[发明专利]一种高精度光纤陀螺简单的相对强度噪声光学相消方案

说明书

本发明一种高精度光纤陀螺简单的相对强度噪声光学相消方案，采用全光纤结构，利用耦合器空闲端的光信号与干涉信号的相对强度之间的相关性来进行噪声相消，从而提高光纤陀螺的精度，提出一种光学相消方案的相对强度噪声抑制技术，降低高精度光纤陀螺实现的工艺难度和生产成本。

技术领域

本发明属于光纤陀螺技术领域，采用光学相消的方案抑制光源相对强度噪声。

技术背景

光信号噪声存在于信号检测的整个过程中，其产生的主要原因是光强度的涨落及光子数的波动性。由于光强度的涨落产生的噪声称为相对强度噪声；由于光子数波动产生的噪声称为光子噪声，光电转换后变成散粒噪声；由光电转换器中跨阻放大器的转换电阻产生的噪声为热噪声。

当光功率较小时，散粒噪声为光纤陀螺的主要噪声；随着光功率的增大，相对强度噪声线性增大，逐渐成为光纤陀螺的主要噪声。散粒噪声和热噪声所产生的角随机游走随着光功率的增大而减小，而相对强度噪声产生的角随机游走与光功率大小无关。所以，如图1(超高精度光纤陀螺的光路示意图)，使用的ASE光源具有功率大、波长稳定性好、相对弱相干性等优点，其光功率可以达到10mW以上，在如此高的光功率条件下，要想降低其角随机游走，提高检测信号的精度，就必须抑制其相对强度噪声。

国内外专利中提出过一些RIN抑制技术和新型光路结构抑制技术，但随着对光纤陀螺的认识更加深刻，提出了噪声相减法，既光路相消法。光路相消法是利用耦合器空闲端的光信号与干涉信号的相对强度之间的相关性来进行噪声相消，该方法采用全光纤结构，减少电路噪声因数，而且工艺相对简单，成本也更低。

发明内容

本发明采用全光纤结构，利用耦合器空闲端的光信号与干涉信号的相对强度之间的相关性来进行噪声相消，从而提高光纤陀螺的精度，提出一种光学相消方案的相对强度噪声抑制技术，降低高精度光纤陀螺实现的工艺难度和生产成本。

本发明的技术方案详述如下：

一种高精度光纤陀螺相对强度噪声光学相消方案，光学组成包括ASE光源、2×2光纤耦合器(50：50)、1×2光纤耦合器(1：99)、Y波导、探测器、保偏光纤环，在探测器和2×2光纤耦合器(50：50)设有1×2光纤耦合器(1：99)，ASE光源经过2×2光纤耦合器分成两路，一路连接Y波导(设耦合器与波导间的尾纤长度为L1)、一路连接1×2光纤耦合器(1:99)的×2端的1端(设此长度为L3)，连接Y波导的光经过Y波导，分两路进入保偏光纤环，从保偏光纤环出来的干涉光通过两个耦合器(设2×2光纤耦合器反馈端连接1×2光纤耦合器×2端的99端长度为L2)。

所述L1、L2、L3之间的关系为2L1+L2＝L3，使得一路光经过耦合器、经过Y波导，和另一路光经过耦合器的尾纤之间的光程差等于光经过保偏光纤环后的渡越时间。

本发明的优点和积极效果是：

本发明在光纤陀螺光路中，加入一个1×2的1：99光纤耦合器，利用耦合器空闲端的光信号与干涉信号的相对强度之间的相关性，通过调节ASE光源的光走过的光路，补偿光程差，使得ASE光源的光经过光路后光的相对强度噪声抵消，从而提高光纤陀螺的精度。该方案不需要增加额外的噪声抑制技术，也不需要增加调制解调电路的设计和陀螺调试难度，其实现方法简单，成本更低。

附图说明

图1为现有标准高精度光纤陀螺光路图；

图2为本发明的光路方案。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。