基于尾纖匹配的差分雙干涉式光纖陀螺偏振非互易誤差抑制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于尾纖匹配的差分雙干涉式光纖陀螺偏振非互易誤差抑制方法。本方法首先將光纖熔接點(diǎn)和耦合器作為節(jié)點(diǎn)，對(duì)差分雙干涉式光纖陀螺光路上的尾纖與光纖進(jìn)行分段標(biāo)識(shí)，并獲得寬譜光源去相干長(zhǎng)度；其次獲取兩路陀螺主波列、一次及二次偏振交叉耦合波列的幅值及相位；然后將在陀螺輸出端具有相同偏振態(tài)的波列的相位進(jìn)行兩兩相減，獲取相位差；最后將相位差轉(zhuǎn)換為光程差，構(gòu)造不等式組，使得主波間滿足相干條件，主波與耦合波列間、耦合波列與耦合波列間滿足去相干條件，根據(jù)不等式組調(diào)整各段光纖和尾纖的長(zhǎng)度。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了差分雙干涉式光纖陀螺偏振非互易誤差的有效抑制，提高了差分雙干涉式光纖陀螺的檢測(cè)精度。
【專利說(shuō)明】基于尾纖匹配的差分雙干涉式光纖陀螺偏振非互易誤差抑
制方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光纖陀螺【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種基于尾纖匹配的差分雙干涉式光纖陀螺偏振非互易誤差抑制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖陀螺作為發(fā)展極為迅速的一種新型慣性角速度傳感器，以其特有的技術(shù)和性能優(yōu)勢(shì)，如全固態(tài)結(jié)構(gòu)、可靠性高、壽命長(zhǎng)；啟動(dòng)速度快，響應(yīng)時(shí)間短；測(cè)量范圍大，動(dòng)態(tài)范圍寬；抗沖擊、振動(dòng)，耐化學(xué)腐蝕；體積小、重量輕、成本低；適合大批量生產(chǎn)等，已經(jīng)廣泛用于各領(lǐng)域。
[0003]國(guó)際上通用的光纖陀螺形式為單干涉式，即利用一套光路(一個(gè)保偏光纖環(huán))的快軸或者慢軸實(shí)現(xiàn)SAGNAC干涉儀，通過(guò)分別按照順時(shí)針(CW)、逆時(shí)針(CCW)傳播的兩束主波列之間的干涉來(lái)解算載體轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致的SAGNAC相移。這種干涉儀雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是隨著光纖陀螺應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，其體積、重量與精度之間的矛盾日益突出，以現(xiàn)有的技術(shù)和工藝水平，在維持精度的前提下，進(jìn)一步減小體積、重量很難實(shí)現(xiàn)突破，反之亦然。
[0004]差分雙干涉式光纖陀螺是在一套光路(一個(gè)保偏光纖環(huán))中，利用其快軸和慢軸分別實(shí)現(xiàn)一個(gè)SAGNAC干涉儀，這兩路干涉儀的輸出呈現(xiàn)差分形式，經(jīng)過(guò)差分解算以后，SAGNAC效應(yīng)得到加倍。由于光路系統(tǒng)中無(wú)起偏器，且同時(shí)利用保偏光纖的兩個(gè)偏振態(tài)，使得兩路干涉儀的偏振態(tài)相互影響，一方面增加了其偏振非互易誤差的幅值，另一方面增大了偏振非互易誤差的復(fù)雜度，使其產(chǎn)生機(jī)理不同于傳統(tǒng)光纖陀螺。由于偏振非互易誤差隨溫度變化呈現(xiàn)波動(dòng)性，嚴(yán)重影響了陀螺的實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決上述由于偏振非互易誤差隨溫度變化呈現(xiàn)波動(dòng)性，從而影響陀螺實(shí)際應(yīng)用的問(wèn)題，提出一種基于尾纖匹配的差分雙干涉式光纖陀螺偏振非互易誤差抑制方法。
[0006]本發(fā)明的基于尾纖匹配的差分雙干涉式光纖陀螺偏振非互易誤差抑制方法，包括如下步驟:
[0007]步驟1:將光纖熔接點(diǎn)和耦合器作為節(jié)點(diǎn)，對(duì)差分雙干涉式光纖陀螺光路上的尾纖與光纖進(jìn)行分段標(biāo)識(shí)，每相鄰的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間一段尾纖或光纖做一個(gè)標(biāo)識(shí)；獲得寬譜光源去相干長(zhǎng)度Ldc；
[0008]步驟2:獲取兩路陀螺主波列的幅值和相位，獲取兩路陀螺產(chǎn)生一次及二次偏振交叉耦合波列的幅值及相位；
[0009]步驟3:將在陀螺輸出端具有相同偏振態(tài)的波列的相位進(jìn)行兩兩相減，獲取相位差;
[0010]對(duì)于某路陀螺，陀螺的主波列、產(chǎn)生的二次偏振交叉耦合波列以及另一路陀螺產(chǎn)生的一次偏振交叉耦合波列具有相同偏振態(tài)，將其中具有相同偏振態(tài)的任意兩個(gè)波列的相位相減獲取相位差，獲取該路陀螺的一組相位差；
[0011]步驟4:將步驟3獲得的相位差轉(zhuǎn)換為光程差；
[0012]步驟5:構(gòu)造不等式組，使得主波間滿足相干條件，主波與耦合波列間、耦合波列與耦合波列間滿足去相干條件，根據(jù)不等式組調(diào)整各段光纖和尾纖的長(zhǎng)度。
[0013]所述的不等式組表示如下:
[0014]AO
【權(quán)利要求】
1.一種基于尾纖匹配的差分雙干涉式光纖陀螺偏振非互易誤差抑制方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1:將光纖熔接點(diǎn)和耦合器作為節(jié)點(diǎn)，對(duì)差分雙干涉式光纖陀螺光路上的尾纖與光纖進(jìn)行分段標(biāo)識(shí)，每相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的一段尾纖或光纖做一個(gè)標(biāo)識(shí)；獲得寬譜光源去相干長(zhǎng)度Ld。； 步驟2:獲取兩路陀螺主波列的幅值和相位，獲取兩路陀螺產(chǎn)生的一次及二次偏振交叉耦合波列的幅值及相位； 步驟3:將在陀螺輸出端具有相同偏振態(tài)的波列的相位進(jìn)行兩兩相減，獲取相位差； 對(duì)于某路陀螺，陀螺的主波列、產(chǎn)生的二次偏振交叉耦合波列以及另一路陀螺產(chǎn)生的一次偏振交叉耦合波列具有相同偏振態(tài)，將其中具有相同偏振態(tài)的任意兩列波列的相位相減獲取相位差； 步驟4:將相位差轉(zhuǎn)換為光程差； 步驟6:構(gòu)造不等式組，使得主波間滿足相干條件，主波與耦合波列間、耦合波列與耦合波列間滿足去相干條件，根據(jù)不等式組調(diào)整各段光纖和尾纖的長(zhǎng)度； 所述的不等式組表示如下: AOPD1Jadc;
Δ 0PDp； q >Ldc, ,l^pi^n, l^qi^n,且p 古 q, p=l 時(shí) q 古 2，p=2 時(shí) q 古 I ; 其中，Δ OPDp q表示第ρ個(gè)波列和第q個(gè)波列的光程差，Δ OPD1 2表示兩主波的光程差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于尾纖匹配的差分雙干涉式光纖陀螺偏振非互易誤差抑制方法，其特征在于，所述的步驟4中，依據(jù)下面公式將相位差轉(zhuǎn)換為光程差:
【文檔編號(hào)】G01C19/72GK103868507SQ201410098246
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月17日
【發(fā)明者】徐小斌, 安明花, 滕飛, 張祖琛, 宋凝芳, 金靖, 張春熹 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)