[发明专利]自注入锁定谐振式光学陀螺及其工作方法

权利要求书

1.一种自注入锁定谐振式光学陀螺，其特征在于：

左工作光源(LD1)由光纤连接到左环行器(Cir1)的一个端口(1)，左环行器(Cir1)为顺时针环行器；左环行器(Cir1)、输入耦合器(C1)、无源环形谐振腔(RRC)、输出耦合器(C2)、左分束耦合器(C3)、左环行器(Cir1)依次连接构成左工作光源(LD1)的外谐振回路，环形谐振方向为顺时针方向，其中，左环行器(Cir1)的下一个端口(2)连接输入耦合器(C1)，左分束耦合器(C3)连接左环行器(Cir1)的再下一个端口(3)；在左工作光源(LD1)的外谐振回路中沿谐振方向设置左隔离器(ISO1)；

右工作光源(LD2)由光纤连接到右环行器(Cir2)的一个端口(1)，右环行器(Cir2)为逆时针环行器；右环行器(Cir2)、输入耦合器(C1)、无源环形谐振腔(RRC)、输出耦合器(C2)、右分束耦合器(C4)、右环行器(Cir2)依次连接构成右工作光源(LD2)的外谐振回路，环形谐振方向为逆时针方向，其中，右环行器(Cir2)的下一个端口(2)连接输入耦合器(C1)，右分束耦合器(C4)连接右环行器(Cir2)的再下一个端口(3)；在右工作光源(LD2)的外谐振回路中沿谐振方向设置右隔离器(ISO2)；

左分束耦合器(C3)、右分束耦合器(C4)还分别连接到合束耦合器(C5)，合束耦合器(C5)再与光电探测器(PD)光学连接，光电探测器(PD)再与差频信号检测电路(EC)电学连接。

2.根据权利要求1所述的自注入锁定谐振式光学陀螺，其特征在于，所述工作光源、环行器、隔离器、耦合器、谐振腔、光电探测器以及光纤的工作波长相同。

3.根据权利要求1所述的自注入锁定谐振式光学陀螺，其特征在于，所述左工作光源(LD1)、右工作光源(LD2)内设DFB和隔离器。

4.根据权利要求1所述的自注入锁定谐振式光学陀螺，其特征在于，所述左环行器(Cir1)、右环行器(Cir2)为三端口光纤环行器。

5.根据权利要求1所述的自注入锁定谐振式光学陀螺，其特征在于，所述无源环形谐振腔(RRC)为闭合的单模光纤环，与工作光源的带宽对应，腔长为10m。

6.根据权利要求1所述的自注入锁定谐振式光学陀螺，其特征在于，所述输入耦合器(C1)、输出耦合器(C2)均为2×2单模光纤耦合器，耦合比都为1:99，强度直通系数为0.99，强度旁通耦合系数为0.01。

7.根据权利要求1所述的自注入锁定谐振式光学陀螺，其特征在于，左分束耦合器(C3)和右分束耦合器(C4)的耦合比都为10:90，强度直通耦合系数为0.9，强度旁通耦合系数为0.1。

8.根据权利要求1所述的自注入锁定谐振式光学陀螺，其特征在于，合束耦合器(C5)的耦合比为50:50。

9.根据权利要求1所述的自注入锁定谐振式光学陀螺，其特征在于，左隔离器(ISO1)在左工作光源(LD1)的外谐振回路中的设置位置为以下三个之一：左环行器(Cir1)与输入耦合器(C1)之间，输出耦合器(C2)与左分束耦合器(C3)之间，左分束耦合器(C3)与左环行器(Cir1)之间；与此对应，右隔离器(ISO2)在右工作光源(LD2)的外谐振回路中的设置位置为以下三个之一：右环行器(Cir2)与输入耦合器(C1)之间，输出耦合器(C2)与右分束耦合器(C4)之间，右分束耦合器(C4)与右环行器(Cir2)之间；所述左隔离器(ISO1)、右隔离器(ISO2)都为两级光纤隔离器，隔离度大于30dB。

10.一种自注入锁定谐振式光学陀螺工作方法，其特征在于：

首先，自注入锁定稳频：由左工作光源(LD1)发出的光经左环行器(Cir1)进入左工作光源(LD1)的外谐振回路，在无源环形谐振腔(RRC)中沿顺时针方向环形谐振，自输出耦合器(C2)输出，由左分束耦合器(C3)分束，直通光束返回左工作光源(LD1)的内腔，将左工作光源(LD1)的输出频率锁定在无源环形谐振腔(RRC)的顺时针谐振频率上；同时，由右工作光源(LD2)发出的光经右环行器(Cir2)进入右工作光源(LD2)的外谐振回路，在无源环形谐振腔(RRC)中沿逆时针方向环形谐振，自输出耦合器(C2)输出，由右分束耦合器(C4)分束，直通光束返回右工作光源(LD2)的内腔，将右工作光源(LD2)的输出频率锁定在无源环形谐振腔(RRC)的逆时针谐振频率上；

其次，测量旋转角速度：由左分束耦合器(C3)分束后的旁通光束、由右分束耦合器(C4)分束后的旁通光束经合束耦合器(C5)合束后由光电探测器(PD)转变为电信号，差频信号检测电路(EC)从该电信号中测得两束旁通光束之间的频率差，根据该频率差与陀螺旋转角速度的正比关系，完成旋转角速度的测量。