[发明专利]一种三频差动谐振式光纤陀螺

说明书

本发明属于光纤陀螺技术，具体涉及一种三频差动谐振式光纤陀螺。本发明中对单激光光源进行三路光分束，采用调制和相敏解调技术控制激光光源、两个声光移频器实现三频谐振锁定，在谐振腔内构建双陀螺，通过直接频率计数，再进行差分运算得到陀螺输出信号和自由光谱范围，最终实现三频差动技术。本发明将三束光的频率分开整数倍的FSR，信号检测和锁频电路可滤除背向散射光信号，最终大幅谐振腔降低背向散射光对主要光束的耦合误差的影响；在腔内的双陀螺很多误差属于共模误差，通过差分解调可大幅降低谐振腔内共模误差影响，降低陀螺噪声，提高陀螺性能。

技术领域

本发明属于光纤陀螺技术，具体涉及一种三频差动谐振式光纤陀螺。

背景技术

谐振式光纤陀螺采用的基本原理与激光陀螺和干涉式光纤陀螺相同，仍然是Sagnac效应；但不同的是，谐振式光纤陀螺具有天然的精度优势，它结合了激光陀螺的谐振特性和传统干涉式光纤陀螺的多匝光路特性，因而，谐振式光纤陀螺具有体积更小、精度更高的潜力。

谐振式光纤陀螺已经广泛研究了三十年，其技术进展主要包括偏振波动误差抑制、透射式谐振腔、信号调制和谐振跟踪等。但公开报道中谐振式光纤陀螺的性能仍低于预期。通常谐振式光纤陀螺采用典型的单陀螺方案，该方案中顺逆光束各仅包含一个频率的光，且两束光的频率接近，背向散射光向主光束能量耦合时，容易产生背向散射噪声，造成陀螺误差。

发明内容

本发明目的是：提供一种可大幅降低背向散射噪声，并能够抑制谐振腔内的共模误差，提高陀螺性能的三频差动谐振式光纤陀螺。

本发明的技术方案是：一种三频差动谐振式光纤陀螺，其包括三路激光，所述三路激光由同一光源经分束器分别输出，其中，第一路经谐振腔输入耦合器，输入谐振腔，另外第二路、第三路分别移频后由耦合器合束，再经谐振腔输入耦合器，输入谐振腔，三路激光在谐振腔内进行谐振，且第二路、第三路在谐振腔内的传播方向相同并与第一路在谐振腔内的传播方向相反，谐振腔的三路激光输出分别经各自相敏解调器后用于频率锁定。

所述相敏解调器为基于方波的相敏解调器，解调时，先对与调制信号同频的方波进行调相，再用调相后的方波对激光输出进行同步解调。

所述第一路谐振器输出激光经相敏解调后对光源进行反馈。

第二路和第三路在进入耦合器合束之前分别设置有移频器，用于将两路的频率分别移动到第一路频率的两侧。

第二路和第三路频率分别移动到第一路频率的两侧的FSR的整数倍处。

第二路和第三路的相敏解调器分别经各自的频率综合振荡器连接各自的移频器。

第二路和第三路的相敏解调器分别经各自的信号调制模块连接各自的相位调制器，且所述相位调制器均与各自移频器连接。

第二路和第三路各自的频率综合振荡器均连接陀螺信号处理及读出模块，对频率综合振荡器的参考信号进行直接计数和三频差动运算。

第一路、第二路和第三路激光输出致耦合器之前均设置有强度伺服器。

本发明技术效果是：本发明中对单激光光源进行三路光分束，采用调制和相敏解调技术控制激光光源、两个声光移频器实现三频谐振锁定，在谐振腔内构建双陀螺，通过直接频率计数，再进行三频差动运算得到陀螺输出信号和自由光谱范围，最终实现三频差动技术。本发明将三束光的频率分开整数倍的FSR，相邻频率差约为几十MHz，信号检测和锁频电路可滤除几十MHz的背向散射光信号，最终大幅谐振腔降低背向散射光对主要光束的耦合误差的影响；在腔内的双陀螺很多误差属于共模误差，通过差分解调可大幅降低谐振腔内共模误差影响，降低陀螺噪声，提高陀螺性能。

附图说明

图1为本发明三频差动谐振式光纤陀螺的结构示意图；

图2为本发明三频差动原理示意图。