[发明专利]一种双光源高精度光纤陀螺

说明书

本发明提供了一种双光源高精度光纤陀螺，主要结构包括两个光源、两个光电探测器、两个波分复用器、一个双窗口耦合器、一个Y波导以及一个光纤环。在输入端使用两个不同波长的光源，在一个由Y波导和光纤环组成的光纤环路中形成两个闭环干涉仪，两不同波长的光经过光纤环后各自发生了干涉，再分别对两种不同波长光的干涉信号进行闭环探测，并对测量得到的信号进行差分处理，差分处理能对环境噪声起到共模抑制的作用。本发明能明显降低环境因素对于光纤陀螺测量结果的影响，能形成环境适应性强的高精度光纤陀螺。

技术领域

本发明涉及光纤陀螺的技术领域，具体涉及一种双光源高精度光纤陀螺。

背景技术

光纤陀螺作为一种发展较为迅速的角速度传感器，现已成为惯性导航系统中重要的组成部分。陀螺的性能除了与本身的结构有关之外，与周围环境的关系也十分密切。机械振动、辐射、磁场、环境温度等对于陀螺的性能都有着不同程度的影响，这些环境因素对于光纤陀螺中的各个器件都有影响。由于光纤陀螺是非常精密的传感器，环境因素的波动将会在最终的测量结果中引入噪声，使得陀螺输出的Sagnac相移中混有噪声，导致零偏误差以及测量结果的不准确。

在一般的环境中，环境因素中影响最大的就是温度带来的影响，而光纤陀螺系统中光纤环所受到的影响最大。真实环境中，温度会随着时间不断发生着变化，而光纤环上每一点的温度都各不相同，最终会由于温度分布不均而引起非互易性相移，即Shupe效应。Shupe效应导致所测量的Sagnac相移中混有误差项，光纤陀螺中因光纤环圈数较多，此效应会被放大，导致陀螺性能被严重影响。

在一些特殊环境中，比如在空间辐射、磁场环境、机械振动的环境中，陀螺的性能都会被影响，使最终输出的Sagnac相移中混有误差项。

因此，环境因素对于光纤陀螺性能的影响是不可忽视的，若能消除或降低环境因素对于光纤陀螺的影响，对于光纤陀螺性能的提升是十分可观的。环境因素波动在Sagnac相移中所带来的误差是随机和难以准确描述的，因此环境因素所造成的影响无法完全消除。现有的方法一般都是使用特殊的结构来对环境因素所带来的影响进行共模抑制，从而使环境因素的影响降到最低。

发明内容

针对环境因素对于光纤陀螺性能的不利影响，本发明基于共模抑制的基本原理，提供了一种能明显降低环境因素影响的光纤陀螺测量装置，使得陀螺的测量结果更为准确和可信。

本发明的技术方案如下：一种双光源高精度光纤陀螺，包括波长为λ₁的光源、波长为λ₂的光源、第一光电探测器、第二光电探测器、第一波分复用器、第二波分复用器、第一双窗口耦合器、Y波导以及光纤环，波长为λ₁的光源和波长为λ₂的光源发出的光通过第一波分复用器之后输入到第一双窗口耦合器中，由第一双窗口耦合器耦合后经由Y波导分为两路光在光纤环中相向传输，两不同波长的光形成干涉信号返回到Y波导中耦合后传输到第一双窗口耦合器中，经过第一双窗口耦合器后传输到第二波分复用器中，经过第二波分复用器后两不同波长的干涉信号被分离开，之后分离的两路干涉信号分别由第一光电探测器和第二光电探测器探测；或者，该光纤陀螺包括波长为λ₁的光源、波长为λ₂的光源、第一光电探测器、第二光电探测器、第一波分复用器、第一双窗口耦合器、第二双窗口耦合器、Y波导以及光纤环，波长为λ₁的光源发出的光按顺序经过第一双窗口耦合器与第一波分复用器之后，由Y波导分为两路相向传输的光而发生干涉，返回的干涉信号按顺序经过第一波分复用器与第一双窗口耦合器后由第一光电探测器探测，波长为λ₂的光源发出的光按顺序经过第二双窗口耦合器与第一波分复用器后，同样由Y波导分为两路相向传输的光经过光纤环后发生干涉，此路返回的干涉信号按顺序经过第一波分复用器与第二双窗口耦合器后由第二光电探测器探测。

其中，所使用的第一双窗口耦合器和第二双窗口耦合器都能同时适用于两个不同波长的光源。