[发明专利]一种基于偏振串扰原理的光纤环检测装置和检测方法

说明书

本发明属于光纤传感技术、光学测量领域，提供一种基于偏振串扰原理的光纤环检测装置和检测方法，方法包括：(1)根据采集到的光纤环中偏振串扰点的位置和强度信息；(2)解算出偏振串扰强度与对轴角度的关系，在此基础上将偏振串扰点等效为熔接点，建立光纤环偏振串扰模型的琼斯矩阵；(3)根据被测光纤环的预估静态零偏值筛选出符合光纤陀螺精度要求的，并接入陀螺系统；(4)将筛选出不符合光纤陀螺精要求的光纤环进行振动时效处理。

技术领域

本发明属于光纤传感技术、光学测量领域，主要涉及了检测角度变化的光学传感器—光纤陀螺中光纤环测试的方法。

背景技术

光纤陀螺作为一种自主、不间断输出载体姿态参数和导航定位参数的导航系统，其中的敏感部件—光纤环的性能对光纤陀螺精度的影响具有不可忽略的作用。考虑到光纤环在绕制的过程中由于存在弯曲、扭转等应力作用以及温度的变化导致光纤环中存在偏振串扰点，导致光纤陀螺的互易性降低。如果直接将未检测的光纤环接到光纤陀螺系统中，可能会直接导致光纤陀螺的精度不能达到预期指标要求。同时，针对缠绕好、并接入光纤陀螺系统的光纤环，如何在不破坏光纤环结构的基础上，有效提高其互易性降低偏振串扰误差，将成为降低光纤环成本的关键。

一般情况下，光纤环中出现高串扰点的主要原因包括绕制时的换层换匝过程、绕环机机械原因导致的出现爬层、间隙过大等因素，一般情况下实验室选择温度时效处理的方法，对光纤环进行温度实验，释放其残余应力，但是温度时效处理具有一定的局限性，目前常用的绕制工艺为四级对称饶法，该方法会导致光纤由内之外受挤压程度不同，因此仅采用温度时效法释放应力，并不会对光纤之间相互挤压造成的偏振串扰产生积极的效果，考虑采用VSR(Vibration Stress Relief)的方法，目的是给光纤环提供一定的动应力，使光纤环中不稳定的部分，达到更加稳定的状态。

先前发明，如文件1(CN102928198A)，中提出的全光纤测试装置中采用的结构为单一透镜扫描结构，限制了测量的长度和分辨率，在对高精度光纤陀螺用光纤环的测试中具有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于偏振串扰原理的光纤环检测装置和检测方法，方法简单、可行性高且精确度高，通过对光纤环的检测和处理，降低光纤环成本的检测装置和检测方法。

本发明的技术方案:

一种基于偏振串扰原理的光纤环检测装置，包括：

光电探测单元(1)、差分扫描单元(2)、数据存储及处理单元(3)；

光电探测单元(1)将带有光纤环偏振串扰特性的光通过差分扫描单元(2)传输给数据存储及处理单元(3)，数据存储及处理单元(3)将干涉信号转化成电信号进行处理。

所述光电探测单元(1)包括：SLD光源(11)、1×2耦合器(12)、偏振器1(13)、2(14)、0°-0°起偏器(15)、0°-45°检偏器(16)、待测光纤环(17)、光电探测器PD0(18)以及分束器(19)；

SLD光源(11)的输出光经过1×2耦合器(12)的输入端1，分光比为98:2，其中2％的光功率由1×2耦合器输出端1输出给光电探测器PD0(18)，用来检测光源光功率变化；另外98％的光功率由1×2耦合器输出端2输出，经过分束器(19)和偏振器2(14)输出；通过0°-0°起偏器(15)，以线偏振光的形式沿待测光纤环的慢轴入射到待测光纤环(17)中，最后经过0°-45°检偏器(16)和偏振器1(13)，使两种模式的光波在相同的偏振状态下输出。

所述差分扫描单元(2)包括：2×2耦合器1(21)、2(22)、环形器1(23)、2(24)、准直透镜1(25)、2(26)、可移动的双面反射镜(27)以及差分探测器PD1(28)、2(29)；