一種基于光纖耦合器相位偏置的光纖陀螺儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開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，光探測器，光纖耦合器，光纖環(huán)。光源的第一部分光波依次通過第一環(huán)行器、光纖耦合器第一端口、光纖環(huán)、從光纖環(huán)出來進入光纖耦合器第三端口、第一環(huán)行器、光探測器；光源的第二部分光波依次通過第二環(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器相連接。光探測器第二端口作為輸出。本實用新型光纖陀螺儀利用光纖耦合器產(chǎn)生相位偏置調制，具有靈敏度高，旋轉方向可確定等優(yōu)點。
【專利說明】一種基于光纖耦合器相位偏置的光纖陀螺儀
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于光信息【技術領域】，具體涉及一種基于光纖耦合器相位調制的光纖陀螺儀。
【背景技術】
[0002]光纖傳感技術是一種以光波為載體、光纖為媒質,感知和傳輸外界被測信號的新型傳感技術。光纖陀螺是光纖傳感領域最重要的成就之一。隨著光纖技術在光通信、光纖傳感和光信息處理方面的迅速發(fā)展和廣泛應用，光纖陀螺的發(fā)展也引起了科研工作者的廣泛關注。光纖陀螺是一種結構簡單、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測量兩束光波的相位差或者頻差來實現(xiàn)對角速度或角位移的測量?；诠饫w耦合器相位調制的光纖陀螺儀不僅實現(xiàn)了對角速度的測量，同時還具有在低轉速時的高精度的特點。
【發(fā)明內容】
[0003]針對其它光纖陀螺儀的缺點，本實用新型提供了一種基于光纖耦合器相位調制的光纖陀螺儀，具有靈敏度高，旋轉方向可確定等優(yōu)點，特別適合于全光通信系統(tǒng)技術中的應用。
[0004]本實用新型采取以下技術方案: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]本實用新型的特點是利用光纖分支器將光源的光波分成兩個相同的光波輸入到在光纖耦合器的第一輸入端口和第二輸入端口，并且在耦合器前端加入環(huán)行器以確保光的正確流向。通過光纖耦合器對光波進行相位調制，實現(xiàn)對旋轉角速度的測量功能。
[0006]本實用新型利用兩束光波，一起進入光纖耦合器，由于相位調制的作用，引起耦合器中傳輸?shù)墓獾南辔蛔兓?，再?jīng)由光纖環(huán)，由于薩格納克效應，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，進行二次相位調制，從而對輸出光進行了相位偏置作用，實現(xiàn)對低旋轉角速度測量的功能。
[0007]本實用新型全光邏輯器具有靈敏度高，旋轉方向可確定等優(yōu)點，特別適合慣性導航和測量方面的應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1為基于光纖耦合器相位偏置光纖陀螺儀的結構示意圖。
[0009]圖2為探測光強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-3ττ — 3π。
[0010]圖3為在低轉速下，即薩格納克相移近似為零時，光纖陀螺儀靈敏度即探測光強對薩格納克相移導數(shù)隨耦合器系數(shù)的變化曲線。
【具體實施方式】
[0011]以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0012]如圖1所示，本實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,光探測器4-1,光纖稱合器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。
[0013]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，光纖稱合器的第三端口 e3與光纖環(huán)的第一端口 fl連接。光纖稱合器的第四端口 e4與光纖環(huán)的第二端口 f2連接，可調節(jié)光纖耦合器的耦合器系數(shù)，計算光纖陀螺儀的靈敏度。
[0014]圖2顯示了:在光纖耦合器的耦合系數(shù)為1/巧的情況下，探測器的輸出端口的輸出光強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靈敏度最大的點上。
[0015]圖3表示在旋轉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。
[0016]本實用新型光纖陀螺儀的實現(xiàn)過程:
[0017]1.根據(jù)光纖陀螺儀輸出光強與薩格納克相移關系曲線，得到光纖陀螺儀靈敏度與薩格納克相移的關系式。
[0018]2.根據(jù)靈敏度與薩格納克相移的關系式，選擇不同的耦合器系數(shù)，同時結合薩格納克效應，實現(xiàn)對低旋轉角速率的高精度測量功能。
[0019]以上對本實用新型的優(yōu)選實施例及原理進行了詳細說明，對本領域的普通技術人員而言，依據(jù)本實用新型提供的思想，在【具體實施方式】上會有改變之處，而這些改變也應視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種基于光纖稱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),光探測器(4-1),光纖稱合器(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。
【文檔編號】G01C19/72GK203837719SQ201420259467
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權日:2014年5月20日
【發(fā)明者】李齊良, 李冬強, 朱夢云, 張真, 胡淼, 唐向宏, 曾然, 魏一振, 周雪芳, 盧旸, 錢正豐 申請人:杭州電子科技大學