CN106323339A - 一种低强度噪声微小型闭环光纤陀螺的制造方法 - Google Patents

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魏飞
谢良平
李彬
丁阔
张斌
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Abstract

本发明公开的一种体积微小、静态精度较高的高可靠战术级闭环光纤陀螺，兼顾闭环光纤陀螺微小体积和强度噪声抑制两方面优势，其中在微小型设计方面，通过采用40um极细径光纤(12)绕制微型光纤环(7)、微小型化光源器件及功能集成化光路器件共同实现；在精度提升方面，采用输出光信号半波全宽1000nm量级的超宽谱光信号源(4)，有效抑制闭环光纤陀螺(1)的强度噪声水平。通过以上改进，闭环光纤陀螺(1)在的空间体积内，精度达到0.003°/h量级，相比之前在的空间体积内，精度达到0.03°/h量级，有较大提升，且实现方便。

Description

一种低强度噪声微小型闭环光纤陀螺的制造方法
技术领域
本发明属于小型化、高可靠战术级闭环光纤陀螺技术，具体涉及体积微小、静态精度较高的高可靠战术级闭环光纤陀螺。
背景技术
为实现闭环光纤陀螺在较小体积的前提下达到较高精度水平，科研工作者及工程化专家不断进行研究改进，下面分为两部分进行简要阐述。
首先针对闭环光纤陀螺的体积小型化，这方面的工作主要集中在将组成闭环光纤陀螺的分立器件小型化、集成化。将分立器件小型化的技术方案进行汇总，基本上国内外的工程化专家进行以下两种工作：使用较细径的135um传感光纤，替代之前使用的250um传统通信光纤，有效降低光纤敏感环占用体积；此外采用小型化器件替代正常尺寸的光路器件，比如使用封装尺寸的光纤耦合器替代的光纤耦合器等。将分立器件集成化的技术方案进行汇总，这方面工作主要包括仅需要一只多通路波导将光纤耦合器、集成光学调制器两只器件的功能，使用多功能器件替代掺铒光纤光源的波分复用器、光纤耦合器、光纤隔离器三只器件的功能，最终实现闭环光纤陀螺的小型化设计要求，这篇专利引用了与这方面类似的技术方案。
接着针对闭环光纤陀螺的精度提升，这方面的工作主要分为提升闭环光纤陀螺信号的信噪比、抑制宽谱光信号的强度噪声等。提升闭环光纤陀螺的信噪比就是增加输入光信号功率，抑制宽谱光信号的强度噪声分为光路、电路两大方面。国内为相关研究及工程化产品主要采用电路方案，实现低频段噪声的抑制，但是采用电路方案将增加电路布板的有效面积、增加电路工艺复杂性，带来不可预估的串扰问题而影响闭环光纤陀螺的体积及其它性能；光路则主要通过增加参考光路、与主光路实现信号的强度噪声相减的功能，采用光路方案增加光路器件的数量，亦增加闭环光纤陀螺的体积及装配调试复杂程度。此外无论采用电路方案，还是采用光路方案都不能脱离另外一方面的改动，比如采用电路方案，也得在光路上增加参考光电探测器，从而改变光路，采用光路方案，必须进行电路的滤波器重新设计及优化，从而更改电路，所以将进一步增加其工艺的复杂程度。
发明内容
本发明的目的是：提供一种体积微小、精度较高的低强度噪声、微小型闭环光纤陀螺的制造方法。
本发明的技术方案：一种低强度噪声微小型闭环光纤陀螺的制造方法，将超宽谱光信号源4、光纤耦合器5、集成光学调制器6、微型光纤环7以熔接的方式连接成光路，并在光纤耦合器5上熔接光电探测器组件8，光电探测器组件8和集成光学调制器6分别连接光纤陀螺电路部分3的输入和输出，其中，所述微型光纤环7采用直径30um～100um的极细径光纤绕制而成，且超宽谱光信号源4的信号输出光谱半波全宽的加权平均值能够达到1000nm量级。
微型光纤环7的外直径至少2cm。
所述极细径光纤12为光子晶体光纤，该光子晶体光纤中间具有极细径光纤空气纤芯13，且围绕极细径光纤空气纤芯13设置有极细径光纤平行空气孔阵列14，并由极细径光纤包层15环绕，再由单层极细径光纤涂覆层16环绕。
集成光学调制器6的两根输出尾纤分别与微型光纤环7的两端输入尾纤熔接，且熔接应通过连续小电流、短时间间隔电弧放电的方法或者采用模场直径匹配的过渡光纤进行。
光纤陀螺电路部分3包括顺次连接的光信号探测及光电转换模拟电路模块9、电信号量化、调制解调及数字解算输出电路模块10以及数字反馈产生及施加模拟电路模块11，数字反馈产生及施加模拟电路模块11的输出分别施加在集成光学调制器6的两个电极上。
本发明的有益效果：通过本发明公开的一种低强度噪声微小型闭环光纤陀螺的制造方法，使闭环光纤陀螺在外直径2cm时的零偏稳定性达到0.003°/h量级，使闭环光纤陀螺实现体积微小、精度较高的战术级应用。
附图说明
图1为采用超宽谱光信号源、微型光纤环的干涉式闭环光纤陀螺组成框图。
图2为绕制微型光纤环采用的极细径光纤端面设计图。
1-闭环光纤陀螺、2-闭环光纤陀螺光路部分、3-闭环光纤陀螺电路部分、4-超宽谱光信号源、5-光纤耦合器、6-集成光学调制器、7-微型光纤环、8-光电探测器或其组件、9-光信号探测及光电转换模拟电路模块、10-电信号量化、调制解调及数字解算输出电路模块、11-数字反馈产生及施加模拟电路模块、12-极细径光纤、13-极细径光纤空气纤芯、14-极细径光纤平行空气孔阵列、15-极细径光纤包层、16-极细径光纤涂覆层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
请参阅图1，本发明一种低强度噪声微小型闭环光纤陀螺的制造方法，在微小型设计方面，采用极细径光纤12绕制微型光纤环7，此外通过微小型化光源器件及功能集成化光路器件共同实现；在精度提升方面，采用极宽谱光信号源4，输出光信号半波全宽的加权平均值达到1000nm量级，有效抑制闭环光纤陀螺1的强度噪声水平。该种低强度噪声微小型闭环光纤陀螺的具体制造过程如下：
步骤1：采用结构及材料参数经过优化的极细径光纤12及其匹配绕制用胶，按照特定对称的方案绕制外直径为2cm左右的微型光纤环7，绕制过程中注意控制绕制张力最大值及波动绝对值，绕制完成后可以通过紫外光辐射或者阶梯温度设置的方案进行固化。
步骤2：将超宽谱光信号源4的输出尾纤与光纤耦合器5的第一端输入尾纤熔接，接着将光纤耦合器5的第一端输出尾纤与集成光学调制器6的输入尾纤熔接，接着将集成光学调制器6的两根输出尾纤分别与微型光纤环7的两端输入尾纤熔接，最后将光纤耦合器5的第二端输入尾纤与光电探测器组件8的输入尾纤熔接。熔接完成后，形成整套闭环光纤陀螺光路部分2。熔接过程通过普通光纤熔接机按照设定程序进行，注意集成光学调制器6的两根输出尾纤与微型光纤环7的两端输入尾纤熔接时，应通过连续小电流、短时间间隔电弧放电或者采用模场直径匹配的过渡光纤进行熔接。
步骤3：将闭环光纤陀螺光路部分2与闭环光纤陀螺电路部分3结合，最终组成闭环光纤陀螺1。
由于闭环光纤陀螺1的角度随机游走与光信号的半波全宽的加权平均值成反比，即光信号的半波全宽的加权平均值越大，闭环光纤陀螺1的角度随机游走越优，故采用超宽谱光信号源4作为光信号输入，超宽谱光信号源4输出光信号半波全宽的加权平均值达到1000nm量级，闭环光纤陀螺1的强度噪声降低12.9倍，角度随机游走降低2.67倍。
采用未掺杂的光子晶体光纤作为传输介质能够有效降低超宽谱光信号的传输损耗，此外由于仅需一层涂覆介质作为防护，所以能将直径做到很低，用其绕制的光纤敏感环能够达到微小尺寸。由于闭环光纤陀螺1的零偏稳定性与光纤敏感环绕制长度呈正比，即绕制而成的光纤敏感环的长度越长，闭环光纤陀螺1的零偏稳定性指标越优。采用极细径光纤12绕制的微型光纤环7的外直径为2cm时，实际的光纤敏感环的绕制长度已经超过2km，所以闭环光纤陀螺的零偏稳定性达到0.003°/h量级。

Claims (5)

1.一种低强度噪声微小型闭环光纤陀螺的制造方法，其特征在于，将超宽谱光信号源(4)、光纤耦合器(5)、集成光学调制器(6)、微型光纤环(7)以熔接的方式连接成光路，并在光纤耦合器(5)上熔接光电探测器组件(8)，光电探测器组件(8)和集成光学调制器(6)分别连接光纤陀螺电路部分的输入和输出，其中，所述微型光纤环(7)采用直径30um～100um的极细径光纤绕制而成，且超宽谱光信号源(4)的信号输出光谱半波全宽的加权平均值能够达到1000nm量级。
2.根据权利要求1所述的低强度噪声微小型闭环光纤陀螺的制造方法，其特征在于，微型光纤环(7)的外直径至少2cm。
3.根据权利要求1所述的低强度噪声微小型闭环光纤陀螺的制造方法，其特征在于，所述极细径光纤(12)为光子晶体光纤，该光子晶体光纤中间具有极细径光纤空气纤芯(13)，且围绕极细径光纤空气纤芯(13)设置有极细径光纤平行空气孔阵列(14)，并由极细径光纤包层(15)环绕，再由单层极细径光纤涂覆层(16)环绕。
4.根据权利要求1所述的低强度噪声微小型闭环光纤陀螺的制造方法，其特征在于，集成光学调制器(6)的两根输出尾纤分别与微型光纤环(7)的两端输入尾纤熔接，且熔接应通过连续小电流、短时间间隔电弧放电的方法或者采用模场直径匹配的过渡光纤进行。
5.根据权利要求1所述的低强度噪声微小型闭环光纤陀螺的制造方法，其特征在于，光纤陀螺电路部分包括顺次连接的光信号探测及光电转换模拟电路模块(9)、电信号量化、调制解调及数字解算输出电路模块(10)以及数字反馈产生及施加模拟电路模块(11)，数字反馈产生及施加模拟电路模块(11)的输出分别施加在集成光学调制器(6)的两个电极上。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110082859A (zh) * 2019-04-23 2019-08-02 北京航空航天大学 用于光纤陀螺高精度调制的y波导芯片、器件及制作方法
CN112198591A (zh) * 2020-09-29 2021-01-08 中国石油天然气股份有限公司 光纤末端菲涅尔噪声抑制单元及其制作方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030189710A1 (en) * 2000-03-27 2003-10-09 Lo Pei-Hwa Dithering system and method for a laser diode light source for an optical gyroscope
CN101008569A (zh) * 2006-12-31 2007-08-01 北京航天控制仪器研究所 采用低偏和保偏混合光路的光纤陀螺
CN102914299A (zh) * 2012-09-24 2013-02-06 北京航空航天大学 一种基于单模单偏振光子晶体光纤的光纤陀螺
CN203719665U (zh) * 2013-12-25 2014-07-16 上海亨通光电科技有限公司 一种小型化闭环光纤陀螺
CN104990547A (zh) * 2015-08-13 2015-10-21 北京航空航天大学 一种稳定光纤陀螺保持标度因数的方法和装置
CN105444750A (zh) * 2015-11-27 2016-03-30 湖北三江航天红峰控制有限公司 一种保偏光子晶体光纤陀螺及其制造方法
CN205352406U (zh) * 2015-12-22 2016-06-29 上海亨通光电科技有限公司 一种可输出姿态方位角的光纤陀螺仪

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030189710A1 (en) * 2000-03-27 2003-10-09 Lo Pei-Hwa Dithering system and method for a laser diode light source for an optical gyroscope
CN101008569A (zh) * 2006-12-31 2007-08-01 北京航天控制仪器研究所 采用低偏和保偏混合光路的光纤陀螺
CN102914299A (zh) * 2012-09-24 2013-02-06 北京航空航天大学 一种基于单模单偏振光子晶体光纤的光纤陀螺
CN203719665U (zh) * 2013-12-25 2014-07-16 上海亨通光电科技有限公司 一种小型化闭环光纤陀螺
CN104990547A (zh) * 2015-08-13 2015-10-21 北京航空航天大学 一种稳定光纤陀螺保持标度因数的方法和装置
CN105444750A (zh) * 2015-11-27 2016-03-30 湖北三江航天红峰控制有限公司 一种保偏光子晶体光纤陀螺及其制造方法
CN205352406U (zh) * 2015-12-22 2016-06-29 上海亨通光电科技有限公司 一种可输出姿态方位角的光纤陀螺仪

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110082859A (zh) * 2019-04-23 2019-08-02 北京航空航天大学 用于光纤陀螺高精度调制的y波导芯片、器件及制作方法
CN112198591A (zh) * 2020-09-29 2021-01-08 中国石油天然气股份有限公司 光纤末端菲涅尔噪声抑制单元及其制作方法

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