[发明专利]一种基于环形器结构的双向光载微波谐振系统及其检测角速度的方法

摘要

本发明公开了一种基于环形器结构的双向光载微波谐振系统及其检测角速度的方法。本发明利用再生锁模技术、腔长控制技术和偏振态分离技术在光纤环中产生顺逆双向偏振态垂直的高稳定度的光载微波，用于测量旋转角速度。本发明采用环形器结构，通过双向再生锁模技术实现双向光载微波谐振；基于宽谱光干涉仪的非互易性误差消除技术，实现了互易的双向光载微波谐振系统；采用偏振态分离技术实现光信号的双波长分离，并采用垂直的偏振态在敏感环内相向传输，提高敏感环检测能力；采用腔长控制技术，将一个方向的微波振荡频率锁定到高稳定度标准时间参考源上，稳定了光谐振腔的相对腔长。本发明系统及方法具有实用性强、测量精度高等特点。

主权项

1.一种基于环形器结构的双向光载微波谐振系统，其特征在于，该系统包括宽谱光源(1)、50:50耦合器(2)、第一波分复用器(3)、第二波分复用器(4)、低速光电转换器(5)、干涉仪控制器(6)、腔长补偿调节器(7)、第一光放大器(9)、第一光电强度调制器(10)、第一光环形器(11)、第一光耦合器(12)、窄带双向光滤波器(13)、第二光耦合器(16)、第二光放大器(17)、第二光电强度调制器(18)、第二光环形器(19)、第一再生腔腔长调节器(20)、第一高速光电探测器(21)、第一微波滤波放大单元(22)、第一微波功分器(24)、第二再生腔腔长调节器(25)、第二高速光电探测器(26)、第二微波滤波放大单元(27)、敏感环干涉仪结构(29)、第二微波功分器(46)、第三微波功分器(47)和差频检测单元(48)；所述第一光放大器(9)、第一光电强度调制器(10)、腔长补偿调节器(7)、第一光环形器(11)、第二波分复用器(4)、第一光耦合器(12)、窄带双向光滤波器(13)、敏感环干涉仪结构(29)、第二光耦合器(16)、第一波分复用器(3)和第二光环形器(19)依次连接构成顺时针方向环形谐振腔；顺时针方向谐振光依次经过第一光耦合器(12)、第二再生腔腔长调节器(25)、第二高速光电探测器(26)、第二微波滤波放大单元(27)和第三微波功分器(47)反馈调制第一光电强度调制器(10)，构成顺时针方向再生锁模结构；顺时针方向再生锁模结构产生的电信号通过第三微波功分器(47)输入差频检测单元(48)；所述第二光放大器(17)、第二光电强度调制器(18)、第二光环形器(19)、第一波分复用器(3)、第二光耦合器(16)、敏感环干涉仪结构(29)、窄带双向光滤波器(13)、第一光耦合器(12)第二波分复用器(4)和第一光环形器(11)依次连接构成逆时针方向环形谐振腔；逆时针方向谐振光依次经过第二光耦合器(16)、第一再生腔腔长调节器(20)、第一高速光电探测器(21)、第一微波滤波放大单元(22)、第一微波功分器(24)和第二微波功分器(46)反馈调制第二光电强度调制器(18)，构成逆时针方向再生锁模结构；逆时针方向再生锁模结构产生的电信号通过第二微波功分器(46)输入差频检测单元(48)；所述宽谱光源(1)、50:50耦合器(2)、第一波分复用器(3)、第二波分复用器(4)、低速光电转换器(5)、干涉仪控制器(6)和腔长补偿调节器(7)组成顺逆时针双环路的互易性误差补偿宽谱光干涉仪；所述宽谱光源(1)发出的光经50:50耦合器(2)分为两臂，第一臂依次通过第二波分复用器(4)、第一光环形器(11)、第二光放大器(17)、第二光电强度调制器(18)、第二光环形器(19)、第一波分复用器(3)、50:50耦合器(2)进入低速光电转换器(5)；第二臂依次通过第一波分复用器(3)、第二光环形器(19)、第一光放大器(9)、第一光电强度调制器(10)、腔长补偿调节器(7)、第一光环形器(11)、第二波分复用器(4)、50:50耦合器(2)进入低速光电转换器(5)；所述低速光电转换器(5)的检测信号经过干涉仪控制器(6)，输出控制腔长补偿调节器(7)，实现宽谱光干涉仪的两臂光程相同，消除两臂上非双向器件引起的非互易误差；所述宽谱光源(1)发出的光与顺时针谐振光和逆时针谐振光均不干涉；所述敏感环干涉仪结构(29)包括第一正交偏振态调节单元(37)、偏振分束器(38)、光纤敏感环(39)和第二正交偏振态调节单元(40)；顺时针方向谐振光经过第一正交偏振态调节单元(37)将窄带双向光滤波器(13)的双峰值光谱信号调节为偏振态垂直的两路信号，经过偏振分束器(38)进入光纤敏感环(39)，依次经过偏振分束器(38)、第二正交偏振态调节单元(40)将偏振态调回初始状态；逆时针方向谐振光经过第二正交偏振态调节单元(40)将窄带双向光滤波器(13)的双峰值光谱信号调节为偏振态垂直的两路信号，经过偏振分束器(38)进入光纤敏感环(39)，依次经过偏振分束器(38)、第一正交偏振态调节单元(37)将偏振态调回初始状态。