[发明专利]光纤陀螺用的光纤耦合器性能测试方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤陀螺用的光纤耦合器振动性能测试方法及装置。

背景技术

光纤陀螺(FOG)是当代惯性系统的核心部件，全固态、耐冲击、能够适应恶劣的力学环境等优点大大地拓展了光纤陀螺的应用领域。目前国内光纤陀螺研制单位正在努力推进中低精度光纤陀螺的工程实用化，其中器件的力学环境特性问题是目前亟待解决的关键问题之一。

光纤陀螺用光纤耦合器一般采用X(或Y型)型熔融耦合器，它采用熔融拉锥法制作而成，最终在加热区形成双锥形式的特殊波导结构，实现传输光功率耦合。在干涉型光纤陀螺结构中，光纤耦合器一方面把光源(SLD)的光波输入到光纤环，另一方面把带有角速率信息的光强输出到探测器。目前该器件的测试是器件标称参数的测试，有：插入损耗、分光比、均匀性、隔离度、方向性、偏振相关损耗，在测试方法与测试环境等各项上与光纤陀螺的应用有较大的区别。而在振动、冲击等力学环境下，光纤耦合器这些参数的变化，会对陀螺信号造成严重影响。

振动性能的测试在器件的常规测试中无法做到，这对器件在实际应用中的特性考核带来缺陷。因此，作为光纤陀螺中的一个重要的光路元件，掌握其振动性能及对陀螺信号的影响是非常有必要的。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明的目的在于提供一种光纤陀螺用光纤耦合器振动性能测试方法及装置，可以实现器件振动性能测试，且对器件的一些关键参数可以在光纤陀螺实际应用的环境中进行测试、考核，并进一步进行筛选。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1、一种光纤陀螺用的光纤耦合器振动性能测试方法：

1)测试系统加电预热稳定后，高稳定光源从第一光接口A1耦合进入安装在振动台上的光纤耦合器，在第一光接口A1处测试光源的功率，即输入被测光纤耦合器的光功率P₀；光纤耦合器的两个输出端口分别经第二光接口A2进入第一光电探测器B1，第三光接口A3进入第二光电探测器B2，分别测得其功率为P₁，P₂，得到耦合器的分光比；

2)设置好振动台参数，对光纤耦合器进行振动测试，经光电探测器及前置放大器把受到振动调制的光强信号转换为电信号，经过信号解调输出到计算机进行数据采集，得到光纤耦合器分光比对振动的动态响应特性。

所述的高稳定光源为宽谱的超辐射发光二极管SLD。

2、一种光纤陀螺用的光纤耦合器振动性能测试装置：

包括高稳定光源、光电探测器及前置放大器、电控振动台、振动控制器、信号解调部分，计算机，隔振平台，光纤耦合器；隔振平台上安装电控振动台，电控振动台上固定光纤耦合器，高稳定光源的输出与被测光纤耦合器的输入端相接，光纤耦合器输出端经光电探测器及前置放大器光强信号转化后进入信号解调器，与计算机连接，振动控制器分别与电控振动台和信号解调器相连。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

光纤陀螺用光纤耦合器振动性能测试方法不仅对光纤耦合器的标称参数进行测试，同时增加了振动性能及系统响应的动态测试参量；对于光纤耦合器的稳定性考核强化，有利于光纤耦合器在光纤陀螺中应用；测试参数更加全面，可以在一套系统中将关键参数依次测量，可对比性大大加强。所以，该测试系统可以满足光纤耦合器在陀螺振动环境下关键参数的测试。

附图说明

图1是本发明的测试流程图。

图2是光纤耦合器常规参数测试示意图。

图3是本发明的光纤耦合器振动性能的测试示意图。

图4是本发明的耦合器振动性能测试曲线。

具体实施方式：

本发明的测试流程如图1所示：

(1)测试系统加电预热稳定一段时间；

(2)如图2所示，为光纤耦合器常规参数测试装置。高稳定光源1从光接口A1耦合进光纤耦合器8，在光接口A1处测试光源的功率，即输入被测光纤耦合器8的光功率P₀；光纤耦合器8的两个输出端口经光接口A2，A3进入光电探测器B1，B2，测得其功率分别为P₁，P₂，可以得到耦合器的分光比、插入损耗等参数；

(3)如图3所示，为本发明的光纤耦合器振动性能的测试装置。测试系统由高稳定光源1、光电探测器及前置放大器2、电控振动台3、振动控制器4、信号解调器5，计算机6，隔振平台7，光纤耦合器8。高稳定光源1的输出与被测光纤耦合器8的输入端相接，为整个测试系统提供光波；将被测的光纤耦合器用设计好的夹具固定到振动台3上，振动控制器4可以按测试要求设定振动激励参数；探测器及前置放大器2将整个测试系统的光信号转换为电信号，经过信号解调器5进行相关解调后输入计算机6数据采集，得到被测光纤耦合器8的分光比调制幅度。测试步骤如下：测试系统无光输入时测得的直流偏置电压为V₁，打开光源调整输出功率保证光电探测器工作在线性最好的区域，此时测得的偏置电压为V₂，对被测光纤耦合器8进行定频或扫频(2000Hz以内，符合陀螺的振动考核频段)，按测试要求设置振动控制器并开始振动，此时测得的偏置电压为V₃，通过计算可以得到被测光纤耦合器8分光比振动调制的幅度，其计算公式为ΔR＝V₃/(V₂-V₁)。图4是本发明的耦合器振动性能测试曲线。