[发明专利]一种双环腔结构的谐振式光纤陀螺系统及其信号检测方法

权利要求书

1.一种双环腔结构的谐振式光纤陀螺系统，其特征在于：包括激光器LD、第一环形谐振腔FRR1、第二环形谐振腔FRR2、第一光电探测器PD1、第二光电探测器PD2、第三光电探测器PD3、第四光电探测器PD4、第一加法器EA1和第二加法器EA2；所述的激光器LD通过光纤依次连接相位调制器PM和马赫-曾德尔干涉仪MZI的输入端；所述的马赫-曾德尔干涉仪MZI两输出端分别与第一分束耦合器OC1的输入端和第二分束耦合器OC2的输入端连接；所述的第一分束耦合器OC1的两输出端分别与第一环形器Cir1和第三环形器Cir3连接；所述的第二分束耦合器OC2的两输出端分别与第二环形器Cir2和第四环形器Cir4连接；所述的第一环形谐振腔FRR1与第三耦合器OC3连接；所述的第二环形谐振腔FRR2与第四耦合器OC4连接；所述的第一环形器Cir1、第三耦合器OC3和第二环形器Cir2依次连接；所述的第三环形器Cir3、第四耦合器OC4和第四环形器Cir4依次连接；所述的第一光电探测器PD1、第二光电探测器PD2、第三光电探测器PD3和第四光电探测器PD4的输入端分别与第一环形器Cir1、第二环形器Cir2、第三环形器Cir3和第四环形器Cir4连接；所述的第一加法器EA1的两个输入端分别与第一光电探测器PD1的输出端和第二光电探测器PD2的输出端连接，第一加法器EA1的输出作为第一锁相放大解调电路FPGA1的输入，经伺服回路控制反馈至激光器LD；所述的第二加法器EA2的两个输入端分别与第三光电探测器PD3的输出端和第四光电探测器PD4的输出端连接，第二加法器EA2的输出端与第二锁相放大解调电路FPGA2连接。

2.根据权利要求1所述的一种双环腔结构的谐振式光纤陀螺系统，其特征在于：所述相位调制器PM为LiNbO₃相位调制器。

3.根据权利要求1或2所述的一种双环腔结构的谐振式光纤陀螺系统，其特征在于：所述的第一环形谐振腔FRR1与第二环形谐振腔FRR2的光纤环长度、光纤环直径、耦合器分光比和耦合器损耗参数一致；所述的第一环形谐振腔FRR1与第二环形谐振腔FRR2上下平行叠放在一起。

4.基于权利要求1所述的一种双环腔结构的谐振式光纤陀螺系统的一种双环腔结构的谐振式光纤陀螺的信号检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：第二环形谐振腔FRR2输出的光波经光电探测器探测后，检测其谐振曲线两端固定频率差对应的方波幅度与理想值是否相等，若对应的频率差的方波幅度与理想值不相等时，系统存在偏振波动噪声；此时通过曲线两边斜率与理想值对比，只利用谐振曲线受到偏振波动影响较小的一边进行信号检测，即[I(f₀+2f_m+f_applied)-I(f₀+2f_m-f_applied)]的光强幅度差和[I(f₀-2f_m-f_applied)-I(f₀-2f_m+f_applied)]光强幅度差较理想值的差异小的一侧用来进行信号检测，其中，f₀为激光器中心频率，f_m为相位调制器带来的调制频率，f_applied为设置的频率偏置；

步骤2：将马赫-曾德尔干涉仪MZI的频率设置为相位调制器PM频率的2倍，其中相位调制器PM的周期为T；

步骤3：在第T/4周期内，激光器LD输出的光波经过相位调制器PM后从马赫-曾德尔干涉仪MZI的第一输出端口输出，激光器LD中心频率锁定第一环形谐振腔FRR1内顺时针方向光波的谐振频率f₀，同时检测第二环形谐振腔FRR2中f₀+2f_m频率点处对应传输的逆时针方向光波的强度；

步骤4：在第2T/4周期内，激光器LD输出的光波经过相位调制器后从马赫-曾德尔干涉仪的第二输出端口输出，激光器中心频率锁定第一环形谐振腔FRR1内逆时针方向光波的谐振频率f₀，同时检测第二环形谐振腔FRR2中f₀+2f_m频率点处对应传输的顺时针方向光波的强度；

步骤5：在第3T/4个周期内，激光器LD输出的光波经过相位调制器后从马赫-曾德尔干涉仪的第一输出端口输出，激光器中心频率锁定第一环形谐振腔FRR1内顺时针光波的谐振频率，同时检测第二环形谐振腔FRR2中f₀-2f_m频率点处对应传输的逆时针方向光波的强度；

步骤6：在第4T/4个周期内，激光器LD输出的光波经过相位调制器后从马赫-曾德尔干涉仪的第二输出端口输出，激光器中心频率锁定第一环形谐振腔FRR1内逆时针方向传输光波的谐振频率，同时检测第二环形谐振腔FRR2中f₀-2f_m频率点处对应传输的顺时针方向传输光波的强度。