[发明专利]一种基于氮化硅波导谐振腔的光学陀螺系统

说明书

本发明涉及一种光学陀螺系统，包括：光源与直波导调制器的输入端连接；直波导调制器的输出端与Y波导相位调制器的输入端连接；Y波导相位调制器的上调制臂的输出端与第一光环形器的输入端连接；Y波导相位调制器的下调制臂的输出端与第二光环形器的输入端连接；Y波导相位调制器用于将经过调制后的光信号进行分光；第一光环形器的输出端与第一波导耦合器连接；第二光环形器的输出端与第二波导耦合器连接；第一光环形器的反射端与信号接收模块连接；第二光环形器的反射端与锁频模块连接；锁频模块还与光源连接；第一波导耦合器、第二波导耦合器还与谐振腔连接。本发明能够提高光学陀螺系统的偏振性能并降低系统成本。

技术领域

本发明涉及光学陀螺技术领域，特别是涉及一种基于氮化硅波导谐振腔的光学陀螺系统。

背景技术

惯性技术是唯一具有全自主实时运动信息获取能力的核心技术，具有可靠性高、抗干扰能力强等优势，在国防安全和国计民生的众多领域起到不可替代的关键性作用。随着惯性技术的发展和应用范围的逐渐扩大，为了实现对运动载体的精确姿态检测，对惯性器件提出了更高的要求，其中对于中、低精度陀螺仪的高可靠性、小型化和低成本的需求尤为迫切。集成光学陀螺作为第二代光学陀螺仪，区别于传统的利用高速转子定轴性敏感角速度的机械陀螺和静电陀螺，利用Sagnac效应实现角速度检测，不存在可动部件，抗冲击和振动能力强，具有很高的可靠性；利用窄线宽激光在高品质因数环形谐振腔的多光束干涉增强Sagnac效应，能够在较短几何光程内实现数百甚至上千倍的等效光程，从而在小体积内实现较高的陀螺检测精度；利用集成光电子技术逐步将光学、光电器件及检测电路集成在单一基片上，可实现小型化和批量化生产、大幅度降低陀螺成本。因此，集成光学陀螺被认为是在整个低、中精度领域实现陀螺可靠性、小型化和低成本最有研究前景的方案之一，具有非常广阔的应用需求和极其重要的研究价值。

环形波导谐振腔作为谐振式集成光学陀螺的核心部件，其极限灵敏度与环形谐振腔的清晰度及其所围成的有效面积有着密切关系，与光纤陀螺和激光陀螺相比，谐振式集成光学陀螺在小型化和集成化方面均有着巨大优势。环形波导谐振腔的性能好快直接决定着谐振式集成光学陀螺的分辨率及其它性能，是该种陀螺设计和制造的关键。传统的集成光学陀螺一般采用二氧化硅波导腔，二氧化硅波导谐振腔损耗较大，品质因数低，并且难以实现起偏性能，会使系统引入较大的偏振噪声，需要辅助偏振控制器，这无疑增加了系统体积和成本，影响集成光学陀螺的应用和推广。

综上所述，针对现有的基于二氧化硅的谐振式集成光学陀螺系统，由于二氧化硅波导谐振腔损耗较大，品质因数低，并且难以实现起偏性能，导致系统存在较大的偏振噪声，需要辅助偏振控制器，这无疑增加系统成本。因此，需要一种偏振性能高且成本低的光学陀螺系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于氮化硅波导谐振腔的光学陀螺系统，以提高光学陀螺系统的偏振性能并降低系统成本。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于氮化硅波导谐振腔的光学陀螺系统，包括：光源、调制模块、第一光环形器、第二光环形器、谐振腔、第一波导耦合器、第二波导耦合器、信号接收模块和锁频模块；调制模块包括直波导调制器和Y波导相位调制器；

所述光源与所述直波导调制器的输入端连接；所述直波导调制器用于对所述光源发出的光信号进行信号调制；所述直波导调制器的输出端与所述Y波导相位调制器的输入端连接；所述Y波导相位调制器的上调制臂的输出端与第一光环形器的输入端连接；所述Y波导相位调制器的下调制臂的输出端与第二光环形器的输入端连接；所述Y波导相位调制器用于将经过调制后的光信号进行分光；所述第一光环形器的输出端与所述第一波导耦合器连接；所述第二光环形器的输出端与所述第二波导耦合器连接；所述第一光环形器的反射端与所述信号接收模块连接；所述第二光环形器的反射端与所述锁频模块连接；所述锁频模块还与所述光源连接；所述第一波导耦合器、所述第二波导耦合器还与所述谐振腔连接。

可选的，所述谐振腔的材料为氮化硅。