[发明专利]光学陀螺仪和降噪方法

说明书

本申请公开了一种光学陀螺仪，应用于检测领域。光学陀螺仪包括光源组件、第一光束传输环路、第二光束传输环路、第一光电探测器和第二光电探测器。光源组件用于生成不同的第一光束和第二光束。第一光束传输环路用于以顺时针方向传输第一光束，同时以逆时针方向传输第二光束。第二光束传输环路用于以逆时针方向传输第一光束，同时以顺时针方向传输第二光束。第一光电探测器用于接收合束后的第一光束。第二光电探测器用于接收合束后的第二光束。通过让光束传输环路同时传输相反方向的光束，本申请提供的光学陀螺仪可以降低在检测过程中的噪声，提高检测精度。

技术领域

本申请涉及检测领域，尤其涉及光学陀螺仪和降噪方法。

背景技术

陀螺仪被用于检测旋转运动。其中，光学陀螺仪通过萨格纳克Sagnac效应检测旋转运动。但是在检测过程中，可能会存在噪声。噪声是光源信号或光束传输环路中的随机波动。在实际应用中，噪声会影响来自Sagnac效应的信号(简称为Sagnac信号)，从而降低光学陀螺仪的检测精度。

发明内容

本申请提供了一种光学陀螺仪和降噪方法。在本申请中，通过让光学陀螺仪的光束传输环路同时传输相反方向的光束，可以降低在检测过程中的噪声，提高检测精度。

本申请第一方面提供了一种光学陀螺仪。光学陀螺仪包括光源组件、第一光束传输环路、第二光束传输环路、第一光耦合器、第二光耦合器、第一光电探测器和第二光电探测器。其中，光源组件用于生成不同的第一光束和第二光束。具体地，第一光束和第二光束的波长不同，和/或，第一光束和第二光束的偏振态正交。第一光束传输环路用于以顺时针方向传输第一光束，同时以逆时针方向传输所述第二光束。第二光束传输环路用于以逆时针方向传输第一光束，同时以顺时针方向传输第二光束。第一光耦合器用于对第一光束传输环路和第二光束传输环路传输的第一光束进行合束。第一光电探测器用于接收合束后的第一光束，得到第一电信号。第一电信号也称为第一陀螺仪信号。第二光耦合器用于对第一光束传输环路和第二光束传输环路传输的第二光束进行合束。第二光电探测器用于接收合束后的第二光束，得到第二电信号。第二电信号也称为第二陀螺仪信号。第一陀螺仪信号和第二陀螺仪信号可以用于消噪。

在本申请中，通过让光束传输环路同时传输顺时针方向和逆时针方向的光束，可以在消噪的基础上，提高检测效率，降低延迟。并且，第一光束和第二光束不同。因此，本申请可以降低第一光束和第二光束在光束传输环路中的干涉现象对陀螺仪信号的影响，提高检测的准确性。

在第一方面的一种可选方式中，第一光束传输环路用于在第一传输时间段以顺时针方向传输第一光束，同时以逆时针方向传输第二光束。第一光束传输环路还用于在第二传输时间段以逆时针方向传输第一光束。第二光束传输环路用于在第一传输时间段以逆时针方向传输第一光束，同时以顺时针方向传输第二光束。第二光束传输环路还用于在第二传输时间段以顺时针方向传输第一光束。第二光耦合器用于在第一传输时间段对第一光束传输环路和第二光束传输环路传输的第二光束进行合束。第二光耦合器还用于在第二传输时间段对第一光束传输环路和第二光束传输环路传输的第一光束进行合束。第二光电探测器用于在第一传输时间段接收合束后的第二光束。第二光电探测器还用于在第二传输时间段接收合束后的第一光束，得到第三电信号。第三电信号也称为第三陀螺仪信号。

其中，将第一电信号和第二电信号中符号相同的噪声称为互易性噪声。在实际应用中，第一电信号和第二电信号中可能会携带有符号相反的非互易性噪声。由于第一电信号和第二电信号中Sagnac信号的符号相反，即Sagnac信号和非互易性噪声同向，因此无法通过第一电信号和第二电信号消除非互易性噪声。本申请中，改变第一光束的传输方向，尝试让非互易性噪声和Sagnac信号的符号相同，进而消除非互易性噪声。因此，通过第一电信号、第二电信号和第三电信号进行消噪，可以进一步降低噪声的影响，提高检测的准确性。