[发明专利]一种采用双向全互易耦合光电振荡器的角速度检测方法

权利要求书

1.一种采用双向全互易耦合光电振荡器的角速度检测方法，其特征在于，该方法能够实现双向谐振光载微波陀螺的角速度连续测量，所述光载微波陀螺包括980nm泵浦激光器（1）、第一980/1550波分复用器（2）、保偏掺铒光纤（3）、第二980/1550波分复用器（4）、控制光引出线（5）、光滤波器（6）、45°旋光镜（7）、偏振分束/合束器（8）、第一电光调制器（9）、第二电光调制器（10）、第一光纤耦合器（11）、第二光纤耦合器（12）、差频检测和信号处理电路（13）、光纤环形腔（14）、90°连接器（15）、第一光电探测器（16）、第二光电探测器（17）、第一微波再生锁模控制电路（18）、第二微波再生锁模控制电路控制电路（19）、第一压控振荡器（20）、第二压控振荡器（21）等部分；

以偏振分束/合束器（8）为分界，整个光载微波陀螺结构分成了环路部分和线型腔部分，且以90°连接器（15）为分界，将环路部分的两段光纤分别记作L1与L2；

光载微波陀螺的线型腔部分的光路具体为：驱动电流控制的激光器（1）输出的光经过第一980/1550波分复用器（2）后送入保偏掺铒光纤（3）放大，然后经过第二980/1550波分复用器（4）将光分成两部分，一部分为控制光，由控制光引出线（5）引出，另一部分为工作光，继续经过光滤波器（6）的滤波选频以及45°旋光镜（7）反射，将偏振态旋转90°，进入偏振分束/合束器（8）的光为两束偏振态正交的工作光（分别记作水平偏振态与垂直偏振态），并在环路部分形成顺时针与逆时针两个方向的谐振环路；

光载微波陀螺顺时针谐振环路具体为：进入偏振分束/合束器（8）的垂直偏振态的光沿顺时针方向（CW）经过第二电光调制器（10）（不调制），再通过第二光耦合器（12）进入光纤环形腔（14），然后经过90°连接器（15）将偏振方向改变90°，由垂直偏振光变为水平偏振光后经过第一光耦合器（11）分成两束，其中一束经过第一电光调制器（9）调制后重新进入偏振分束/合束器（8）形成顺时针方向的谐振环路；另一束送入第一光电探测器（16），将光信号转换成微波信号，之后经过第一微波再生锁模控制电路（18）及第一压控振荡器（20）反馈控制第一电光调制器（9）进行顺时针谐振环路的频率锁定；

光载微波陀螺逆时针谐振环路具体为：进入偏振分束/合束器（8）的水平偏振态的光沿逆时针方向（CCW）经过第一电光调制器（9）（不调制）、第一光耦合器（11），然后经过90°连接器（15），将偏振方向改变90°，由水平偏振光变为垂直偏振光后进入光纤环形腔（14），然后经过第二光耦合器（12）分成两束，其中一束经过第二电光调制器（10）调制后重新进入偏振分束/合束器（8）形成逆时针方向的振荡回路；另一束送入第二光电探测器（17），将光信号转换成微波信号，之后经过第二微波再生锁模控制电路（19）及第二压控振荡器（21）反馈控制第二电光调制器（10）进行逆时针谐振环路的频率锁定；

该方法包括以下步骤：

步骤1：激光器（1）射出的水平偏振光经过第一980/1550波分复用器（2）送入保偏掺铒光纤（3）放大后，再经过光滤波器（6）滤波选频，然后经过45°旋光镜（7）反射变成垂直偏振光，然后再通过光滤波器（6）、第二980/1550波分复用器（4）、保偏掺铒光纤（3）、第一980/1550波分复用器（2）返回，之后进入偏振分束/合束器（8），并沿顺时针方向依次进入第二电光调制器（10）、第二光耦合器（12）、光纤环形腔（14），然后经过90°连接器（15）变成水平偏振光，然后通过第一光耦合器（11）进入第一电光调制器（9）进行电光调制后重新送回保偏掺铒光纤（3）放大，形成顺时针方向的谐振环路；激光器（1）射出的垂直偏振光经过第一980/1550波分复用器（2）送入保偏掺铒光纤（3）放大后，再经过光滤波器（6）滤波选频，然后经过45°旋光镜（7）反射变成水平偏振光，然后再通过光滤波器（6）、第二980/1550波分复用器（4）、保偏掺铒光纤（3）、第一980/1550波分复用器（2）返回，之后进入偏振分束/合束器（8），并沿逆时针方向依次进入第一电光调制器（9）、第一光耦合器（11），然后经过90°连接器（15）变成垂直偏振光，然后再依次通过光纤环形腔（14）、第二光耦合器（12），之后进入第二电光调制器（10）进行电光调制后重新送回保偏掺铒光纤（3）放大，形成逆时针方向的谐振环路；

步骤2：光载微波陀螺顺时针谐振环路中的光经过第一光电探测器（16）将光信号转换成微波信号，之后送入第一微波再生锁模控制电路（18）进行锁频控制运算，然后通过第一压控振荡器（20）反馈控制第一电光调制器（9），从而将顺时针谐振环路的振荡频率锁定；光载微波陀螺逆时针谐振环路中的光经过第二光电探测器（17）将光信号转换成微波信号，之后送入第二微波再生锁模控制电路控制电路（19）进行锁频控制运算，然后通过第二压控振荡器（21）反馈控制第二电光调制器（10），从而将逆时针谐振环路的振荡频率锁定；

步骤3：差频检测和信号处理电路（13）检测顺时针谐振环路与逆时针谐振环路的谐振频率差Δf；

步骤4：通过以下公式，即可获得旋转角速度                                                ：

；

其中，S为环形光路包围的面积，λ为微波振荡中心频率对应的波长，L为环形腔周长。