[发明专利]基于光纤环形谐振腔感应透明及吸收效应的光纤陀螺

说明书

本发明提供一种基于光纤环形谐振腔感应透明及吸收效应的光纤陀螺，包含三个光纤环形谐振腔，第一光纤环形谐振腔中存在两相向传输的光波，第二光纤环形谐振腔中仅存在第一方向传输的光波，第三光纤环形谐振腔中仅存在第二方向传输的光波，并且第一方向与第二方向相反。第一光纤环形谐振腔与第二光纤环形谐振腔相互作用，产生感应透明效应，第一光纤环形谐振腔与第三光纤环形谐振腔相互作用，产生感应吸收效应，由感应透明效应、感应吸收效应二者中心频率的差值获得旋转速度大小，由感应透明效应、感应吸收效应二者的相对位置获得旋转速度方向。本发明结构简单、精度高，不包含相位调制器件，不对光信号进行相位调制就能分辨旋转速度方向。

技术领域

本发明涉及光纤陀螺的技术领域，具体涉及一种基于光纤环形谐振腔感应透明及吸收效应的光纤陀螺。

背景技术

1976年，美国Utah大学的V. Vali和R. W. Shorthill成功研制了世界上第一只光纤陀螺，光纤陀螺一经问世，就以其启动快、寿命长、功耗低、体积小等优点，引起了世界范围内的广泛关注，并获得了迅速地发展。光纤陀螺的工作原理基于Sagnac效应，即光波在传输过程中，由于相对惯性空间的旋转，会产生额外的相位。目前，传统的谐振式光纤陀螺采用的是一个光纤环形谐振腔，当陀螺旋转时，光波在光纤环形谐振腔中的谐振频率会随旋转速度而变化，对于在光纤环形谐振腔中相向传输的两束光波，二者的传输方向相反，其中一束光波的传输方向与旋转速度方向相同，而另一束光波的传输方向与旋转速度方向不同，因此，这两束相向传输的光波的谐振频率是不同的，且二者谐振频率间的差值与旋转速度大小成正比，所以通过检测谐振式光纤陀螺中两束相向传输的光波间的谐振频率差值，可测量旋转速度大小。

但是，对于传统的谐振式光纤陀螺，只有一个光纤环形谐振腔，光波的谐振谱较宽，导致陀螺的精度难以进一步提升；另一方面，陀螺中相向传输的两光波均在同一光纤环形谐振腔中发生谐振，两光波的谐振谱相同，无法区分，因此，难以分辨旋转速度方向，需要加入相位调制器等光学器件及复杂的信号处理系统，才能分辨旋转速度方向，这种分辨旋转速度方向的方式增加了陀螺系统结构的复杂性、引入了相应的噪声，并进一步降低了陀螺的精度。

发明内容

本发明的目的在于克服目前谐振式光纤陀螺精度低、结构复杂、难以分辨旋转速度方向的问题，提出了一种基于光纤环形谐振腔感应透明及吸收效应的光纤陀螺。

本发明的技术方案是提供一种基于光纤环形谐振腔感应透明及吸收效应的光纤陀螺，包含：

依次连接的电压信号源、激光器、偏振控制器、第一光纤分束器；

所述第一光纤分束器与第二光纤分束器、第三光纤分束器分别连接；

光纤耦合器也与所述第二光纤分束器、第三光纤分束器分别连接；

第一光纤环连接所述光纤耦合器和3×3光纤耦合器形成第一光纤环形谐振腔，第一光纤环形谐振腔中存在以第一方向和第二方向相向传输的光波；

第二光纤环连接所述3×3光纤耦合器和第二光纤隔离器形成第二光纤环形谐振腔，第二光纤环形谐振腔中存在以第一方向传输的光波；

第三光纤环连接所述3×3光纤耦合器和第一光纤隔离器形成第三光纤环形谐振腔，第三光纤环形谐振腔中存在以第二方向传输的光波；

其中，所述第一光纤环形谐振腔与第二光纤环形谐振腔通过3×3光纤耦合器发生相互作用，产生感应透明效应；所述第一光纤环形谐振腔与第三光纤环形谐振腔通过3×3光纤耦合器发生相互作用，产生感应吸收效应。

可选地，所述光纤陀螺进一步包含：

与所述第二光纤分束器连接的第一探测器；

与所述第三光纤分束器连接的第二探测器；

与所述第一探测器、第二探测器分别连接的信号处理系统；