[发明专利]一种空芯微结构光纤陀螺用消偏方法及系统

说明书

本发明涉及光纤陀螺技术领域，尤其涉及一种空芯微结构光纤陀螺用消偏方法及系统，包括如下流程：S1:偏振光通过偏振分束器分解为等量水平和垂直偏振光；S2:水平偏振光经可移动角锥反射镜后输出给法拉第反射镜；S3:法拉第反射镜偏振态旋转90°反射给可移动角锥反射镜，然后输出给偏振分束器；S4:偏振分束器将垂直光束转变成垂直偏振光从偏振分束器输出端口反射输出；S5:垂直偏振光经过1/4波片、反射镜反射后，再经1/4波片转变为平行偏振光从偏振分束器输出端口透射输出。本发明提供的方法可以保证空芯微结构光纤陀螺输出信噪比稳定。

技术领域

本发明涉及光纤陀螺技术领域，尤其涉及一种空芯微结构光纤陀螺用消偏方法及系统。

背景技术

空芯微结构光纤应用于光纤陀螺可根本性提升陀螺环境的适应性，以空气作为导光介质，光波对环境中热、磁和辐照等影响不再敏感，具备理想的高稳定光传输能力，可支撑光纤陀螺满足快温变、大磁场、高辐照等恶劣环境下的应用新需求。空芯微结构光纤采用特定包层结构确立全新导光机制将光波高效地束缚在空气纤芯中传播，主要有两种类型，一是具有周期格点结构特征的空芯光子晶体光纤基于光子带隙效应构建导光机制，二是具有均匀玻璃壁厚结构特征的空芯反谐振光纤基于反谐振反射效应形成导光机制。

偏振相关误差是光纤陀螺的主要误差之一，通常光纤陀螺采用全保偏光路方案实现偏振相关的振幅型和强度型噪声的高效抑制。最佳情况下，陀螺用光纤，特别是光纤环圈所用光纤，应具备以高双折射率为特征的高保偏能力以实现线偏振光稳定地传输。传统实芯保偏光纤通过引入应力双折射和结构双折射获得保偏能力，典型的双折射率（△n）可以达10^-4量级，满足光纤陀螺偏振控制应用需求。

然而，在空芯微结构光纤中实现高双折射率以具备优异的保偏能力难度较大。一方面，空芯微结构光纤将光波束缚在空气中传输，弹光效应对空气无效，应力双折射无法施加；另一方面，空芯微结构光纤工作在弱导状态下，结构调整空间有限，结构双折射作用微弱。目前，空芯微结构光纤仅能通过控制导光空气纤芯玻璃壁在两个垂直方向上的厚度差（纳米量级）以形成反交叉耦合效应实现高双折率。这种纳米量级的厚度差异对空芯微结构光纤拉制水平要求极高，难以在数千米的长距离空芯微结构光纤制备中稳定实现。另外光纤陀螺环圈所用光纤的长度直接决定了陀螺的精度水平，长距离空芯微结构光纤的偏振保持能力限制了其在高精度光纤陀螺中的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种空芯微结构光纤陀螺用消偏系统及方法，将传输在空芯微结构光纤环圈中的高偏振光转变为理想的非偏振光，可规避非保偏空芯微结构光纤受温度、应力、磁场等环境引起的光偏振态变化导致陀螺干涉信号衰落的问题，从而保证空芯微结构光纤陀螺输出信噪比稳定，且使消偏后的光纤陀螺不再受限于长距离空芯微结构光纤的偏振保持能力。

本发明是通过以下技术方案予以实现：

一种空芯微结构光纤陀螺用消偏方法，其包括如下步骤：

S1: 光纤准直密封接头尾纤的偏振光与偏振分束器透射光轴呈45°夹角入射至偏振分束器，分解为等量的水平偏振光和垂直偏振光；

S2:水平偏振光经光纤准直密封接头接收后准直输出透射光至可移动角锥反射镜后，形成回返平行光束并由光纤准直密封接头接收，然后输出给法拉第反射镜；

S3: 法拉第反射镜将接收的透射光偏振态旋转90°经光纤准直密封接头接收后反射给可移动角锥反射镜，形成反射垂直光束并由光纤准直密封接头接收后准直输出给偏振分束器；

S4: 偏振分束器将垂直光束转变成垂直偏振光从偏振分束器输出端口反射输出；

S5: 垂直偏振光经过1/4波片后由反射镜反射后，再经1/4波片转变为平行偏振光从偏振分束器输出端口透射输出。

进一步，步骤S5中的垂直偏振光先经过可调光圈调整后再经过1/4波片。