[发明专利]基于相干解调的光学谐振腔自由谱线宽度在线测试系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于相干解调的光学谐振腔自由谱线宽度在线测试系统及方法。本发明首先对激光器输出的光进行1×2分束，其中一束光被移频并用作相干参考光；另一束光被调制后再次分束，分别经过两个声光移频器后合束，并输入谐振腔中；谐振腔输出的光与参考光发生干涉，再经过光电探测器转换为电信号；对电信号实现波分复用，通过带通滤波器将电信号分成两部分，一部分用于将移频后激光器的中心频率锁定在谐振腔的一个谐振峰上；另一部分用于动态检测相邻谐振峰的谐振频率变化。本发明提供了实时检测谐振腔谐振频率变化的方法，通过相干解调的方式将光频信号下变频至射频域，降低了信号处理系统的带宽要求，检测精度高，具有良好的实时性。

技术领域

本发明涉及信号检测技术领域，尤其涉及一种相干解调的光学谐振腔自由谱线宽度在线测试系统及方法。该技术在谐振式光纤陀螺中有重要应用，谐振式陀螺包括以光纤环形谐振腔为敏感元件的谐振式光纤陀螺和以光波导谐振腔为核心敏感元件的谐振式集成光学陀螺。

背景技术

谐振式光学陀螺(Resonator Optic Gyro，ROG)是利用光学Sagnac效应实现对转动检测的一种高精度的微型惯性传感器。无振动部件的谐振式光学陀螺具有小型化，精度高，抗震动等优点。相比微机械陀螺(Micro Electro Mechanical Systems，MEMS)和干涉式光纤陀螺(Interferometric Fiber Optical Gyroscope，IFOG)，ROG将具有更大的优势。

谐振式光纤陀螺仪需要锁定激光器的中心频率为谐振腔的谐振频率，检测谐振腔谐振频率的变化来反应转动信号。光学谐振腔的谐振频率会因为自由谱线宽的改变而变化，且容易受到温度、压力等外界因素的干扰，因此有必要在线检测光学谐振腔的自由谱线宽度变化，有利于实现对噪声干扰的补偿和抑制。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于相干解调的学谐振腔自由谱线宽度在线测试系统及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明一方面提出了一种基于相干解调的光学谐振腔自由谱线宽度在线检测系统，其包括可调谐激光器、第一光纤分路器、相位调制器、第二光纤分路器、第一声光移频器、第二声光移频器、第三声光移频器、第三光纤分路器、光学谐振腔、第四光纤分路器、光电转换器构成的光学系统以及第一信号解调模块、第一信号处理模块、反馈锁定模块、第二信号解调模块、第二信号处理模块构成的信号处理系统；

所述可调谐激光器的输出端与第一光纤分路器的输入端相连，第一光纤分路器的两路输出分别与相位调制器、第三声光移频器相连，相位调制器的输出与第二光纤分路器的输入端相连，第二光纤分路器的两路输出分别与第一声光移频器、第二声光移频器相连，第一声光移频器、第二声光移频器的输出端分别与第三光纤分路器的输入端相连，第三光纤分路器的输出端与光学谐振腔的输入端相连，光学谐振腔的输出端、第三声光移频器的输出端分别与第四光纤分路器的输入端相连，第四光纤分路器的输出端与光电转换器的输入端相连相连，光电转换器具有两路输出，分别与第一信号解调模块、第二信号解调模块相连，第一信号解调模块、第一信号处理模块、反馈锁定模块与可调谐激光器的调谐端依次相连，第二信号解调模块与第二信号处理模块相连。

本发明进一步提出了一种上述检测系统的检测方法，其包括以下步骤：

1)相位调制：由可调谐激光器发出的激光，通过第一光纤分路器分为功率相同的两束，其中一束通过相位调制器调制，调制信号为U₁(t)；