一种基于定向耦合调制器的循环干涉型光学陀螺

摘要

本发明涉及一种适用于工作原理为循环再入式的干涉型光学陀螺的基于定向耦合调制器的循环干涉型光学陀螺。本发明将光源调制成一组脉冲信号，其脉冲宽度为光在光路线圈SSR中的渡越时间τ，τ＝L/c，c为光速，若需要的循环次数为n，则其调制周期为nτ，并对系统Y波导处施加方波调制信号，调制周期为2nτ；当脉宽为光路渡越长度的光脉冲到达定向耦合调制器位置时，定向耦合调制器调制至交叉态，直至光脉冲全部进入光路。本发明提高了循环干涉型光学陀螺的检测精度。

主权项

一种基于定向耦合调制器的循环干涉型光学陀螺，其特征在于：将光源调制成一组脉冲信号，其脉冲宽度为光在光路线圈SSR中的渡越时间τ，τ＝L/c，L为耦合区域的长度,c为光速，若需要的循环次数为n，则其调制周期为nτ，并对系统Y波导处施加方波调制信号，调制周期为2nτ；当脉宽为光路渡越长度的光脉冲到达定向耦合调制器位置时，定向耦合调制器调制至交叉态，直至光脉冲全部进入光路；待光脉冲全部进入光路时，定向耦合调制器调制为直通态，使得光波在光路中循环时没有额外耦合损耗；光在光路中循环n圈后，定向耦合调制器调制至交叉态，实现第一次的光波输出以及第二次的脉冲光波输入；通过光电检测器对循环了n次的光信号进行采集，并分析出输入转速的大小；光源输出功率为500μW，波长为1310nm，Y波导损耗为5.8dB，耦合器1耦合比为50:50，损耗为1.5dB，耦合器2耦合比为97：3，损耗为3dB，改进后定向耦合调制器损耗也设为3dB，取敏感光路为200m，光路循环一次损耗设为0.6dB，循环次数为5次；使用电光调制方式，选用铌酸锂单晶作为衬底；其中，R₀，S₀为输入光波的幅值，R，S为对应输入R₀，S₀直通输出端的光波的幅值；定向耦合调制器波导间的耦合属于弱耦合，对于两完全相同的波导同向耦合的情况，当输入条件为R₀＝1,S₀＝0时，输出端的耦合效率为$\tau =\frac{|S{|}^2}{|R_0{|}^2}=\frac{K^2}{K^2+{\delta }^2}{\sin }^2\left(\sqrt{K^2+{\delta }^2}L\right);$其中，Δβ为相位失谐量，在铌酸锂晶体中Δβ表达式为πn_e³γ₃₃E_c/λ，n_e为铌酸锂晶体非寻常光折射率，γ₃₃为电光系数，E_c是电极产生的电场在x轴上的分量，λ为光波长；K为耦合系数，L为耦合区域的长度。