[发明专利]基于宇称-时间对称的超灵敏角速度传感器及测量方法

说明书

本发明涉及谐振式光纤陀螺，具体是一种基于宇称‑时间对称的超灵敏角速度传感器及测量方法。本发明解决了现有谐振式光纤陀螺测量较小角速度时灵敏度过低的问题。基于宇称‑时间对称的超灵敏角速度传感器，包括第一窄线宽激光器、第二窄线宽激光器、第一隔离器、第二隔离器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、光纤耦合器、波分复用器、第一光纤锥、第二光纤锥、第一光纤环形谐振腔、第二光纤环形谐振腔、可调谐耦合器、第一光电探测器、第二光电探测器、双踪示波器、计算机。本发明适用于角速度测量。

技术领域

本发明涉及谐振式光纤陀螺，具体是一种基于宇称-时间对称的超灵敏角速度传感器及测量方法。

背景技术

基于萨格纳克效应的谐振式光纤陀螺理论上具有比环形激光陀螺仪和干涉光纤陀螺更小的尺寸和更低的成本来满足导航级性能，因而极具研究潜力，在导航和制导领域是研究的热点。然而在实际应用中，现有谐振式光纤陀螺由于自身结构所限，转动引起的频漂极其微弱。因此在待测角速度较小的情况下，其获得的频谱变量更小，由此导致其测量灵敏度过低，无法准确测量微弱转动信号。基于此，有必要发明一种基于宇称-时间对称的超灵敏角速度传感器及测量方法，以解决现有谐振式光纤陀螺测量较小角速度时灵敏度过低的问题。

发明内容

本发明为了解决现有谐振式光纤陀螺测量较小角速度时灵敏度过低的问题，提供了一种基于宇称-时间对称的超灵敏角速度传感器及测量方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：

基于宇称-时间对称的超灵敏角速度传感器，包括第一窄线宽激光器、第二窄线宽激光器、第一隔离器、第二隔离器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、光纤耦合器、波分复用器、第一光纤锥、第二光纤锥、第一光纤环形谐振腔、第二光纤环形谐振腔、可调谐耦合器、第一光电探测器、第二光电探测器、双踪示波器、计算机；

第一窄线宽激光器为可调谐窄线宽激光器；第一窄线宽激光器的出射端与第一隔离器的入射端连接；第一隔离器的出射端通过第一偏振控制器与第一光纤锥的首端连接；第一光纤锥的尾端与第一光电探测器的入射端连接；第一光纤环形谐振腔通过光纤耦合器与第一光纤锥耦合；

第二窄线宽激光器的出射端与第二隔离器的入射端连接；第二隔离器的出射端通过第二偏振控制器与第二光纤锥的首端连接；第二光纤锥的尾端与第二光电探测器的入射端连接；第二光纤环形谐振腔一方面通过波分复用器与第二光纤锥耦合，另一方面通过可调谐耦合器与第一光纤环形谐振腔耦合；第二光纤环形谐振腔中掺杂有一段稀土离子铒；

第一光电探测器的信号输出端和第二光电探测器的信号输出端分别与双踪示波器的两个信号输入端连接；双踪示波器的信号输出端与计算机的信号输入端连接。

基于宇称-时间对称的超灵敏角速度测量方法(该方法是基于本发明所述的基于宇称-时间对称的超灵敏角速度传感器实现的)，该方法是采用如下步骤实现的：

首先，启动第一窄线宽激光器和第二窄线宽激光器；第一窄线宽激光器发出1550nm波段的探测光，探测光依次经第一隔离器、第一偏振控制器、第一光纤锥、光纤耦合器、第一光纤环形谐振腔、光纤耦合器、第一光纤锥入射到第一光电探测器，然后经第一光电探测器转换为第一路电信号；同时，第二窄线宽激光器发出980nm波段的泵浦光，泵浦光依次经第二隔离器、第二偏振控制器、第二光纤锥、波分复用器、第二光纤环形谐振腔、波分复用器、第二光纤锥入射到第二光电探测器，然后经第二光电探测器转换为第二路电信号；当泵浦光经过第二光纤环形谐振腔时，泵浦光使得第二光纤环形谐振腔中的铒离子产生粒子数反转，由此为经过第一光纤环形谐振腔的探测光提供增益；两路电信号均传输至双踪示波器，并经双踪示波器转换为透射谱；透射谱一方面显示于双踪示波器上，另一方面传输至计算机；