基于光纖耦合器相位偏置的光纖陀螺儀的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了基于光纖耦合器相位偏置的光纖陀螺儀，包括光源，光纖分支器，第一環(huán)行器，第二環(huán)行器，光探測(cè)器，光纖耦合器，光纖環(huán)。光源的第一部分光波依次通過(guò)第一環(huán)行器、光纖耦合器第一端口、光纖環(huán)、從光纖環(huán)出來(lái)進(jìn)入光纖耦合器第三端口、第一環(huán)行器、光探測(cè)器；光源的第二部分光波依次通過(guò)第二環(huán)行器、光纖耦合器器的第二端口、光纖環(huán)、光纖耦合器第三端口；光纖耦合器的第三、第四端口與光纖環(huán)連接，第一環(huán)行器的第二端口與第一光探測(cè)器相連接。光探測(cè)器第二端口作為輸出。本發(fā)明光纖陀螺儀利用光纖耦合器產(chǎn)生相位偏置調(diào)制，具有靈敏度高，旋轉(zhuǎn)方向可確定等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于光纖耦合器相位偏置的光纖陀螺儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光信息【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于光纖耦合器相位調(diào)制的光纖陀螺儀。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖傳感技術(shù)是一種以光波為載體、光纖為媒質(zhì),感知和傳輸外界被測(cè)信號(hào)的新型傳感技術(shù)。光纖陀螺是光纖傳感領(lǐng)域最重要的成就之一。隨著光纖技術(shù)在光通信、光纖傳感和光信息處理方面的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，光纖陀螺的發(fā)展也引起了科研工作者的廣泛關(guān)注。光纖陀螺是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、精度較高的全固態(tài)慣性器件。光纖陀螺的作用是能夠通過(guò)測(cè)量?jī)墒獠ǖ南辔徊罨蛘哳l差來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)角速度或角位移的測(cè)量?；诠饫w耦合器相位調(diào)制的光纖陀螺儀不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)角速度的測(cè)量，同時(shí)還具有在低轉(zhuǎn)速時(shí)的高精度的特點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)其它光纖陀螺儀的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種基于光纖耦合器相位調(diào)制的光纖陀螺儀，具有靈敏度高，旋轉(zhuǎn)方向可確定等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于全光通信系統(tǒng)技術(shù)中的應(yīng)用。
[0004]本發(fā)明米取以下技術(shù)方案:基于光纖I禹合器相位偏置的光纖陀螺儀，包括光源，光纖分支器，第一環(huán)行器，第二環(huán)行器，光探測(cè)器，光纖耦合器和光纖環(huán)。光源與光纖分支器的第一端口連接，光纖分支器的第二端口與第一環(huán)行器的第一端口連接，第一環(huán)行器的第二端口與第一光探測(cè)器的第一端口連接，第一環(huán)行器的第三端口與光纖耦合器的第一端口連接。光纖分支器的第三端口與第二環(huán)行器的第一端口連接，第二環(huán)行器的第三端口與光纖耦合器的第二端口連接，光纖耦合器的第三端口與光纖環(huán)的第一端口連接，光纖耦合器的第四端口與光纖環(huán)的第二端口連接。
[0005]優(yōu)選的，光纖分支器的第二端口為50%端口，第三端口為50%端口。
[0006]優(yōu)選的，光纖耦合器的交叉耦合系數(shù)為樣。
[0007]本發(fā)明的特點(diǎn)是利用光纖分支器將光源的光波分成兩個(gè)相同的光波輸入到在光纖率禹合器的第一輸入端口和第二輸入端口，并且在稱(chēng)合器前端加入環(huán)行器以確保光的正確流向。通過(guò)光纖耦合器對(duì)光波進(jìn)行相位調(diào)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)角速度的測(cè)量功能。
[0008]本發(fā)明利用兩束光波，一起進(jìn)入光纖耦合器，由于相位調(diào)制的作用，引起耦合器中傳輸?shù)墓獾南辔蛔兓俳?jīng)由光纖環(huán)，由于薩格納克效應(yīng)，產(chǎn)生相位差，即薩格納克相移。在由光纖耦合器的第三、第四端口輸入到光纖耦合器，進(jìn)行二次相位調(diào)制，從而對(duì)輸出光進(jìn)行了相位偏置作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)低旋轉(zhuǎn)角速度測(cè)量的功能。
[0009]本發(fā)明全光邏輯器具有靈敏度高，旋轉(zhuǎn)方向可確定等優(yōu)點(diǎn)，特別適合慣性導(dǎo)航和測(cè)量方面的應(yīng)用。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0010]圖1為基于光纖耦合器相位偏置光纖陀螺儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為探測(cè)光強(qiáng)隨薩格納克相移變化的光纖陀螺儀特性曲線，圖2中薩格納克相移范圍-3/ — 3jt。
[0012]圖3為在低轉(zhuǎn)速下，即薩格納克相移近似為零時(shí)，光纖陀螺儀靈敏度即探測(cè)光強(qiáng)對(duì)薩格納克相移導(dǎo)數(shù)隨耦合器系數(shù)的變化曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0014]如圖1所示，本實(shí)施例基于耦合器相位偏置的光纖陀螺儀，包括光源1-1，光纖分支器2-1,第一環(huán)行器3-1,第二環(huán)行器3-2,光探測(cè)器4-1,光纖稱(chēng)合器5-1,光纖環(huán)6_1。光纖分支器的第二端口為50%端口，第三端口為50%端口。
[0015]光源與光纖分支器的第一端口 bl連接,光纖分支器的第二端口 b2與第一環(huán)行器的第一端口 cl連接,第一環(huán)行器的第二端口 c2與第一光探測(cè)器的第一端口 dl連接,第一環(huán)行器的第三端口 c3與光纖稱(chēng)合器的第一端口 el連接。光纖分支器的第三端口 b3與第二環(huán)行器的第一端口 c4連接，第二環(huán)行器的第三端口 c6與光纖耦合器的第二端口 e2連接，光纖稱(chēng)合器的第三端口 e3與光纖環(huán)的第一端口 fl連接。光纖稱(chēng)合器的第四端口 e4與光纖環(huán)的第二端口 f2連接，可調(diào)節(jié)光纖耦合器的耦合器系數(shù)，計(jì)算光纖陀螺儀的靈敏度。
[0016]圖2顯示了:在光纖耦合器的耦合系數(shù)為I/$的情況下，探測(cè)器的輸出端口的輸
出光強(qiáng)隨薩格納 克相移變化的光纖陀螺儀特性曲線。使得光纖陀螺儀干涉工作在響應(yīng)靈敏度最大的點(diǎn)上。
[0017]圖3表示在旋轉(zhuǎn)角速度近似為零的情況下，光纖陀螺儀靈敏度隨光纖耦合器系數(shù)的變化特性曲線。
[0018]本發(fā)明光纖陀螺儀的實(shí)現(xiàn)過(guò)程:
1.根據(jù)光纖陀螺儀輸出光強(qiáng)與薩格納克相移關(guān)系曲線，得到光纖陀螺儀靈敏度與薩格納克相移的關(guān)系式。
[0019]2.根據(jù)靈敏度與薩格納克相移的關(guān)系式，選擇不同的耦合器系數(shù)，同時(shí)結(jié)合薩格納克效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)低旋轉(zhuǎn)角速率的高精度測(cè)量功能。
[0020]以上對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例及原理進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，依據(jù)本發(fā)明提供的思想，在【具體實(shí)施方式】上會(huì)有改變之處，而這些改變也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.基于光纖稱(chēng)合器相位偏置的光纖陀螺儀，包括光源(1-1)，光纖分支器(2-1),第一環(huán)行器(3-1)，第二環(huán)行器(3-2)，光探測(cè)器(4-1)，光纖耦合器(5-1)，光纖環(huán)(6-1)，其特征在于: 光源與光纖分支器的第一端口(bl)連接，光纖分支器的第二端口(b2)與第一環(huán)行器的第一端口(cl)連接，第一環(huán)行器的第二端口(c2)與第一光探測(cè)器的第一端口(dl)連接，第一環(huán)行器的第三端口(c3)與光纖稱(chēng)合器的第一端口(el)連接；光纖分支器的第三端口(b3)與第二環(huán)行器的第一端口(c4)連接，第二環(huán)行器的第三端口(c6)與光纖耦合器的第二端口(e2)連接，光纖耦合器的第三端口(e3)與光纖環(huán)的第一端口(fl)連接；光纖耦合器的第四端口(e4)與光纖環(huán)的第二端口(f2)連接。
2.如權(quán)利要求1所述光纖陀螺儀，其特征在于:光纖耦合器(5-1)的交叉耦合系數(shù)為1/^/2。
3.如權(quán)利要求1所述光 纖陀螺儀，其特征在于:光纖分支器(2-1)的第二端口為50%端口，第三端口為50%端口。
【文檔編號(hào)】G01C19/72GK104034326SQ201410214089
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】李齊良, 李冬強(qiáng), 朱夢(mèng)云, 張真, 胡淼, 唐向宏, 曾然, 魏一振, 周雪芳, 盧旸, 錢(qián)正豐 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)