[发明专利]基于宽带可调谐光电振荡器的角速度测量装置和方法

摘要

本发明提供了一种基于宽带可调谐光电振荡器的角速度测量装置和方法。该装置包括：光源、第一光耦合器、可调节光延迟线、第一光环形器、第二光环形器、Sagnac环、第二光耦合器、光调制器、色散元件、光电探测器、微波放大器和功分器。本发明通过将Sagnac环由第一光环形器和第二光环形器连接在马赫曾德尔干涉仪(MZI)的两个臂之间，使Sagnac效应引起的相位变化转化为MZI输出干涉信号的自由光谱范围(FSR)变化，进而映射为光电振荡器产生微波信号的频率变化；因此通过监测光电振荡器输出微波信号的频率变化可获得Sagnac环旋转的角速度。本发明利用微波光子滤波技术，可在提高测量灵敏度的同时，增大角速度测量的范围；且具有结构简单、成本低等优点。

主权项

1.一种基于宽带可调谐光电振荡器的角速度测量装置，其特征在于，该装置包括：光源、第一光耦合器、可调节光延迟线、第一光环形器、第二光环形器、Sagnac环、第二光耦合器、光调制器、色散元件、光电探测器、微波放大器和功分器；其中所述光源采用宽谱光源，其输出端连接所述第一光耦合器；所述第一光耦合器和所述第二光耦合器之间形成MZI，所述第一光耦合器用于将所述光源产生的光信号均匀分成两路，使其沿所述MZI的两个臂传输，所述第二光耦合器用于将沿所述MZI的两个臂传输的两路光信号合成一路光信号，使其发生干涉；所述可调节光延迟线的输入端连接所述第一光耦合器，输出端连接所述第一光环形器的a端口，用于使所述MZI的两个臂上的光信号产生一个初始相位差Δφ₀；所述第二光环形器的a端口连接所述第一光耦合器的另一个输出端；所述Sagnac环连接所述第一光环形器和所述第二光环形器的b端口；所述第一光环形器和所述第二光环形器的c端口连接所述第二光耦合器的输入端；所述光调制器的输入端连接所述第二光耦合器的输出端，用于将光电振荡器所产生的微波信号调制到所述MZI输出的光信号上，产生调制信号；所述色散元件的输入端连接所述光调制器，输出端连接所述光电探测器；由所述色散元件输出的光信号经过所述光电探测器转变为电信号，所述电信号经过所述微波放大器放大后，由所述功分器分成两部分，其中一部分加载到所述光调制器的射频端，形成光电振荡器的环路，另一部分作为微波信号的输出，测量所述Sagnac环旋转的角速度；所述光源、MZI、光调制器、色散元件、光电探测器构成一个微波光子滤波器；所述Sagnac环置于所述MZI两臂之间，用于使Sagnac效应引起的相位变化转化为MZI输出干涉信号的FSR变化；当所述色散元件的群速度色散固定时，将角速度映射到所述微波光子滤波器的中心频率上，进而映射到所述光电振荡器所产生微波信号的频率变化上。