[发明专利]基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法及装置。其中，该方法包括如下步骤：使用四分频四态调制信号对光纤环内的顺时针光波和逆时针光波调制；根据调制后干涉信号的强度获得光路功率。本发明对光纤陀螺信号通路不产生干扰，不需要额外增加器件的光纤陀螺光路功率检测方法，从而在不影响光纤陀螺性能的情况下，降低了系统的复杂度，减少了系统的成本与体积。

技术领域

本发明属于光纤陀螺技术领域，尤其涉及一种基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法及装置。

背景技术

光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的角速度传感器，具有高精度、全固态，高可靠等特点，目前已经在卫星中得到了广泛的应用。光纤陀螺作为卫星姿态测量系统的关键部件，其性能直接决定了卫星的控制精度，而光纤陀螺的失效甚至会导致卫星任务的失败。光源作为光纤陀螺核心光学元件，在空间辐射等环境作用下可能发生性能劣化甚至失效，进而导致光纤陀螺精度劣化及失效。为了保证卫星在设计寿命期内的控制精度，卫星用光纤陀螺通常设置备份光源，并在主光源的性能劣化时切换性能正常的备份光源。要完成有效切换，前提是首先完成对光纤陀螺故障的判读，确定光纤陀螺性能劣化的原因为光源故障，而通过对光源输出光功率进行监测是判断光源故障最直接、有效的途径。由于光纤陀螺信号检测电路方案的特殊性，目前光纤陀螺常用的光功率检测方法有以下两种：

第一种方法是在光纤陀螺光电探测器后端的正常检测回路上并联一条检测支路，通过运算放大器及A/D转换器间接检测光功率。这种方法的缺点是：(1)检测支路直接连接在正常回路的光电探测器上，会给正常的检测回路带来干扰，从而影响产品的工作性能；(2)增加了低通滤波电路及A/D转换器，提高了产品成本，且增加了电路尺寸，使得电路小型化难以实现。

第二种方法是在光纤陀螺光源后2X2耦合器空头端熔接光电探测器，并与运算放大器、低通滤波电路和A/D转换器相连，从光路中直接检测光功率。这种方法的缺点是：(1)增加了一级光电探测器，从而增加了光路部分设计的复杂度，降低了产品的可靠性，并且提高了成本；(2)增加了运算放大器、低通滤波电路及A/D转换器，提高了产品成本，且增加了电路尺寸，使得电路小型化难以实现。

综上，现有的光功率检测方法都是通过增加额外的器件从原有光纤陀螺信号通路中引出信号进行检测，这些方法一方面会影响光纤陀螺性能，另一方面增加了系统的复杂度，从而降低了系统的可靠性，增加了系统的成本与体积，并不适用于对性能、可靠性、成本和体积都要求较高的空间用光纤陀螺中。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法及装置，对光纤陀螺信号通路不产生干扰，不需要额外增加器件的光纤陀螺光路功率检测方法，从而在不影响光纤陀螺性能的情况下，降低了系统的复杂度，减少了系统的成本与体积。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一方面，本发明提出了一种基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法，所述方法包括以下步骤：使用四分频四态调制信号对光纤环内的顺时针光波和逆时针光波调制；根据调制后干涉信号的强度获得光路功率。

进一步地，上述基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法中，还包括以下步骤：根据调制后干涉信号的强度获得光纤陀螺转速误差。

进一步地，上述基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法中，使用四分频四态调制信号对光纤环内的顺时针光波和逆时针光波调制包括：使用四分频四态调制信号对光纤环内的每个周期内的顺时针光波和逆时针光波调制。