[发明专利]一种抗辐照的宽谱高精度光纤陀螺仪

说明书

本发明提供了一种抗辐照的宽谱高精度光纤陀螺仪，包括光路部分和电路部分，光路部分包括掺铒光子晶体光纤光源、分束器、Y波导集成光学器件、光纤线圈、探测器；电路部分包括掺铒光子晶体光纤光源驱动电路、带通滤波器、A/D转换器、数字信号处理电路、D/A转换器和放大器；所述的掺铒光子晶体光纤光源包括第一泵浦激光器、第一波分复用器、掺铒光子晶体光纤、第二波分复用器、第二泵浦激光器、反射镜、隔离器、滤波器组成，所述的掺铒光子晶体光纤光源由电路部分提供驱动电流；本发明提供的高精度光纤陀螺仪，其光路中传输的光谱宽度可达到80nm且光源更加抗辐照，有效的增加了陀螺精度和抗辐照性能。

技术领域

本发明涉及一种光纤陀螺仪，具体涉及一种抗辐照的宽谱高精度光纤陀螺仪。

背景技术

干涉式光纤陀螺仪是一种全固态的惯性仪表，具有可靠性高、寿命长等优点，高精度光纤陀螺仪（精度优于0.01°/h）通常采用平均波长为1.55μm的掺铒光子晶体光纤光源。光纤陀螺仪在原理上包括光路和电路两部分，通常光路部分和电路部分装配和封装在同一个结构体内。为了提高性能，研究人员提出了一种光路部分和电路部分隔离的装配形式，对于采用1.55μm波长的高精度光纤陀螺仪，电路部分主要包括光源驱动电路、低通滤波器、AD转换器、数字信号处理电路、DA转换器、放大器，光路部分主要包括掺铒光子晶体光纤光源、分束器、Y波导集成光学器件、光纤线圈和探测器，其中掺铒光子晶体光纤光源包括第一泵浦激光器、第一波分复用器、掺铒光子晶体光纤、第二波分复用器、第二泵浦激光器、反射镜、光隔离器、光谱滤波器。

光纤陀螺仪的噪声由随机游走系数表征，而随机游走系数与光纤陀螺中传输的光谱谱宽成反比，因此谱宽越大，光纤陀螺随机游走系数越小，即光纤陀螺噪声越小。目前，普通掺铒光纤光源的谱宽通常为30nm左右，且在辐照环境下损耗较大，会影响光源的发光光谱和功率，将普通掺铒光纤光源改为双泵浦的掺铒光子晶体光纤光源，其谱宽可增加到80nm左右，这可将光纤陀螺的噪声降低一倍以上，同时可增加陀螺的抗辐照性能，对提升光纤陀螺的精度和可靠性具有重要意义。

发明内容

本发明针对上述缺陷，提供一种能够宽谱达到1.5μm且具有更高的抗辐照性能的高精度光纤陀螺仪。

本发明提供如下技术方案：一种抗辐照的宽谱高精度光纤陀螺仪，包括光路部分和电路部分，光路部分和电路部分之间采用光纤和电线连接；光路部分包括掺铒光子晶体光纤光源、分束器、Y波导集成光学器件、光纤线圈、探测器；电路部分包括掺铒光子晶体光纤光源驱动电路、带通滤波器、A/D转换器、数字信号处理电路、D/A转换器和放大器；所述的掺铒光子晶体光纤光源由电路部分提供驱动电流；

电路部分对掺铒光子晶体光纤光源产生驱动电流，驱动掺铒光子晶体光纤光源产生平坦光谱信号，该信号经过分束器后到达Y波导集成光学器件进行分束，产生两束线偏振光进入光纤线圈，两束线偏振光反向经Y波导集成光学器件、分束器后到达探测器，探测器将光信号转换为电流信号，该电流信号经带通滤波器后变为交流信号，再经过A/D转换器之后变为数字信号，在数字信号处理电路内部完成数字解调、数字积分以及数字滤波获得陀螺的输出角速度，另一方面将陀螺的输出进一步积分产生数字阶梯波，并通过D/A转换器和放大器作为反馈信号施加到Y波导集成光学器件上，补偿因输入引起的Sagnac相移，从而实现数字闭环控制。

进一步地，所述的掺铒光子晶体光纤光源中包括第一泵浦激光器、第一波分复用器、掺铒光子晶体光纤、第二波分复用器、第二泵浦激光器、反射镜、光隔离器、光谱滤波器组成。

进一步地，所述掺铒光子晶体光纤光源驱动电路分别与所述掺铒光子晶体光纤光源的第一泵浦激光器和第二泵浦激光器连接。

进一步地，所述掺铒光子晶体光纤分别与所述第一波分复用器的一端和所述第二波分复用器的一端电连接；所述第二波分复用器的另一端与所述第二泵浦激光器电连接，并接收所述反射镜反射的光源；所述第一波分复用器的另一端分别与所述光隔离器的一端电连接，并与所述第一泵浦激光器电连接，所述光隔离器的另一端与所述光谱滤波器的一端电连接。