谐振腔光纤陀螺的三角波相位调制方法及其装置

摘要

本发明公开了一种谐振腔光纤陀螺的三角波相位调制方法及其装置。谐振腔光纤陀螺的三角波相位调制装置：激光器与第一耦合器、第一相位调制器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器、第二相位调制器、第一耦合器相接，第一相位调制器与第一三角波信号发生器相接，第二相位调制器与第二三角波信号发生器相接，第二耦合器与第一光电探测器、第一高速数字信号处理器、激光器相接，第四耦合器与第二光电探测器、第二高速数字信号处理器相接，第三耦合器与光纤环相接。本发明有利于抑制背向散射引起的噪声；避免了锯齿波相位调制带来的2π复位脉冲对系统精度造成的影响；有利于克服自激励振荡对三角波造成的影响。

主权项

1.一种谐振腔光纤陀螺的三角波相位调制方法，其特征在于包括：1)对激光器输出光场进行分析，通过傅立叶变换将三角波相位调制的激光展开为各个谐波频率分量之和，将载波频率分量的傅立叶系数取模，得到三角波相位调制后激光的载波分量归一化幅度与调相指数的关系，通过计算机仿真得到载波分量归一化幅度为0时所对应的调相指数，根据理论推导结果和仿真结果得到当调相指数为πrad时，载波分量为0，从而确定最佳调相指数为πrad.；2)运用光场叠加原理得到光纤环的光场传输函数，通过傅立叶变换将三角波相位调制的激光展开为各个谐波频率分量之和，将各个谐波频率分量代入光场传输函数得到每个谐波频率分量经过光纤环后的光场表达式，将所有这些表达式相加后，得到光纤环的输出光场Eout(t)。将输出光场取共扼后与原表达式相乘，并取时间平均，得到输出光强表达式，将输出光强乘以耦合器引起的损耗及光电转换系数，可以得到光电探测器的输出电压信号的表达式$V_{\mathrm{PD}-\mathrm{out}}=\frac{1}{2}(1-{\alpha }_{C2})N⟨E_{\mathrm{out}}\left(t\right)E_{\mathrm{out}}^{*}\left(t\right)⟩,$ 由于表达式中不存在统计量，将时间平均运算去除，得到光电探测器输出电压信号表达式$V_{\mathrm{PD}-\mathrm{out}}=\frac{1}{2}(1-{\alpha }_{C2}){\mathrm{NE}}_{\mathrm{out}}\left(t\right)E_{\mathrm{out}}^{*}\left(t\right).$ 将VPD-out与方波信号S(t)作相关运算，得到解调信号Vd。通过Vd对谐振频偏Δf在Δf＝0处求导，并取绝对值，可以得到谐振点处的解调曲线斜率与调制频率的关系，通过计算机仿真，发现调制频率存在一最佳值，使得谐振点处的解调曲线斜率最大，这一频率就是最佳调制频率。3)通过反馈电路及高速数字信号处理器，将三角波信号与高低电平分别为1V和-1V的方波作相关运算，将相关运算结果与Vπ/2比较，当相关运算得到的结果大于Vπ/2时，将三角波幅度减小；当相关运算得到的结果等于Vπ/2时，三角波幅度不变；当相关运算得到的结果小于Vπ/2时，将三角波幅度增大。通过这种动态调整的反馈算法将输出三角波幅度稳定在半波电压。