[发明专利]一种基于菱形光程差偏置结构的白光干涉光纤陀螺仪

说明书

本发明属于光纤陀螺技术领域，公开了一种基于菱形光程差偏置结构的白光干涉光纤陀螺仪，包括激光器、菱形光程差偏置结构、光纤环、探测器；本发明采用了全光纤结构，简化陀螺系统复杂性，降低整体成本；利用白光干涉解调算法实现转速信号线性输出。

技术领域

本发明涉及一种基于菱形光程差偏置结构的白光干涉光纤陀螺仪，属于光纤陀螺技术领域。

背景技术

光纤陀螺作为发展极为迅速的一种新型惯性角速度传感器一经问世便引起许多科研机构的关注。与传统机械陀螺相比，光纤陀螺无运动部件和磨损部件，为全固态仪表，具有成本低、寿命长、质量轻、体积小、动态范围大、精度应用覆盖面广、抗电磁干扰等优点。与激光陀螺相比，光纤陀螺无需几千伏的点火电压，无需克服自锁用的机械抖动装置，无需超高精度的光学加工，无需非常严格的气体密封，装配工艺简便。光纤陀螺是一种结构简单、潜在成本低、潜在精度高的新型全固态惯性器件。

光纤陀螺按其光学工作原理可以分为三类：干涉型光纤陀螺、谐振型光纤陀螺和受激布里渊散射型光纤陀螺。其中干涉型光纤陀螺技术成熟程度以及产品商业化程度最高，其商业产品按照零偏误差从高到低分为速率级、战术级、惯性级、战略级，并广泛应用于交通运输、军事装备、空间定位等领域。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于菱形光程差偏置结构的白光干涉光纤陀螺仪，其具有全光纤结构、算法解调速度快、转速信号线性输出、系统成本低、陀螺体积小等突出优点。

本发明的技术方案：

一种基于菱形光程差偏置结构的白光干涉光纤陀螺仪，包括激光器、菱形光程差偏置结构、光纤环和探测器；

所述菱形光程差偏置结构为4个分光比为50:50的光纤耦合器构成或采用基于平面光波导(Planar Lightwave Circuit,PLC)技术的菱形光程差偏置结构；所述的光纤型菱形光程差偏置结构包括4个分光比为50:50的光纤耦合器以及连接各光纤耦合器的光纤；第一光纤耦合器与第二光纤耦合器之间、第二光纤耦合器与第三光纤耦合器之间、第三光纤耦合器与第四光纤耦合器之间、第四光纤耦合器与第一光纤耦合器之间分别通过第一光纤、第二光纤、第三光纤和第四光纤相连成环；其中，第一光纤、第二光纤、第三光纤和第四光纤的长度不一致来引入光程差偏置d；

所述激光器通过第五光纤与第一光纤耦合器相连，所述探测器通过第六光纤与第三光纤耦合器相连；

所述光纤环两端分别与第二光纤耦合器与第四光纤耦合器相连。

所述激光器为波长扫描激光器或宽谱光源激光器。

所述探测器为同步探测器或光谱仪。

所述的光纤环为单模光纤或保偏光纤，光纤环数量为1个或2个。

可选的，所述的菱形光程差偏置结构可后接光带通滤波器。

可选的，所述的光带通滤波器可为但不限于一进二出的CWDM粗波分复用器，光带宽通道可为但不仅限于1520nm-1540nm以及1540nm-1560nm。

本发明的有益效果：本发明所述基于菱形光程差偏置结构的白光干涉光纤陀螺其具有全光纤结构易于加工装配、算法解调速度快、转速信号线性输出、系统成本低、电学系统简单、陀螺体积小等突出优点。

附图说明

图1是基于单环结构的白光干涉光纤陀螺结构图；

图2是基于单环结构的白光干涉光纤陀螺转速-腔长差图；

图3是基于PLC技术的菱形光程差偏置结构图；

图4是基于双环差分结构的白光干涉光纤陀螺结构图。