[发明专利]一种低偏振误差的闭环光纤陀螺光路结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种光路结构，特别是一种闭环光纤陀螺的光路结构。

背景技术

光纤陀螺是一种新型的惯性器件，其组成结构中无运动部件，具有体积小、功耗低、启动快、动态范围大、精度覆盖面广、寿命长、可靠性高、批量成本低等优点。光纤陀螺有开环和闭环两大方案，闭环光纤陀螺由于具有标度因数非线性小和精度高的优点，因而应用更为广泛。闭环光纤陀螺的典型光路如图1所示，图中1为光源、2为光纤耦合器、3为Y波导集成光学器件、4为保偏光纤线圈、5为探测器，前述五个光电子器件都是带有光纤尾纤的器件，器件之间通过光纤熔接来实现光路连接。光纤的熔接会产生保偏光纤的对轴角误差，同时光路中其他的偏振交叉耦合也会产生偏振误差，与Y波导集成光学器件振幅抑制比成正比的为振幅型偏振误差，与Y波导集成光学器件的强度消光比成正比的为强度型偏振误差。其中振幅型误差可表示为：

φe=1-d1+d·ϵ·hLd---(1)]]>

其中d表示输入到Y波导集成光学器件的光波偏振度，ε表示Y波导集成光学器件的振幅抑制比，h表示保偏光纤线圈的偏振保持参数，L_d表示光源相关的去相干长度。强度型误差表示为：

σφc=ϵ2hL/N---(2)]]>

其中L表示保偏光纤线圈的光纤长度，N表示保偏光纤线圈所包含的去相干长度个数，且有关系式：

N＝L/L_d         (3)

对于精度优于0.001°/h的光纤陀螺，选取典型参数L＝4000m，h＝10^-5/m，L_d＝3cm，d＝0.01，ε＝10^-2.75，则振幅型偏振误差为9.6×10^-7rad，强度型偏振误差为8.9×10^-10rad。

hL表示整个线圈的偏振保持，由于保偏光纤线圈和Y波导集成光学器件之间(图1中的341和342)，Y波导集成光学器件的芯片和尾纤之间都存在偏振主轴对不准的情况，典型误差为0.5～1.5°；Y波导尾纤和保偏线圈尾纤在半径2cm弯曲时，在温度和力学条件下的偏振保持性能会降低1～2个数量级，因此实际的强度型误差大于式(2)所示的值，即可达到10^-7rad。

除了偏振误差，光源的相对强度噪声也是限制精度的因素，光源相对强度噪声表示为