[发明专利]基于偏振感测技术的非干涉式光学陀螺仪及感测旋转方法

权利要求书

1.一种用于基于光偏振传感而不依赖于光学干涉测量来感测旋转的方法，其特征在于，包括：

将偏振输入光束分成具有第一光偏振的第一光束和具有与第一光偏振正交的第二光偏振的第二光束；

将第一和第二光束耦合到经受旋转的光学环路的输入/输出端口中，第一光束在光环路中传播，第二光束在环路中与所述第一光束方向相反的方向传播；其中一束光束在输入/输出端口进行90度偏振旋转；

将经历了光环路传播的第一和第二光束在输入/输出端口处组合，产生组合光束作为光环路的光输出，同时保持第一和第二光束偏振彼此正交，而不会在输入/输出端口处引起第一和第二光束之间的光学干涉；

检测光环路的光输出的偏振信息，得到偏振斯托克斯分量s3与由于光环路转动对两路相反方向传播的光的相位差成正弦函数关系；

用光环路的光输出作为反馈来提供闭合反馈回路控制以产生反馈控制信号；

在闭合反馈回路使用相位调制器，使进入光环路第一和第二光束中的至少一个的相位被调制，通过调制抵消偏振偏移使得正弦函数为零；

根据抵消光输出的偏振偏移后，所使用相位调制的信息，确定光环路所经历的旋转。

2.一种基于光偏振传感而不依赖于光学干涉测量来感测旋转的光学陀螺仪，其特征在于，包括：

一个光源发出一束具有光源输出偏振态的光；

一个偏振分束器PBS或渥拉斯顿棱镜，接收光源输出偏振态的光，将具有光源输出偏振态的光作为输入光束分成具有第一光偏振的第一光束和具有第二光偏振的第二光束，所述第二光偏振与第一光偏振正交；

一个耦合到所述偏振分束器PBS或渥拉斯顿棱镜的光环路，具有第一环路端和第二环路端，第一环路端接收所述第一光束，使第一光束在所述光环路中沿第一环路方向传播；第二环路端接收所述第二光束，使第二光束在所述光环路中与第一环路方向相反的第二环路方向传播；

一个偏振旋转装置，放置在第一光束或第二光束中的一个光路中，将偏振态进行90度偏振旋转；

所述偏振分束器PBS或渥拉斯顿棱镜合并来自所述光学环路的所述第一和第二光束的光，同时保持所述第一和第二光束彼此偏振正交，而不会使得所述第一和第二光束之间产生光学干涉，以产生第一和第二光束的组合光束作为光环路的光输出；

一个检测装置，检测所述光输出以获得关于光输出的光偏振信息，并处理所获得的关于光输出的光偏振信息，以确定光环路所经历的旋转。

3.如权利要求2所述的光学陀螺仪，其特征在于，进一步包括：

所述偏振旋转装置是一个法拉第旋转镜或一个半波片；

所述光源发出的光穿过一个非偏振分束器或渥拉斯顿棱镜后到达偏振分束器，使得从偏振分束器或渥拉斯顿棱镜返回的组合光束通过所述非偏振分束器反射到达检测装置。

4.如权利要求2所述的光学陀螺仪，其特征在于，

所述具有输入光偏振态的输入光束由光源发出的光束通过一段保偏光纤或一个起偏器获得，保偏光纤或起偏器光轴方向与偏振分束器PBS或渥拉斯顿棱镜光轴之间成45度。

5.如权利要求2所述的光学陀螺仪，其特征在于，所述光环路由保偏光纤绕制的光纤环构成；

所述偏振分束器PBS通过两个光纤准直器与光纤环两个端口耦合，或一个渥拉斯顿棱镜替代偏振分束器，通过一个双光纤准直器与光纤环两个端口耦合；

所述具有输入光偏振态的输入光束由一个光源发出的光束通过一段保偏光纤或加入一个起偏器获得，保偏光纤光轴或起偏器光轴方向与偏振分束器PBS光轴之间成45度；

在所述保偏光纤或起偏器与偏振分束器或渥拉斯顿棱镜之间加入一个分束器(BS)，将来自偏振分束器或渥拉斯顿棱镜的组合光束反射到所述检测装置。

6.如权利要求5所述的光学陀螺仪，进一步包括：

一个四分之一波片或45度法拉第旋转器放置在分束器(BS)和偏振分束器PBS或渥拉斯顿棱镜之间。