[实用新型]光纤陀螺集成模块和包含它的光纤陀螺系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光纤陀螺集成模块，还涉及一种包含该光纤陀螺集成模块的光纤陀螺系统。

背景技术

对于装有惯性导航系统的运动体而言，其运动状态是通过惯性导航系统中的陀螺仪或加速度计来确定的。光纤陀螺作为各种各样的陀螺仪中的一种，其不需要精确加工和严格密封的光学腔，不需要高品质的反射镜，并且其零部件少，不存在机械磨损问题，因而比激光陀螺或其他机电式陀螺有着更好的应用前景。

如图1所示，现有的光纤陀螺系统包括：超辐射发光二极管1、光纤耦合器2、Y波导调制器3、光纤环4、光电探测器5和调制解调电路6。在该系统中，超辐射发光二极管1发出的具有一定功率的光经由光纤耦合器2的第一端口a输入光纤耦合器2，并经由光纤耦合器2的第二端口b输出；接着，从第二端口b输出的光经由Y波导调制器3的第一端口e输入Y波导调制器3；光在Y波导调制器3中被分为两束并从Y波导调制器3的两个第二端口f1、f2输出；从Y波导调制器3的两个第二端口f1、f2输出的两束光在光纤环4中分别沿顺时针和逆时针方向传输；在光纤环4中传输后，这两束光返回Y波导调制器3并通过Y波导调制器3输入光纤耦合器2的第二端口b并经由光纤耦合器2的第三端口c输出；输出的光被光电探测器5探测，并且由与光电探测器5连接的调制解调电路6进行数据处理。图1中的箭头示意性地示出了光传输的方向。

然而，现有的光纤陀螺普遍具有一些缺点。例如，现有的光纤陀螺系统一般由分立元件构成，各个元件独立封装，因此体积较大；由于每个分立元件都要与光纤耦合，因此光纤熔接点多，工序多且复杂，同时造成耦合效率低，易出现故障，环境适应性和可靠性较差。

另外，在现有的光纤陀螺系统中，光纤耦合器2通常具有四个端口，如图1所示。对于超辐射发光二极管1发出的并且输入光纤耦合器2的第一端口a的光，只有一半的光能量通过光纤耦合器2的第二端口b输入到Y波导调制器3的第一端口e中，而另一半的光能量通过光纤耦合器2的第四端口d损耗掉；当光从光纤环4经过Y波导调制器3返回输入光纤耦合器2的第二端口b时，只有一半的光能量通过光纤耦合器2的第三端口c输入光电探测器5，而另一半的光能量通过光纤耦合器2的第一端口a返回超辐射发光二极管1中，在又一次造成不必要的能量损失的同时对超辐射发光二极管1的输出造成影响，降低了光源的性能。

实用新型内容

为了解决上述背景技术中的问题，本实用新型提出一种光纤陀螺集成模块。

本实用新型的光纤陀螺集成模块包括超辐射发光二极管、光环形器、Y波导调制器和光电探测器，并且所述超辐射发光二极管、所述光环形器、所述Y波导调制器和所述光电探测器集成在管壳内，所述光环形器具有第一端口、第二端口和第三端口，所述Y波导调制器具有一个第一端口和两个第二端口；

所述光发射二极管与所述光环形器的第一端口光路连接，所述光环形器的第二端口与所述Y波导调制器的第一端口光路连接，所述光环形器的第三端口与所述光电探测器光路连接；

所述光发射二极管发出的光输入所述光环形器的第一端口并从所述光环形器的第二端口输出，从所述光环形器的第二端口输出的光输入所述Y波导调制器的第一端口并在所述Y波导调制器中被分为两束；

从所述Y波导调制器返回的光输入所述光环形器的第二端口并从所述光环形器的第三端口输出，从所述光环形器的第三端口输出的光输入所述光电探测器。

优选地，所述光环形器包括第一分束/合束镜、第一偏振旋转镜、光束变换器、第二偏振旋转镜、第二分束/合束镜；

在光由所述光环形器的第一端口到第二端口的传输过程中，所述光依次通过所述第一分束/合束镜、所述第一偏振旋转镜、所述光束变换器、所述第二偏振旋转镜和所述第二分束/合束镜；

在光由所述光环形器的第二端口到第三端口的传输过程中，所述光依次通过所述第二分束/合束镜、所述第二偏振旋转镜、所述光束变换器、所述第一偏振旋转镜和所述第一分束/合束镜。

优选地，所述第一分束/合束镜和所述第二分束/合束镜是相同的，所述第一偏振旋转镜和所述第二偏振旋转镜是相同的。

优选地，在所述光环形器的第一端口和所述第一分束/合束镜之间设有第一光束调理透镜，在所述光环形器的第二端口和所述第二分束/合束镜之间设有第二光束调理透镜，在所述光环形器的第三端口和所述第一分束/合束镜之间设有第三光束调理透镜。