[发明专利]一种保偏光纤环光程中心点的定位及检测方法

说明书

本发明提供一种保偏光纤环光程中心点的定位及检测方法，其使用飞秒激光刻制光纤光栅的技术，在保偏光纤环大约中心点附近位置刻制光纤光栅，然后将该保偏光纤绕制成保偏光纤环，再依靠光纤通信领域中的光频域反射技术，通过精确检测保偏光纤环中光纤光栅位置，精确定位保偏光纤环光程中心点，进而切割保偏光纤环两端尾纤并保证两个反向传播光路距离光纤环光程中心点的长度测量控制在mm精度，从而保证截取后的保偏光纤环两端尾纤距离保偏光纤环本身光程中心点的长度差控制在mm精度。本发明解决了现有光纤陀螺技术领域中存在的不能实现保偏光纤环两端与环体本身光程中心点等长的难题，同时在不增加保偏光纤使用长度的前提下(即在不增加保偏光纤环成本的前提下)，提高了光纤陀螺的测量精度。

技术领域

本发明涉及光纤传感领域，具体是一种保偏光纤环光程中心点的定位及检测方法。

背景技术

光纤陀螺的工作原理是基于萨格纳克效应(Sagnac Effect)。萨格纳克效应是相对惯性空间转动的闭环光路中所传播光的一种普遍的相关效应，即在同一闭合光路中从同一光源发出的两束特征相等的光，以相反的方向进行传播，最后汇合到同一探测点。若绕垂直于闭合光路所在平面的轴线，相对惯性空间存在着转动角速度，则正、反方向传播的光束走过的光程不同，就产生光程差，其光程差与旋转的角速度成正比。因而只要知道了光程差及与之相应的相位差的信息，即可得到旋转角速度。目前应用最广泛得的光纤陀螺类型为干涉型光纤陀螺仪(I-FOG)，它采用多匝保偏光纤圈来增强萨格纳克效应，一个由多匝单模保偏光纤环成的双光束环形干涉仪可提供较高的精度。

光纤陀螺自1976年问世以来，得到了极大的发展。但是，光纤陀螺在技术上还存在一系列问题，这些问题影响了光纤陀螺的精度和稳定性，进而限制了其应用的广泛性。理论上，制作的保偏光纤环保证两端尾纤距离中心点的距离完全相等，则可以根据上述理论描述“当若绕垂直于闭合光路所在平面的轴线，相对惯性空间存在着转动角速度，则正、反方向传播的光束走过的光程不同，就产生光程差，其光程差与旋转的角速度成正比”来计算出旋转的角速度。但是，在保偏光纤环绕制过程中，由于绕环设备、所使用的胶体固化、保偏光纤环老化过程中产生的环体内部保偏光纤的长度变化，会破坏保偏光纤环两端尾纤针对环体本身光程中心点的对称性，进而影响保偏光纤环制备成为光纤陀螺后的角速度测量精度。但是这在目前的光纤陀螺制备过程中，还无法实现对保偏光纤环两端尾纤针对环体本身光程中点的对称性的检测。换句话说，还没有办法测量光纤环两端尾纤距离光程中心点的实际长度。目前的方法，只能够认为利用分纤机将保偏光纤从两端尾纤分成左右两盘后的大约中心点位置为光程中心点，在将保偏光纤绕制成光纤环后，保偏光纤环两端尾纤的截取也由于无法基于准确的光程方面的测试数据，而只能盲目截取。

现有的一种提高光纤陀螺测量角速度精度的方法是通过使用更长保偏光纤绕制光纤环，配合以特殊的保偏光纤环绕制方法，来提高光纤陀螺角速度测量精度。但是保偏光纤环的成本主要集中在保偏光纤及其绕制过程上面，通过增加绕制的保偏光纤长度的方法，提高光纤陀螺角速度测量精度有限并且会显著增加光纤陀螺的整体成本，对于未来需求量巨大的光纤陀螺市场而言，成本也是必须考虑的重要方面。

发明内容

针对现有光纤陀螺制备技术存在的上述不足，本发明提供一种保偏光纤环光程中心点的定位及检测方法，在不增加保偏光纤使用长度的前提下，能够精确测量两个反向传播光路的长度，即得到保偏光纤环光程中心点的精确位置，进而切割保偏光纤环两端尾纤，并保证两个反向传播光路的长度测量和截取控制在mm精度，从而保证截取后的保偏光纤环两端尾纤距离保偏光纤环本身光程中心点的长度差控制在mm精度。

一种保偏光纤环光程中心点的定位及检测方法，包括如下步骤：

步骤一、保偏光纤中心点位置预定位：截取一定长度的保偏光纤，利用分纤机将保偏光纤从两端尾纤分成左右两盘，并在大约中心点位置进行标记；

步骤二、使用飞秒激光刻制光纤光栅：在不干扰光纤陀螺使用光波段的情况下，根据步骤一所标记的中心点位置刻制光纤光栅；