;第二光電探測(cè)器輸出和第二信號(hào)源產(chǎn)生的同步信 號(hào)分別作為第二鎖相放大器的輸入信號(hào)和參考信號(hào)，第二鎖相放大器輸出 順時(shí)針解調(diào)信號(hào)。
(3) 陀螺信號(hào)輸出第一鎖相放大器解調(diào)輸出逆時(shí)針信號(hào)，即提取出順時(shí)針和 逆時(shí)針諧振頻率偏差，經(jīng)過(guò)伺服回路，反饋到窄線寬頻率可調(diào)激光器，控 制窄線寬頻率可調(diào)激光器的輸出光頻，從而使激光頻率穩(wěn)定在微型光學(xué)環(huán) 形諧振腔芯片的逆時(shí)針步路諧振點(diǎn)；通過(guò)第二鎖相放大器解調(diào)提取的順時(shí) 針和逆時(shí)針諧振頻率偏差，即為微型諧振式光學(xué)陀螺信號(hào)，輸出至數(shù)據(jù)記 錄儀。
本發(fā)明具有的有益效果
1. 本發(fā)明提供的微.型諧振式光學(xué)陀螺的檢測(cè)方法有利于微型諧振式光學(xué)陀 螺在集成光學(xué)器件上實(shí)現(xiàn)，有利于系統(tǒng)小型化；
2. 本發(fā)明提供的微型諧振式光學(xué)陀螺的檢測(cè)方法提高了微型諧振式光學(xué)陀 螺的輸出信噪比；3.本發(fā)明提供的雙信號(hào)組合調(diào)制方法很好地抑制了背向散射引起的噪聲， 降低了系統(tǒng)對(duì)調(diào)制幅度的控制精度要求，提卨了系統(tǒng)的穩(wěn)定度。


圖1是本發(fā)明的第一種雙信號(hào)組合調(diào)制的微型諧振式光學(xué)陀螺的檢測(cè)裝置 的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的第二種雙信號(hào)組合調(diào)制的微型諧振式光學(xué)陀螺的檢測(cè)裝置 的結(jié)構(gòu)示意圖3是雙頻調(diào)制后解調(diào)輸出曲線示意圖4是微型諧振式光學(xué)陀螺沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)陀螺信號(hào)輸出原理示意圖; 圖5是微型諧振式光學(xué)陀螺沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)陀螺信號(hào)輸出原理示意圖。 圖中1、窄線寬頻率可調(diào)激光器，2、隔離器，3、耦合器，4、第一相位 調(diào)制器，5、第二相位調(diào)制器，6、第四相位調(diào)制器，7、第三相位調(diào)制器，8、 第一信號(hào)源，9、第二信號(hào)源，10、第四信號(hào)源，11、第三信號(hào)源，12、第一鎖 相放大器，13、第二鎖相放大器，14、第一光電探測(cè)器，15、第二光電探測(cè)器， 16、第一環(huán)形器，17、第二環(huán)形器，18、微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片，19、微型 光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的耦合器，19、數(shù)據(jù)記錄儀，20、伺服回路，21、第一加 法器，22、第二加法器。
具體實(shí)施例方式
雙信號(hào)組合調(diào)制的理論原理如下
微型諧振式光學(xué)陀螺是基于Sagnac效應(yīng)產(chǎn)生的諧振頻率差來(lái)測(cè)量旋轉(zhuǎn)角速 度的一種新型光學(xué)傳感器，其核心敏感部件是一個(gè)無(wú)源的微型光學(xué)環(huán)形諧振腔。 由于Sagnac效應(yīng)是一種非常微弱的效應(yīng)，而諧振式光學(xué)陀螺系統(tǒng)存在背向散射、 偏振極化波動(dòng)、克爾效應(yīng)、法拉第效應(yīng)、溫度漂移等噪聲，對(duì)信號(hào)檢測(cè)來(lái)說(shuō)是 強(qiáng)噪聲背景下的弱信號(hào)，因而采用何種信號(hào)檢測(cè)技術(shù)在微型諧振式光學(xué)陀螺中 占有非常重要的地位。背向散射噪聲是RMOG最主要噪聲之一，通常采用載波 抑制的方法。為獲得高載波抑制比，經(jīng)常采用AOM來(lái)實(shí)現(xiàn)，然而AOM體積大， 不利于小型化和集成；另外可采用施加在相位調(diào)制器上的單信號(hào)調(diào)制來(lái)獲得高 載波抑制比，但這對(duì)調(diào)制幅度的控制精度往往又要求很高，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也非常困 難。本發(fā)明提供了新穎的陀螺信號(hào)檢測(cè)技術(shù)，可以抑制載波，降低背散射噪聲，大大提高信噪比；可以提高總的載波抑制比，同時(shí)也可以在一定載波抑制比下， 降低對(duì)調(diào)制幅度控制精度的要求。具體理論方法如下(舉順時(shí)針路光為例作如 下推導(dǎo))
考慮到窄線寬頻率可調(diào)激光器有限的時(shí)域相干性，激光器輸出光場(chǎng)可表示 如下
(1)式中，光波的振幅I E(t) I隨時(shí)間也有起伏，但是對(duì)頻譜的影響很小， 一般可以假定光波場(chǎng)的幅度穩(wěn)定，這對(duì)于工作在閾值以上的單模激光器來(lái)說(shuō)是
合理的。e(t)表示光波隨機(jī)變化的相位部分。考慮微型諧振式光學(xué)陀螺利用的是
窄線寬單模激光器，因此激光器輸出可以利用光波的電場(chǎng)強(qiáng)度表示為
&一郵(0 =五o exP / (2《) (2 )
其中/。=w。/2;r， /。表示激光器固有的中心頻率，五。表示激光器輸出光波 電場(chǎng)的幅度。
f/,(f)， ^W分別表示信號(hào)檢測(cè)調(diào)制信號(hào)和載波抑制調(diào)制信號(hào)，表示為 t/々)-C^sin(2;r/力，t/2(0 = "m2sin(2;r/力。這兩個(gè)信號(hào)可以分別驅(qū)動(dòng)相位調(diào)制器 (Phase Modulator, PM)(如圖1)或者相加后驅(qū)動(dòng)同一個(gè)相位調(diào)制器(如圖2)。
由此，得到的經(jīng)過(guò)雙信號(hào)組合調(diào)制后的光信號(hào)為
五p"(〖)=Vi exp j [ciV + M！ sin (叫+ M2 sin (Q力+ ( 3 )
其中，M,表示信號(hào)檢測(cè)調(diào)制信號(hào)的調(diào)制系數(shù)，M2表示載波抑制調(diào)制信號(hào)的 調(diào)制系數(shù)；Ki為激光器經(jīng)過(guò)耦合器，相位調(diào)制器的總衰減損耗；Q,， ^分別表 示調(diào)制信號(hào)的角頻率，^=27^,^=2;^; 為相位調(diào)制器的固定相移(由于不 影響整個(gè)推導(dǎo)理論，后續(xù)推導(dǎo)置其為0)。
考慮到exp(7M^in(QZ))， expC/M2sin(Q2。)分別是角頻率Q ， 02的周期函數(shù)， 它們可以展開(kāi)成傅里葉(Fourier)級(jí)數(shù)，傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)(或稱第一類貝塞爾 函數(shù)展開(kāi))的系數(shù)分別是
J" (M丄)=丄「邵(/M! sin /w^W (Q^) ( 4 )
人(A)=丄「邵(風(fēng)sin 020邵(-加Q力^ (Q/) ( 5 )
其中m， n為整數(shù)，是貝塞爾函數(shù)展開(kāi)的階數(shù)。根據(jù)上式，得到輸入微型光 學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的調(diào)制光的表達(dá)式為
9<formula>formula see original document page 10</formula>
式中K2為環(huán)形器的插入損耗。
在微型諧振式光學(xué)陀螺中，背向散射噪聲的干擾分為兩類， 一是背向反射 光本身的光強(qiáng)，二是反射光與信號(hào)光之間的干擾。為消除反射光本身光強(qiáng)的作
用，可以采取對(duì)順時(shí)針和逆時(shí)針回路施加不同頻率的調(diào)制信號(hào)來(lái)加以克服；為 克服反射光與信號(hào)光之間形成的相干光，可以采取抑制載波的方法。第一種干 擾相對(duì)來(lái)說(shuō)較易解決，而對(duì)于第二種千擾，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較困難，目前還沒(méi)有簡(jiǎn) 單可行的辦法。本發(fā)明提供的雙信號(hào)組合調(diào)制的辦法較其它抑制措施簡(jiǎn)單，并 且可行性好，利于小型化。
比較雙信號(hào)組合調(diào)制和通常采用的單信號(hào)調(diào)制的區(qū)別，式(7)左邊表示單 信號(hào)調(diào)制的輸入微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的載波，右邊表示雙信號(hào)組合調(diào)制的 輸入微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的載波(在式(6)中取m,n均為O即可得雙信號(hào) 組合調(diào)制的載波項(xiàng))
五o《,/C2^(M,)expy(叫0(單信號(hào)調(diào)制)e五^2A(^)^(M2)expJ(fiV)(雙信號(hào)調(diào)制)(7)
通過(guò)調(diào)整調(diào)制系數(shù)，理想狀態(tài)可以使得J。(M,)和J。(M2)為0，這樣就可以達(dá) 到理想的載波抑制，但是由于受到調(diào)制電壓和相位調(diào)制器半波電壓的限制，實(shí) 際中是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。若采用單信號(hào)調(diào)制，J。(MJ約在1(^量級(jí)，光場(chǎng)載波抑制比 約為-40dB，這顯然無(wú)法滿足微型諧振式光學(xué)陀螺實(shí)用化的要求；若采用雙信號(hào) 組合調(diào)制，/。(M^。(MJ約為104量級(jí)，光場(chǎng)的載波抑制比可達(dá)-80dB。以微型諧 振式光學(xué)陀螺為例，背散射干涉項(xiàng)噪聲如下公式所示
<formula>formula see original document page 10</formula>(8)
式中 為微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的反射系數(shù)；N為表示對(duì)N路進(jìn)行載 波抑制，N取O， 1， 2; AK/F為抑制載波的誤差，即光場(chǎng)載波抑制比；C為激 光真空中光速；X為激光真空中的工作波長(zhǎng)；D為微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的直 徑；L為微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的長(zhǎng)度。
取^ = 3*108附/> ,;1 = 1.55拜,"=0.025m，丄=0.079m, =0.0023，= 2，如
果沒(méi)對(duì)載波進(jìn)行抑制，那么背散射干涉項(xiàng)噪聲影響大概在5.0"03(°/"左右，若 采用單信號(hào)調(diào)制，背散射干涉項(xiàng)的影響約為0.5(。/";若采用雙信號(hào)組合調(diào)制， 可以得到背向散射干涉項(xiàng)的影響約為0.5xl(T4(。/^)，已經(jīng)將該噪聲下降到極限靈
敏度之下。與此同時(shí)，由于采用了雙信號(hào)組合調(diào)制，降低了系統(tǒng)對(duì)調(diào)制幅度控 制精度的要求，從而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定度。進(jìn)一步的，通過(guò)光場(chǎng)的疊加原理，可以得到雙信號(hào)組合調(diào)制下的系統(tǒng)傳遞 函數(shù)，包括幅度傳遞函數(shù)和相位傳遞函數(shù)
exp j.O
(<v 0)
-a,
1 —"-
1一<
(1-2)2+42 sin2
!ixp(j' arctan
.,叫+ wQ, + wQ，、 、 順
r+(re+，-(邵
&>0 + "Q+ mQ2
(9)
其中，/t表示微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的耦合器的耦合系數(shù)，K表示微型 光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的耦合器的插入損耗，q表示微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的
傳輸損耗，F(xiàn)SR表示微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的自由譜寬度(Free Spectral Range, FSR)，它是指相鄰兩個(gè)諧振頻率的間距；
(1- c
r-(rg+i ) (i一2).
W = A (1 - "c 一
雙信號(hào)組合調(diào)制的激光z經(jīng)過(guò)微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片和環(huán)形器輸出，通 過(guò)光電探測(cè)器的光電轉(zhuǎn)換作用后，輸入到鎖相放大器(Lock-InAmplifier, LIA)
中。鎖相放大器以信號(hào)源產(chǎn)生的參考信號(hào)C^/(0作為參考信號(hào)，解調(diào)輸出如下 K冊(cè)—(0 = (4 cosp, - A sin(27r/,e, sin(2;r// + 0)
=0.5f/re, (4 sin ^ — ^ cos+ 0.5C/re/(單sin(4 r+ — cos(4 r+ ^)) (10)
低通后輸出信號(hào)
經(jīng)過(guò)低通被濾除信號(hào)
式中
^戶S S豐KM)"(A)U—)co,
(咖l，)) 一①?zèng)_
A =尸￡ 2 /"(Ml)J +1(M1)^2(^){"w".m))^B("+1.m))sin(<l%( +1,m)「a>((0( ,m)))
式中/> = 2/。i 2K3， JQ=0.5C￡Q《，表示激光器輸出的光強(qiáng)的大小， ^/W = "re/sin(2;ry;, + -)， ) = o>。+ +wQ2 ， s。為真空中的介電常數(shù)，耳是光電 探測(cè)器的電壓響應(yīng)度。
考慮鎖相放大器總增益D (包括鎖相放大器的前級(jí)增益和后級(jí)低通濾波的衰減)，最后輸出的解調(diào)信號(hào)為
U) = G(4si—- 5,cos0) (11)
其中(7 = 0.51)"^。在/2 /;的前提下，可以得到等效于單信號(hào)調(diào)制的解調(diào) 信號(hào)，與此同時(shí)，根據(jù)前面的分析，又大大降低了背向散射的噪聲。圖3是雙 信號(hào)組合調(diào)制后解調(diào)輸出曲線示意圖。
應(yīng)用上述雙信號(hào)組合調(diào)制理論原理，本發(fā)明提供了一種雙信號(hào)組合調(diào)制的 微型諧振式光學(xué)陀螺的檢測(cè)裝置。
如圖1所示，該雙信號(hào)組合調(diào)制的微型諧振式光學(xué)陀螺的檢測(cè)裝置主要由窄 線寬頻率可調(diào)激光器l、隔離器2、耦合器3、第一相位調(diào)制器4、第二相位調(diào)制 器5、第四相位調(diào)制器6、第三相位調(diào)制器7、第一信號(hào)源8、第二信號(hào)源9、第 四信號(hào)源10、第三信號(hào)源11、第一鎖相放大器12、第二鎖相放大器13、第一光 電探測(cè)器14、第二光電探測(cè)器15、第一環(huán)形器16、第二環(huán)形器17、微型光學(xué)環(huán) 形諧振腔芯片18、數(shù)據(jù)記錄儀19和伺服回路20組成。
該雙信號(hào)組合調(diào)制的微型諧振式光學(xué)陀螺的檢測(cè)裝置各部件之間具體連接 方式如下窄線寬頻率可調(diào)激光器1與隔離器2、耦合器3、第一相位調(diào)制器4、 第二相位調(diào)制器5、第一環(huán)7節(jié)器16、微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片18、第二環(huán)形器 17、第三相位調(diào)制器7和第四相位調(diào)制器6依次相連；第四相位調(diào)制器6與耦合 器3相連；第一信號(hào)源8與第一相位調(diào)制器4相連；第二信號(hào)源9與第二相位調(diào) 制器5相連；第三信號(hào)源11與第三相位調(diào)制器7相連；第四信號(hào)源IO與第四相 位調(diào)制器6相連；第一環(huán)形器16與第一光電探測(cè)器14相連；第二環(huán)形器17與 第二光電探測(cè)器15相連；第一鎖相放大器12的參考端與第三信號(hào)源11相連， 輸入端與第一光電探測(cè)器14相連，輸出端與伺服回路20相連。第二鎖相放大器 13的參考端與第二信號(hào)源9相連，輸入端與第二光電探測(cè)器15相連，輸出端與 數(shù)據(jù)記錄儀19相連；伺服回路20與窄線寬頻率可調(diào)激光器1相連。
需要指出的是，該實(shí)施例中雖然只應(yīng)用了4個(gè)信號(hào)源第一信號(hào)源8、第二 信號(hào)源9、第四信號(hào)源10和第三信號(hào)源11，但是信號(hào)源不一定只是4個(gè)。為了 完成調(diào)制和噪聲抑制功能，J;述4個(gè)信號(hào)源是基本的，為了增加載波抑制比或 為了降低控制精度，還可以增加n個(gè)載波抑制信號(hào)，n可以是1， 2， 3……，相 應(yīng)的，在本實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在第二相位調(diào)制器5和第三相位調(diào)制器7之前增加 若干個(gè)相位調(diào)制器以及與其相連的信號(hào)源，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易 見(jiàn)的，也就是說(shuō)，在本實(shí)施例的基礎(chǔ)上作出的上述改動(dòng)，都應(yīng)該落入本發(fā)明相應(yīng) 的權(quán)利要求保護(hù)范圍內(nèi)。 '
上述雙信號(hào)組合調(diào)制的微型諧振式光學(xué)陀螺的檢測(cè)方法包括以下步驟1、 雙信號(hào)組合調(diào)制
由窄線寬頻率可調(diào)激光器1發(fā)出的激光經(jīng)耦合器3分成功率相等的兩束， 這兩束激光分別經(jīng)過(guò)第一相位調(diào)制器4，第二相位調(diào)制器5和第三相位調(diào)制器7， 第四相位調(diào)制器6進(jìn)行相位調(diào)制；具體來(lái)說(shuō)，利用第一信號(hào)源8和第二信號(hào)源9， 分別產(chǎn)生載波抑制調(diào)制信號(hào)U2(t)和信號(hào)檢測(cè)調(diào)制信號(hào)U"t)，并分別驅(qū)動(dòng)第一相 位調(diào)制器4和第二相位調(diào)制器5對(duì)光波進(jìn)行相位調(diào)制，這樣，就完成了對(duì)進(jìn)入 微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片18的順時(shí)針光的調(diào)制；同樣的，利用第四信號(hào)源10 和第三信號(hào)源11，分別產(chǎn)生載波抑制調(diào)制信號(hào)U4(t)和信號(hào)檢測(cè)調(diào)制信號(hào)U3(t)， 并分別驅(qū)動(dòng)第四相位調(diào)制器6和第三相位調(diào)制器7對(duì)光波進(jìn)行相位調(diào)制，這樣， 就完成了對(duì)進(jìn)入微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片18的逆時(shí)針光的調(diào)制。
其中，作為信號(hào)檢測(cè)調(diào)制信號(hào)的U"t)和U3(t)為正弦波調(diào)制信號(hào)，作為載波
抑制調(diào)制信號(hào)的U2(t)和U4(t)可以為正弦波信號(hào)，也可以為三角波，鋸齒波，方
波等信號(hào)。Ui(t) 、 u2(t)、 U3(t)和U4(t)的頻率互不相同且互質(zhì)，并且U,(t)和U3(t)
的頻率均大于U2(t)和U4(t)的頻率；U2(t)和U4(t)的幅度調(diào)整至調(diào)制系數(shù)為2.40,
U2(t)和U4(t)的幅度可以根據(jù)實(shí)際的背散射噪聲和信號(hào)大小在調(diào)制系數(shù)為2.40附 近調(diào)整。
2、 信號(hào)的解調(diào)
經(jīng)過(guò)雙信號(hào)組合調(diào)制的光，通過(guò)第一環(huán)形器16和第一環(huán)形器17輸入微型 光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片18，形成逆時(shí)針和順時(shí)針的兩個(gè)諧振光束；經(jīng)過(guò)微型光學(xué) 環(huán)形諧振腔芯片18的逆時(shí)針光，通過(guò)第一環(huán)形器16之后，輸出到第一光電探 測(cè)器14;第一光電探測(cè)器14輸出和第三信號(hào)源11產(chǎn)生的同步信號(hào)分別作為第 一鎖相放大器12的輸入信號(hào)和參考信號(hào)，第一鎖相放大器12輸出逆時(shí)針解調(diào) 信號(hào)。經(jīng)過(guò)微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片18的順時(shí)針光，經(jīng)過(guò)第二環(huán)形器17之后， 輸出到第二光電探測(cè)器15;第二光電探測(cè)器15輸出和第二信號(hào)源9產(chǎn)生的同 步信號(hào)分別作為第二鎖相放大器13的輸入信號(hào)和參考信號(hào)，第二鎖相放大器 13輸出順時(shí)針解調(diào)信號(hào)。
3、 陀螺信號(hào)輸出
第一鎖相放大器12解調(diào)輸出逆時(shí)針信號(hào)，即提取出順時(shí)針和逆時(shí)針諧振頻 率偏差，經(jīng)過(guò)伺服回路20，反饋到窄線寬頻率可調(diào)激光器1，控制窄線寬頻率 可調(diào)激光器1的輸出光頻，從而使激光頻率穩(wěn)定在微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片18 的逆時(shí)針光路諧振點(diǎn)；通過(guò)第二鎖相放大器13解調(diào)提取的順時(shí)針和逆時(shí)針諧振 頻率偏差，為微型諧振式光學(xué)陀螺信號(hào)，輸出至數(shù)據(jù)記錄儀19。'
微型諧振式光學(xué)陀螺沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)陀螺信號(hào)輸出原理如圖4所示，
13微型諧振式光學(xué)陀螺沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)陀螺信號(hào)輸出原理如圖5所示。
根據(jù)雙信號(hào)組合調(diào)制的理論原理，本發(fā)明還提出了另一種雙信號(hào)組合調(diào)制的 微型諧振式光學(xué)陀螺的檢測(cè)裝置。
如圖2所示，該雙信號(hào)組合調(diào)制的微型諧振式光學(xué)陀螺的檢測(cè)裝置主要由 窄線寬頻率可調(diào)激光器l、隔離器2、耦合器3、第二相位調(diào)制器5、第三相位 調(diào)制器7、第一信號(hào)源8、第二信號(hào)源9、第四信號(hào)源IO、第三信號(hào)源ll、第一 鎖相放大器12、第二鎖相放大器13、第一光電探測(cè)器14、第二光電探測(cè)器15、 第一環(huán)形器16、第二環(huán)形器17、微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片18、數(shù)據(jù)記錄儀19、 伺服回路20、第一加法器21和第二加法器22組成。
該雙信號(hào)組合調(diào)制的微型諧振式光學(xué)陀螺的檢測(cè)裝置各部件之間具體連接 方式如下窄線寬頻率可調(diào)激光器1與隔離器2、耦合器3、第二相位調(diào)制器5、 第一環(huán)形器16、微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片18、第二環(huán)形器17和第三相位調(diào)制 器7依次相連，第三相位調(diào)制器7與耦合器3相連；第一加法器21與第二相位 調(diào)制器5相連；第二加法器22與第三相位調(diào)制器7相連；第一信號(hào)源8和第二 信號(hào)源9分別與第一加法器21相連；第四信號(hào)源10和第三信號(hào)源11分別與第 二加法器22相連；第一環(huán)形器16與第一光電探測(cè)器14相連；第二環(huán)形器17
與第二光電探測(cè)器15相連;第一鎖相放大器12的參考端與第三信號(hào)源11相連，
輸入端與第一光電探測(cè)器14相連接，輸出端與伺服回路20相連。第二鎖相放 大器13的參考端與第二信號(hào)源9相連，輸入端與第二光電探測(cè)器15相連接， 輸出端與數(shù)據(jù)記錄儀19相連；伺服回路20與窄線寬頻率可調(diào)激光器1相連。 上述雙信號(hào)組合調(diào)制的微型諧振式光學(xué)陀螺的檢測(cè)方法包括以下步驟
1、 雙信號(hào)組合調(diào)制
由窄線寬頻率可調(diào)激光器1發(fā)出的激光經(jīng)耦合器3分成功率相等的兩束， 這兩束激光分別經(jīng)過(guò)第二相位調(diào)制器5和第三相位調(diào)制器7進(jìn)行相位調(diào)制；具 體來(lái)說(shuō)，利用第一信號(hào)源8和第二信號(hào)源9，分別產(chǎn)生載波抑制調(diào)制信號(hào)U2(t) 和信號(hào)檢測(cè)調(diào)制信號(hào)UKt)， U"t)和U"t)經(jīng)過(guò)第一加法器21相加后，驅(qū)動(dòng)第二 相位調(diào)制器5對(duì)光波進(jìn)行相位調(diào)制，這樣，就完成了對(duì)進(jìn)入微型光學(xué)環(huán)形諧振 腔芯片18的順時(shí)針光的調(diào)制；同樣的，利用第四信號(hào)源10和第三信號(hào)源11，
分別產(chǎn)生載波抑制調(diào)制信號(hào)U4(t)和信號(hào)檢測(cè)調(diào)制信號(hào)U3(t)， U4(t)和U3(t)經(jīng)過(guò)第
二加法器22相加后，驅(qū)動(dòng)第三相位調(diào)制器7對(duì)光波進(jìn)行相位調(diào)制，這樣，就完 成了對(duì)輸入微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片18的逆時(shí)針光的調(diào)制。
其中，作為信號(hào)檢測(cè)調(diào)制信號(hào)的U"t)和U3(t)為正弦波調(diào)制信號(hào)，作為載波抑制調(diào)制信號(hào)的U2(t)和U4(t)可以為正弦波信號(hào)，也可以為三角波，鋸齒波，方 波等信號(hào).U,(t) 、 U2(t)、 U3(t)和U4(t)的頻率互不相同且互質(zhì)，并且U,(t)和U3(t) 的頻率均大于U"t)和U4(t)的頻率；U2(t)和U4(t)的幅度調(diào)整至調(diào)制系數(shù)為2.40，
U2(t)和U4(t)的幅度可以根據(jù)實(shí)際的背散射噪聲和信號(hào)大小在調(diào)制系數(shù)為2.40附 近調(diào)整；
2、 信號(hào)的解調(diào)
經(jīng)過(guò)雙信號(hào)組合調(diào)制的光，通過(guò)第一環(huán)形器16和第一環(huán)形器17輸入微型 光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片18，形成逆時(shí)針和順時(shí)針的兩個(gè)諧振光束；經(jīng)過(guò)微型光學(xué) 環(huán)形諧振腔芯片18的逆時(shí)針光，通過(guò)第一環(huán)形器16之后，輸出到第一光電探 測(cè)器14;第一光電探測(cè)器14輸出和第三信號(hào)源11產(chǎn)生的同步信號(hào)分別作為第 一鎖相放大器12的輸入信號(hào)和參考信號(hào)，第一鎖相放大器12輸出逆時(shí)針解調(diào) 信號(hào)。經(jīng)過(guò)微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片18的順時(shí)針光，經(jīng)過(guò)第二環(huán)形器17之后， 輸出到第二光電探測(cè)器15;第二光電探測(cè)器15輸出和第二信號(hào)源9產(chǎn)生的同步 信號(hào)分別作為第二鎖相放大器13的輸入信號(hào)和參考信號(hào)，第二鎖相放大器13 輸出順時(shí)針解調(diào)信號(hào)。
3、 陀螺信號(hào)輸出
第一鎖相放大器12解調(diào)輸出逆時(shí)針信號(hào)，.即提取出順時(shí)針和逆時(shí)針諧振頻 率偏差，經(jīng)過(guò)伺服回路20，反饋到窄線寬頻率可調(diào)激光器1，控制窄線寬頻率 可調(diào)激光器1的輸出光頻，從而使激光頻率穩(wěn)定在微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片18 的逆時(shí)針光路諧振點(diǎn)；通過(guò)第二鎖相放大器13解調(diào)提取的順時(shí)針和逆時(shí)針諧振 頻率偏差，即為微型諧振式光學(xué)陀螺信號(hào)，輸出至數(shù)據(jù)記錄儀19。
微型諧振式光學(xué)陀螺沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)陀螺信號(hào)輸出原理如圖4所示， 微型諧振式光學(xué)陀螺沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)陀螺信號(hào)輸出原理如圖5所示。
權(quán)利要求
1. 一種雙信號(hào)組合調(diào)制的微型諧振式光學(xué)陀螺的檢測(cè)裝置，其特征在于，它主要由窄線寬頻率可調(diào)激光器(1)、隔離器(2)、耦合器(3)、第一相位調(diào)制器(4)、第二相位調(diào)制器(5)、第四相位調(diào)制器(6)、第三相位調(diào)制器(7)、第一信號(hào)源(8)、第二信號(hào)源(9)、第四信號(hào)源(10)、第三信號(hào)源(11)、第一鎖相放大器(12)、第二鎖相放大器(13)、第一光電探測(cè)器(14)、第二光電探測(cè)器(15)、第一環(huán)形器(16)、第二環(huán)形器(17)、微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片(18)、數(shù)據(jù)記錄儀(19)和伺服回路(20)組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述檢測(cè)裝置，其特征在于，所述窄線寬頻率可調(diào)激光器(l)與隔離器(2)、耦合器(3)、第一相位調(diào)制器(4)、第二相位調(diào)制器(5)、第一環(huán)形器(16)、微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片(18)、第二環(huán)形器(17)、第三相位調(diào)制器(7)和第四相位調(diào)制器(6)依次相連。第四相位調(diào)制器(6)與耦合器(3)相連；第一信號(hào)源(8)與第一相位調(diào)制器(4)相連；第二信號(hào)源(9)與第二相位調(diào)制器(5)相連；第三信號(hào)源(11)與第三相位調(diào)制器(7)相連；第四信號(hào)源(10)與第四相位調(diào)制器(6)相連；第一環(huán)形器(16)與第一光電探測(cè)器(14)相連；第二環(huán)形器(17)與第二光電探測(cè)器(15)相連。第一鎖相放大器(12)的參考端與第三信號(hào)源(11)相連，輸入端與第一光電探測(cè)器(14)相連，輸出端與伺服回路(20)相連。第二鎖相放大器(13)的參考端與第二信號(hào)源(9)相連，輸入端與第二光電探測(cè)器(15)相連，輸出端與數(shù)據(jù)記錄儀(19)相連。伺服回路(20)與窄線寬頻率可調(diào)激光器(1)相連。
3. —種應(yīng)用權(quán)利要求2所述檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟:(1) 雙信號(hào)組合調(diào)制由窄線寬頻率可調(diào)激光器發(fā)出的激光經(jīng)耦合器分成功率相等的兩束，這兩束激光分別經(jīng)過(guò)第一相位調(diào)制器、第二相位調(diào)制器和第三相位調(diào)制器、第四相位調(diào)制器進(jìn)行相位調(diào)制。具體來(lái)說(shuō)利用第一信號(hào)源和第二信號(hào)源，分別產(chǎn)生載波抑制調(diào)制信號(hào)U2(t)和信號(hào)檢測(cè)調(diào)制信號(hào)U"t)，并分別驅(qū)動(dòng)第一相位調(diào)制器和第二相位調(diào)制器對(duì)光波進(jìn)行相位調(diào)制，這樣，就完成了對(duì)進(jìn)入微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的順時(shí)針光的調(diào)制。同樣的，利用第四信號(hào)源和第三信號(hào)源，分別產(chǎn)生載波抑制調(diào)制信號(hào)U4(t)和信號(hào)檢測(cè)調(diào)制信號(hào)U3(t)，并分別驅(qū)動(dòng)第四相位調(diào)制器和第三相位調(diào)制器對(duì)光波進(jìn)行相位調(diào)制，這樣，就完成了對(duì)進(jìn)入微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的逆時(shí)針光的調(diào)制。(2) 信號(hào)的解調(diào)經(jīng)過(guò)雙信號(hào)組合調(diào)制的光，通過(guò)第一環(huán)形器和第一環(huán)形器輸入微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片，形成逆時(shí)針和順時(shí)針的兩個(gè)諧振光束；經(jīng)過(guò)微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的逆時(shí)針光，通過(guò)第一環(huán)形器之后，輸出到第一光電探測(cè)器；第一光電探測(cè)器輸出和第三信號(hào)源產(chǎn)生的同步信號(hào)分別作為第一鎖相放大器的輸入信號(hào)和參考信號(hào)，第一鎖相放大器輸出逆時(shí)針解調(diào)信號(hào)。經(jīng)過(guò)微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的順時(shí)針光，經(jīng)過(guò)第二環(huán)形器之后，輸出到第二光電探測(cè)器；第二光電探測(cè)器輸出和第二信號(hào)源產(chǎn)生的同步信號(hào)分別作為第二鎖相放大器的輸入信號(hào)和參考信號(hào)，第二鎖相放大器輸出順時(shí)針解調(diào)信號(hào)。(3)陀螺信號(hào)輸出第一鎖相放大器解調(diào)輸出逆時(shí)針信號(hào)，即提取出順時(shí)針和逆時(shí)針諧振頻率偏差，經(jīng)過(guò)伺服回路，反饋到窄線寬頻率可調(diào)激光器，控制窄線寬頻率可調(diào)激光器的輸出光頻，從而使激光頻率穩(wěn)定在微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的逆時(shí)針光路諧振點(diǎn)；通過(guò)第二鎖相放大器解調(diào)提取的順時(shí)針和逆時(shí)針諧振頻率偏差，為微型諧振式光學(xué)陀螺信號(hào)，輸出至數(shù)據(jù)記錄儀。
4. 一種雙信號(hào)組合調(diào)制的微型諧振式光學(xué)陀螺的檢測(cè)裝置，其特征在于，它主要由窄線寬頻率可調(diào)激光器(1)、隔離器(2)、耦合器(3)、第二相位調(diào)制器(5)、第三相位調(diào)制器(7)、第一信號(hào)源(8)、第二信號(hào)源(9)、第四信號(hào)源(10)、第三信號(hào)源(11)、第一鎖相放大器(12)、第二鎖相放大器(13)、第一光電探測(cè)器(14)、第二光電探測(cè)器(15)、第一環(huán)形器(16)、第二環(huán)形器(17)、微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片(18)、數(shù)據(jù)記錄儀(19)、伺服回路(20)、第一加法器(21)和第二加法器(22)組成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述檢測(cè)裝置，其特征在于，所述窄線寬頻率可調(diào)激光器(l)與隔離器(2)、耦合器(3)、第二相位調(diào)制器(5)、第一環(huán)形器(16)、微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片(18)、第二環(huán)形器(17)和第三相位調(diào)制器(7)依次相連，第三相位調(diào)制器(7)與耦合器(3)相連。第一加法器(21)與第二相位調(diào)制器(5)相連；第二加法器(22)與第三相位調(diào)制器(7)相連；第一信號(hào)源(8)和第二信號(hào)源(9)分別與第一加法器(21)相連；第四信號(hào)源(io)和第三信號(hào)源(11)分別與第二加法器(22)相連；第一環(huán)形器(16)與第一光電探測(cè)器(14)相連；第二環(huán)形器(17)與第二光電探測(cè)器(15)相連。第一鎖相放大器(12)的參考端與第三信號(hào)源(11)相連，輸入端與第一光電探測(cè)器(14)相連接，輸出端與伺服回路(20)相連。第二鎖相放大器(13)的參考端與第二信號(hào)源(9)相連，輸入端與第二光電探測(cè)器(15)相連接，輸出端與數(shù)據(jù)記錄儀(19)相連。伺服回路(20)與窄線寬頻率可調(diào)激光器(1)相連。
6. —種應(yīng)用權(quán)利要求5所述檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟(1) 雙信號(hào)組合調(diào)制由窄線寬頻率可調(diào)激光器發(fā)出的激光經(jīng)耦合器分成功率 相等的兩束，這兩束激光分別經(jīng)過(guò)第二相位調(diào)制器和第三相位調(diào)制器進(jìn)行 相位調(diào)制。具體來(lái)說(shuō)利用第一信號(hào)源和第二信號(hào)源，分別產(chǎn)生載波抑制 調(diào)制信號(hào)IMt)和信號(hào)檢測(cè)調(diào)制信號(hào)U"t)， U"t)和U"t)經(jīng)過(guò)第一加法器相 加后，驅(qū)動(dòng)第二相位調(diào)制器對(duì)光波進(jìn)行相位調(diào)制，這樣，就完成了對(duì)進(jìn)入微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的順時(shí)針光的調(diào)制；同樣的，利用第四信號(hào)源和第三信號(hào)源，分別產(chǎn)生載波抑制調(diào)制信號(hào)U4(t)和信號(hào)檢測(cè)調(diào)制信號(hào)U3(t)， U"t)和U3(t)經(jīng)過(guò)第二加法器相加后，驅(qū)動(dòng)第三相位調(diào)制器對(duì)光波進(jìn)行相位調(diào)制，這樣，就完成了對(duì)輸入微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的逆時(shí)針光的調(diào)制。(2) 信號(hào)的解調(diào)經(jīng)過(guò)雙信號(hào)組合調(diào)制的光，通過(guò)第一環(huán)形器和第一環(huán)形器輸 入微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片，形成逆時(shí)針和順時(shí)針的兩個(gè)諧振光束；經(jīng)過(guò)微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的逆時(shí)針光，通過(guò)第一環(huán)形器之后，輸出到第一光電探測(cè)器；第一光電探測(cè)器輸出和第三信號(hào)源產(chǎn)生的同步信號(hào)分別作為 第一鎖相放大器的輸入信號(hào)和參考信號(hào)，第一鎖相放大器輸出逆時(shí)針解調(diào) 信號(hào)。經(jīng)過(guò)微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的順時(shí)針光，經(jīng)過(guò)第二環(huán)形器之后， 輸出到第二光電探測(cè)器；第二光電探測(cè)器輸出和第二信號(hào)源產(chǎn)生的同步信 號(hào)分別作為第二鎖相放大器的輸入信號(hào)和參考信號(hào)，第二鎖相放大器輸出 順時(shí)針解調(diào)信號(hào)。(3) 陀螺信號(hào)輸出第一鎖相放大器解調(diào)輸出逆時(shí)針信號(hào)，即提取出順時(shí)針和逆時(shí)針諧振頻率偏差，經(jīng)過(guò)伺服回路，反饋到窄線寬頻率可調(diào)激光器，控 制窄線寬頻率可調(diào)激光器的輸出光頻，從而使激光頻率穩(wěn)定在微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的逆時(shí)針光路諧振點(diǎn)；通過(guò)第二鎖相放大器解調(diào)提取的順時(shí) 針和逆時(shí)針諧振頻率偏差，即為微型諧振式光學(xué)陀螺信號(hào)，輸出至數(shù)據(jù)記 錄儀。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種雙信號(hào)組合調(diào)制的微型諧振式光學(xué)陀螺的檢測(cè)裝置及方法，本發(fā)明首先對(duì)輸入到微型光學(xué)環(huán)形諧振腔芯片的激光進(jìn)行雙信號(hào)組合調(diào)制，并同步的對(duì)微型光學(xué)環(huán)形諧振腔的順時(shí)針和逆時(shí)針輸出信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，其中一路解調(diào)信號(hào)經(jīng)過(guò)伺服回路去控制激光器頻率，使得激光器輸出光頻率跟蹤鎖定在這一路諧振頻率上；另外一路解調(diào)提取兩路諧振頻率差作為陀螺信號(hào)輸出。本發(fā)明有利于微型諧振式光學(xué)陀螺在集成光學(xué)器件上實(shí)現(xiàn)，有利于系統(tǒng)小型化；提高了微型諧振式光學(xué)陀螺的輸出信噪比，很好地抑制了背向散射引起的噪聲；同時(shí)降低了系統(tǒng)對(duì)調(diào)制幅度的控制精度要求，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定度。
文檔編號(hào)G01C19/64GK101464151SQ20091009520
公開(kāi)日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2009年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月5日
發(fā)明者慧 毛, 金仲和, 馬慧蓮 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)