[发明专利]容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构

说明书

本发明涉及光纤传感技术领域，尤其是容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构，包括光源，光源的输出端通过光纤与偏振控制器的输入端相连，偏振控制器的输出端通过光纤连接在环行器的第一端口上，环行器的第二端口与光耦合器和光纤环构成的萨格纳克干涉仪的输入端相连；环行器的第三端口与第二光纤分束器PBS2相连；萨格纳克干涉仪的输出端与第一光纤分束器PBS1相连；两个偏振分束器的输出端分别与带有光探测器的数采卡相连；数采卡通过信号线与微机电性相连。本发明可以实现在容忍光纤存在模耦合的条件下，通过检测两个偏振分束器的输出信号，计算出光纤陀螺的角速度，可以使光纤陀螺的精度进一步提高、减小零点漂移。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，尤其涉及容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构。

背景技术

陀螺仪是一种转动传感器，用于测定其所在载体的转动角速度。陀螺仪被广泛的应用在各种飞行器及武器的制导，工业及军事的多种精密测量等领域。常见的陀螺仪有三种类型：机械陀螺仪，激光陀螺仪和光纤陀螺仪。后两者皆为光学陀螺仪。光学陀螺仪有结构紧凑，灵敏度高等特点，但是稳定度不及一些现代机械陀螺。由于应用的需要，新型的陀螺仪应具有高的灵敏度与稳定度，较低的成本和功耗，以及体积小等特征。

目前的光纤陀螺，是基于单一偏振态检测的，比如x方向输入,x方向检出。目前，为了提高保偏光纤陀螺的精度和降低零点漂移，采用了反馈技术、谐振技术以及各种补偿技术，可以说已经做到极致，而且对于保偏光纤环的要求越来越苛刻，比如模耦合、应力都要经过严格的筛查，这导致成本上升，而且换来的效益不明显。换言之，依靠提高光纤环的保偏光纤的特性来提高陀螺的性能，这条路已经基本走到了尽头。于是，我们要改换思路，反其道而行之。既然光纤模耦合是一种客观存在，我们就应该容忍它，因此，我们提出一种容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

设计容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构，包括包括光源、偏振控制器、环行器、光耦合器与光纤环构成的萨格纳克干涉仪、第一光纤偏振分束器PBS1、第二光纤偏振分束器PBS2、带有光探测器的数采卡、微机；

所述光源的输出端通过光纤与偏振控制器的输入端相连，所述偏振控制器的输出端与环行器的第一端口相连；

所述环行器的第二端口与所述光耦合器与光纤环构成的萨格纳克干涉仪的输入端相连；所述萨格纳克干涉仪的输出端与第一光纤分束器PBS1的输入端相连，第一光纤分束器PBS1的两个输出端通过光纤与所述带有光探测器的数采卡的采集端相连；

所述环行器的第三端口与所述第二光纤分束器PBS2的输入端相连，第二光纤分束器PBS的两个输出端通过光纤与所述带有光探测器的数采卡的采集端相连；

所述数采卡通过信号线与带有显示功能的微机电性相连；

根据记录的第一光纤偏振分束器PBS1、第二光纤偏振分束器PBS2的输出功率，利用如下公式把角速度由计算机解算出来：

其中，

式中，为顺时针的相移，为逆时针的相移，第一光纤偏振分束器PBS1的输出功率为P_y′^x和P_x′^x两个量，第二光纤偏振分束器PBS2的输出功率为和4个量，变量P表示功率，标号的意义是，下标表示输出的偏振方向，上标表示输入的偏振方向，不带撇表示PBS2的输出功率，带撇表示PBS1的输出功率。

优选地，所述偏振控制器为电调谐LN偏振控制器。