[发明专利]一种光纤陀螺用光器件匹配方案

摘要

一种光纤陀螺用光器件匹配方案，该匹配技术采用干涉式光纤陀螺光路的设计理论，实现了光纤类型的匹配、光功率匹配、光波偏振态匹配和光谱匹配，从理论、工程、工艺、产品质量等各个层次上，很好的解决了由于光学器件的不匹配而导致的，困扰光纤陀螺行业多年来固有的成品率低下、性能指标低下、工艺不稳定、生产效率低等疑难问题。

主权项

一种光纤陀螺用光器件匹配方案，其特征在于，包括以下四部分内容：光纤类型匹配方案、光功率匹配、光波偏振态匹配、光谱匹配；所述光纤类型匹配方案：主要实现光器件光纤的模场直径相同、外径相同，以降低光路的传输噪声，如降低回波反射干扰、降低熔接损耗、提高偏振消光比等；以提高工艺组装中的光纤熔接对准精度，并且提高系统可靠性；包括：宽带光源、集成光学多功能调制器MIOC、保偏光纤分束器PMFS和探测器组件PIN‑FET的器件的尾纤光纤类型匹配。所述光谱匹配方案：由于光纤陀螺模拟传输要求，系统必须采用宽带光源，从而要求光纤分束器或者光纤耦合器的工作波长带宽必须大于2倍宽带光源的3dB带宽；通常SLD的3dB带宽约30nm～40nm，ASE光源的3dB带宽约10nm～20nm；因此要求光纤分束器或者光纤耦合器的工作波长带宽必须大于或等2倍光源的3dB带宽，但不局限于所述最优选择的2倍光源的3dB带宽；以此来满足往返光路的光谱匹配，以及对往返光路过程中不畸变的要求；所述功率匹配方案：在光源正常工作条件下，在波长及温度相关性较小的工作电流范围内合理选择SLD光源或者ASE光源，以及在功率、温度相关性最小的控制参数下，获得输入光功率；根据发明人已申报专利之所述PIN‑FET测试方法规定的线性响应度测试方案，在所述MIOC不施加调制信号情况下，合理选择入射到所述PIN‑FET上的光功率为线性饱和光功率的1/4到1/2之间，优选1/3为最佳工作光功率，但是不局限于1/4到1/2之间为全部工作光功率。例如，对于输入双偏振SLD光源或者ASE自然光源，光纤环为单模光纤的设计方案，光路总体插入损耗约20dB；对于输入单偏振SLD光源，采用保偏光纤分束器或者保偏光纤耦合器，光纤环为保偏光纤方案，光路总体插入损耗约14dB；对于输入双偏振SLD光源或者ASE自然光源，光纤环为保偏光纤，以及输入单偏振SLD光源，光纤环为单模光纤的设计方案，光路总体插入损耗约17dB；由此选择光源输出光功率，并且可以确定入射到PINFET光纤中的光功率，可以获得PINFET的线性响应斜率，从而可以确定PINFET的具体型号，据此设计光纤陀螺系统的最佳工作状态；所述光波偏振态匹配方案：由于MIOC集成光学多功能调制器芯片的波导制备采用的是退火质子交换(APE)工艺，其仅能够满足e光的波导传播条件，当前测量条件下可以测到的芯片的偏振消光比可以大于70dB，完全可以视为理想的偏振器(起偏器与检偏器)。由此，可以单独控制MIOC输入端，或者输出端的偏振匹配状态，实现光纤陀螺的性能指标设计要求。