[发明专利]一种集成化偏振抑制光纤谐振腔

说明书

本发明提供了一种基于空间耦合的集成化偏振抑制光纤谐振腔，所述光纤谐振腔包括基座(30)和集成在基座(30)上的第一输入光通道、第二输入光通道、循环光通道、第一输出光通道、第二输出光通道。本发明将所有光学零件集成有效降低光纤谐振腔体积的同时，通过光纤、起偏器等元器件特殊设置方式能够很好的抑制谐振腔内偏振波动噪声，且该方案适用于新型光纤，尤其是空芯光纤。

技术领域

本发明属于光纤谐振腔领域，尤其涉及一种集成化偏振抑制光纤谐振腔。

背景技术

谐振式光纤陀螺(Resonator Fiber Optic Gyro，RFOG)是一种角速率传感器，基于Sagnac效应通过光纤谐振腔内顺时针和逆时针的光束频率检测来获得角速度信息。谐振式光纤陀螺结合了激光陀螺的谐振检测和干涉式光纤陀螺的多匝光路的优点，有望在更短的光纤长度下实现高精度测量，具备成为下一代小体积导航级陀螺的潜力，是光学陀螺发展的重要方向。

谐振式光纤陀螺中主要敏感组件为光纤谐振腔，其性能直接影响到陀螺精度。陀螺工作时光纤谐振腔中存在两个正交的本征偏振(Eigenstate of polarization,ESOP)。但受外界环境影响，两个偏振态会存在波动和串扰，从而产生叠加和干涉效应，引起谐振信号不对称和波动。这种由偏振波动在陀螺输出中产生噪声为偏振波动噪声。偏振波动噪声是谐振式光纤陀螺系统中重要噪声源之一。

当前光纤谐振腔多采用实芯保偏光纤耦合器高温熔接方式构成，由于保偏光纤纤芯为石英玻璃，易受环境温度影响，光学噪声较大，制约了光纤谐振腔的进一步发展。空芯光子晶体光纤作为一种新型光纤，其在温度敏感性、多项光学性能优于现有光纤，同时较小的弯曲半径也有利于光纤谐振腔小型化。空芯光纤的纤内为空气孔，高温熔接容易导致空气孔塌陷导致损耗较大，不适用于传统熔接方式。缺乏相应理想的耦合器，限制了光子晶体光纤在光纤谐振腔上的使用。

对于抑制偏振波动噪声对陀螺影响方面，通常采用控制熔接时的对轴误差或谐振腔内添加在线起偏器等方式。前者需要高精度严格控制对准角度，后者熔接有光纤器件不利于小型化，且不适用于空芯光子晶体光纤。同时，由于熔接点处光纤脆弱，其最小弯曲半径较大也限制了光纤谐振腔的小型化，因此，当前光纤谐振腔无法较好地满足小型化和单偏振性能。

发明内容

本发明的目的：提供了一种基于空间耦合的集成化偏振抑制光纤谐振腔，将所有光学零件集成有效降低光纤谐振腔体积的同时，通过光纤、起偏器等元器件特殊设置方式能够很好的抑制谐振腔内偏振波动噪声，且该方案适用于新型光纤，尤其是空芯光纤。

本发明的技术方案：提供一种集成化偏振抑制光纤谐振腔，所述光纤谐振腔包括基座30和设置在基座30上的第一输入光通道、第二输入光通道、循环光通道、第一输出光通道、第二输出光通道；

第一输入光通道包括第一发射光纤1、第一耦合透镜5和第一起偏器13；第二输入光通道包括第二输入光纤2、第八耦合透镜12和第一起偏器13；

循环光通道包括依次设置的第一分束镜15、第二耦合透镜6、第一光纤19的第一光纤上端21和第一光纤下端22、第三耦合透镜7、第二分束镜16、第四起偏器26、第三分束镜17、第六耦合透镜10、第二光纤20的第二光纤下端23和第二光纤上端24、第七耦合透镜11、第四分束镜18和第三起偏器25；

第一输出光通道包括依次设置的第二起偏器14、第四耦合透镜8和第一接收光纤3；第二输出光通道包括依次设置的第二起偏器14、第五耦合透镜9和第二接收光纤4；

第一光线b1通过第一输入光通道，经第一分束镜15反射入循环光通道，经多次循环后形成第一循环光b10，第一循环光b10经第二分束镜16反射入第一输出光通道输出；

第二光线b2通过第二输入光通道，经第四分束镜18反射入循环光通道，经多次循环后形成第二循环光b20，第二循环光b20经第三分束镜17反射入第二输出光通道输出。