[发明专利]一种能够降低磁场灵敏度的光纤陀螺

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤陀螺，具体是指一种能够降低磁场灵敏度的保偏光纤陀螺，属于光学传感领域中的干涉式光纤陀螺技术。

背景技术

干涉式光纤陀螺包括消偏型和保偏型这两类。其中，消偏光纤陀螺的出现是为了降低其所采用的光纤线圈的成本，但在同等光纤长度条件下，消偏光纤陀螺的精度难以达到采用保偏光纤线圈的保偏光纤陀螺的精度，并且随着保偏光纤的成本逐渐降低，消偏光纤陀螺在成本方面的优势已经不明显。

而保偏光纤陀螺的选择在很大程度上解决了光纤陀螺的信号衰减和非互易性偏振误差问题，并成为目前中、高精度光纤陀螺的最佳选择方案。但保偏光纤拉制过程中的纤芯椭圆度，弯曲，扭曲，线圈绕制等产生的应力双折射，使保偏光纤无法完全保持输入光的线偏振态，产生偏振串扰误差和由磁光法拉第效应带来的误差。

保偏光纤陀螺中的偏振误差分为振幅型和强度型，振幅型偏振误差与偏振器的振幅抑制比成正比，强度型偏振误差与偏振器的强度抑制比成正比，所以目前提高保偏光纤陀螺中集成光波导的强度抑制比是减小偏振串扰误差的直接有效手段。光纤拉制及光纤线圈绕制的非理想带来光纤双折射变化，扭转，应力，这些都会在光纤线圈的非对称点上产生等效的偏振延时器件，法拉第效应就会使顺时针和逆时针光之间出现相位差，引起光纤陀螺的输出飘移。所以采用保偏光纤虽然限制了偏振面的旋转，可以抑制法拉第飘移，但是光纤双折射等带来的残余磁光和法拉第效应带来的误差仍会影响中、高精度光纤陀螺的精度。

上述所提到的问题在以下相关报告中都有涉及：

1、光纤陀螺磁敏感性的试验研究，王夏宵，宋凝芳，张春熹，马宗峰，北京航空航天大学学报，Vol.31，No.10，2005；

2、干涉型光纤陀螺中磁光Faraday效应的研究，李坚，宁提纲，延风平，光电子激光，Vol.8，No.4，2007；

3、光纤陀螺在直流及交变磁场中的磁敏感性研究，谭曦，刘军，殷建玲，余伟涛，中国激光，Vol.39，No.9，2012。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够降低磁场灵敏度的光纤陀螺，其对法拉第效应的抑制有了很大的提高，能明显改善光纤陀螺的零偏性能，以及法拉第效应对光纤陀螺的标度因子线性度的影响；且无需采用防磁材料，减低了光纤陀螺的重量、体积和生产成本。

为实现上述目的，本发明提供一种能够降低磁场灵敏度的光纤陀螺，其包含：光源；探测器；耦合器，其与光源的输出光纤连接形成耦合器的输出光纤，该耦合器还与探测器的尾纤相连接；Y波导调制器，其与所述的耦合器相连接，将耦合器的输出光纤对称分束，形成Y波导调制器的第一尾纤和第二尾纤；保偏光纤线圈，采用保偏光纤绕制，其与所述的Y波导调制器相连接，将Y波导调制器的第一尾纤和第二尾纤分别与其两个输入熔接点交叉対轴熔接。

所述的光源采用SLD宽带光源或ASE光源。

所述的探测器的尾纤为保偏光纤或单模光纤。

所述的耦合器为保偏耦合器或单模耦合器。

所述的Y波导调制器的第一尾纤和第二尾纤均为保偏光纤。

所述的Y波导调制器的第一尾纤与保偏光纤线圈的其中一个熔接点处的第一对轴熔接角度θ₁为45°，且该第一对轴熔接角度θ₁的误差需在±1°以内，即该第一对轴熔接角度θ₁的范围在44°～46°之间。

所述的Y波导调制器的第二尾纤与保偏光纤线圈的另外一个熔接点处的第二对轴熔接角度θ₂为45°，且该第二对轴熔接角度θ₂的误差需在±1°以内，即该第二对轴熔接角度θ₂的范围在44°～46°之间。

综上所述，本发明所提供的能够降低磁场灵敏度的光纤陀螺，采用了Y波导调制器4与保偏光纤线圈之间45°交叉对轴熔接耦合的方式，从机理上改进了现有的保偏光纤陀螺抗磁场干扰能力的不足。