[发明专利]一种基于偏振模复用的差分光纤陀螺

权利要求书

1.一种基于偏振模复用的差分光纤陀螺，所述差分光纤陀螺包括宽谱光源、第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、保偏光纤环；其特征在于，所述差分光纤陀螺还包括：偏振模式复用模块、第一光电探测器、第二光电探测器和数字闭环检测模块；

所述偏振模式复用模块包括3D多功能集成光学调制器、第一偏振分束器、第二偏振分束器；所述3D多功能集成光学调制器的上下表面分别集成了第一Y波导调制器和第二Y波导调制器；

所述第一Y波导调制器、第一偏振分束器的快轴、第二偏振分束器的快轴和保偏光纤环的快轴构成第一光纤敏感环路；所述第二Y波导调制器、第一偏振分束器的慢轴、第二偏振分束器的慢轴和保偏光纤环的慢轴构成第二光纤敏感环路；

宽谱光源经所述第一耦合器分出的第一束光、所述第二耦合器、所述第一光纤敏感环路和所述第一光电探测器构成第一光纤陀螺；宽谱光源经所述第一耦合器分出的第二束光、所述第三耦合器、所述第二光纤敏感环路和所述第二光电探测器构成第二光纤陀螺；所述第一光纤陀螺、所述第二光纤陀螺构成差分光纤陀螺；

所述数字闭环检测模块，用于接收第一光电探测器和第二光电探测器的探测电信号，对探测电信号进行检测和处理后输出，同时向所述偏振模式复用模块施加两路方波调制信号和反馈阶梯波调制信号。

2.根据权利要求1所述的基于偏振模复用的差分光纤陀螺，其特征在于，所述第一光纤陀螺与所述第二光纤陀螺互为镜像、相互独立、角速度敏感面矢量方向相反；

所述第一光纤陀螺的角速度敏感环路、与所述第二光纤陀螺的角速度敏感环路对同一输入角速度的输出信号大小相同、符号相反，但由设定环境条件引入的共模位相误差大小和符号不变；所述设定环境条件包括温度。

3.根据权利要求1所述的基于偏振模复用的差分光纤陀螺，其特征在于，所述3D多功能集成光学调制器的上下表面集成的第一Y波导调制器和第二Y波导调制器，为镜像翻转的空间位置关系。

4.根据权利要求3所述的基于偏振模复用的差分光纤陀螺，其特征在于，所述偏振模式复用模块中两个偏振分束器的快轴与3D多功能集成光学调制器的第一Y波导调制器通光轴耦合，两个偏振分束器的慢轴与3D多功能集成光学调制器的第二Y波导调制器通光轴耦合。

5.根据权利要求4所述的基于偏振模复用的差分光纤陀螺，其特征在于，所述数字闭环检测模块由前置开关电路、第一模数转换器、第二模数转换器、数字逻辑电路、第一数模转换器、第二数模转换器构成；

所述第一光电探测器的探测电信号和所述第二光电探测器的探测电信号经过所述前置开关电路消除尖峰脉冲后分别由所述第一模数转换器和所述第二模数转换器进行同步采集，经由所述数字逻辑电路处理后输出解调结果以及生成两路数字调制信号，两路数字调制信号分别由所述第一数模转换器和所述第二数模转换器转换后输出到3D多功能集成光学调制器的所述第一Y波导调制器和所述第二Y波导调制器。

6.根据权利要求5所述的基于偏振模复用的差分光纤陀螺，其特征在于，两路数字调制信号均为方波加反馈阶梯波叠加的调制信号；其中方波调制信号方向相同，反馈阶梯波调制信号方向相反。

7.根据权利要求5所述的基于偏振模复用的差分光纤陀螺，其特征在于，所述第一光纤陀螺检测的总位相表示为：

所述第二光纤陀螺检测的总位相表示为：

所述差分光纤陀螺的输出为所述第一光纤陀螺和所述第二光纤陀螺输出总位相之差：

其中，为光纤敏感环路产生的Sagnac相移，为第一光纤敏感环路和第二光纤敏感环路中由温度、振动和磁引起的共模相位误差。