CN107490392B - 一种光纤环/y波导直接耦合模块中分光比测量系统及方法 - Google Patents

一种光纤环/y波导直接耦合模块中分光比测量系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107490392B
CN107490392B CN201710671224.9A CN201710671224A CN107490392B CN 107490392 B CN107490392 B CN 107490392B CN 201710671224 A CN201710671224 A CN 201710671224A CN 107490392 B CN107490392 B CN 107490392B
Authority
CN
China
Prior art keywords
waveguide
optical fiber
optical
optical signal
coupling module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710671224.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107490392A (zh
Inventor
王学勤
胡如芝
郭礼芹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei Sanjiang Aerospace Hongfeng Control Co Ltd
Original Assignee
Hubei Sanjiang Aerospace Hongfeng Control Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hubei Sanjiang Aerospace Hongfeng Control Co Ltd filed Critical Hubei Sanjiang Aerospace Hongfeng Control Co Ltd
Priority to CN201710671224.9A priority Critical patent/CN107490392B/zh
Publication of CN107490392A publication Critical patent/CN107490392A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107490392B publication Critical patent/CN107490392B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C25/00Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/58Turn-sensitive devices without moving masses
    • G01C19/64Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
    • G01C19/72Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams with counter-rotating light beams in a passive ring, e.g. fibre laser gyrometers
    • G01C19/725Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams with counter-rotating light beams in a passive ring, e.g. fibre laser gyrometers using nxn optical couplers, e.g. 3x3 couplers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种光纤环/Y波导直接耦合模块中分光比测量系统,该测量系统包括光源、保偏光纤分束器、光纤环/Y波导直接耦合模块和光功率计;所述光源、保偏光纤分束器以及光纤环/Y波导直接耦合模块依次连接,所述光功率计与保偏光纤分束器的信号输出端相连接;所述调制电路作用于光纤环/Y波导耦合模块中的Y波导,以对光信号相位进行调制;通过测量Y波导所分光信号干涉形成的干涉光信号光功率变化,可以计算得出Y波导的分光比大小。本发明还公开了一种光纤环/Y波导直接耦合模块中分光比测量方法。本发明技术方案中的装置及方法,采用测量Y波导所分光束干涉形成的干涉光信号光功率变化的方法,解决了直接耦合模块中分光比参数无法测量的问题。

Description

一种光纤环/Y波导直接耦合模块中分光比测量系统及方法
技术领域
本发明属于光纤陀螺光路领域,具体涉及一种光纤环/Y波导直接耦合模块中分光比测量系统及方法。
背景技术
光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的惯性仪表,其具有体积小、重量轻、精度范围广、无运动部件等优点,近年来在陆、海、空、天等各领域的惯性导航上获得了广泛的应用。陀螺光路作为Sagnac效应最主要的的敏感和检测部分,是光纤陀螺的核心部件。一般情况下,光纤陀螺光路包括光源、耦合器、Y波导、光纤环、探测器共五大器件,Y波导与光纤环之间通常采用尾纤熔接的方式连接。现有技术中,CN104316003公开了一种光纤环与Y波导直接耦合的技术方案,其通过将光纤环尾纤直接耦合到波导芯片,在光路中减少了光纤环尾纤与Y波导尾纤的2个熔点,提高了陀螺的可靠性、光路装配工艺一致性及检测精度。其相较于传统的光纤陀螺有较大的进步,因而在实践中已经获得了广泛的认可和应用。
这种技术改进带来的一个重要问题是,传统的Y波导的分光比测量方法在光纤环/Y波导直接耦合模块中难以实现。Y波导的分光比是陀螺光路的重要参数,具体来说就是Y波导将一束光信号分成两束后,这两束光信号的功率比值。分光比对光路中克尔效应的大小有很大的影响,分光比偏差越大,其对克尔效应的影响越大。除此之外,分光比的大小也对检测信号光干涉信号干涉光信号强度产生影响。实践中,为了获得良好的陀螺性能,Y波导分光比需尽量接近50:50,此时光路中的克尔效应影响最小,测量获得的光干涉信号强度最为合适。
传统的Y波导的分光比测量方法是基于传统的Y波导。传统的Y波导带有两种尾纤,一根输入尾纤和两根输出尾纤。光信号从输入尾纤进入到Y波导中,然后从两根输出尾纤分别输出两路光信号,检测输出尾纤的两路光信号功率,两路输出信号光功率的比值即为Y波导分光比。但是在光纤环/Y波导直接耦合模块中,Y波导只有一个输入尾纤,其输出尾纤与光纤环耦合,不再具有单独的光信号输出尾纤端口。在这种技术环境下,传统的Y波导分光比测量方法显然是不具有测量基础的。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种光纤环/Y波导直接耦合模块中分光比测量系统及方法。本发明技术方案的方法,针对现有技术的Y波导分光比无法应用于光纤环/Y波导直接耦合模块的情况,采用测量Y波导所分光束干涉形成的干涉光信号光功率变化的方法,可以解决直接耦合模块中分光比参数无法测量的问题。
为实现上述目的,按照本发明的一个方面,提供了
一种光纤环/Y波导直接耦合模块中分光比测量系统,其特征在于,所述测量系统包括光源、保偏光纤分束器、光纤环/Y波导直接耦合模块、光功率计和调制电路;
其中,所述光纤环/Y波导直接耦合模块中光纤环通过尾纤直接耦合到Y波导芯片;
所述光源、保偏光纤分束器以及光纤环/Y波导直接耦合模块依次连接,所述光功率计与保偏光纤分束器的信号输出端相连接;所述调制电路作用于光纤环/Y波导耦合模块中的Y波导,用于调制光纤环/Y波导耦合模块中的光信号相位;
所述光源发出的光信号,经保偏光纤分束器后进入光纤环/Y波导直接耦合模块,在光纤环/Y波导直接耦合模块中Y波导的分光作用下,所述光信号分为第一光信号和第二光信号;所述调制电路作用于第一光信号和/或第二光信号,使得所述第一光信号与第二光信号之间形成相位差;所述第一光信号沿光纤环顺时针传输后回到Y波导,与沿光纤环逆时针传输回到Y波导的第二光信号合光形成干涉光信号,所述干涉光信号离开Y波导后进入保偏光纤分束器;通过与保偏光纤分束器相连接的光功率计,可以测量得到该干涉光信号的光功率大小;
由此方式,根据干涉光信号的光功率大小变化,可以计算得出光纤环/Y波导直接耦合模块中Y波导分光比的大小。
相较于传统的Y波导,光纤环/Y波导耦合模块中的Y波导的两个输出端直接与光纤环熔断连接,难以采用传统方法直接测量得出Y波导的分光比。本发明技术方案中的分光比测量系统,包括光源、保偏光纤分束器、光纤环/Y波导直接耦合模块、光功率计和调制电路。光源用于提供光信号,该光信号经过保偏光纤分束器分光后,再进入Y波导。在Y波导的作用下,光信号一分为二,两个光信号在进入光纤环的时候,方向相反,一个沿光纤环顺时针传输,另一个沿光纤环逆时针传输。第一光信号与第二光信号来源于同一个光信号,在对其进行处理之前,两者的固有频率、相位等参数完全一致。调制电路作用在Y波导上,使得两个通道中的光信号之间形成相位差。这两束同频率的光相遇后发生干涉,对于不同相位差的两束光,其干涉所形成的干涉光信号的光功率也有所不同,通过这种相位差带来的干涉光信号功率变化,可以计算得出Y波导的分光比大小。
作为本发明技术方案的一个优选,光源为线偏振光源,该线偏振光源的工作波段与Y波导一致,优选通过保偏尾纤与保偏光纤分束器相连接。
Y波导一般具有一个固有的工作波段,本发明技术方案中,光源所发出的偏振光的工作波段与Y波导一致。由于光纤环/Y波导直接耦合模块是应用在光纤陀螺上的重要构件,其主要进行的是偏振光检测,因此本发明是技术方案中的光源优选是线性偏振光源。同时为了进一步保证光信号的偏振性,本发明技术方案中的线偏振光源优选通过保偏尾纤与保偏光纤分束器相连接。
作为本发明技术方案的一个优选,光源与保偏光纤分束器通过第一尾纤和第二尾纤相连接,所述尾纤和第二尾纤优选以0°或90°对轴熔接。
作为本发明技术方案的一个优选,保偏光纤分束器与光纤环/Y波导直接耦合模块通过第三尾纤连接,所述第三尾纤与光纤环/Y波导耦合模块0°对轴熔接。
光源与保偏光纤分束器上各有尾纤,其通过尾纤与其他设备连接。尾纤中一般具有快轴和慢轴两个光传输通道,且快轴和慢轴一般正交。为了保证偏振光在进入保偏光纤分束器的快轴,那么就需要将第一尾纤和第二尾纤的快轴与快轴对接,慢轴与慢轴对接,因此光源的尾纤和保偏光纤分束器的尾纤优选以0°或90°对轴熔接。同时,偏振光离开保偏光纤分束器进入光纤环/Y波导直接耦合模块的通道也是尾纤,并且该尾纤与光纤环/Y波导直接耦合模块优选0°对轴熔接。
作为本发明技术方案的一个优选,调制电路为光纤环/Y波导直接耦合模块中沿相反方向传输的第一光信号和第二光信号提供0~2π的连续变化的相位差调制,使得相位差可以在0~2π的范围内变化。
Y波导分出的两束光信号的固有频率、相位等参数完全相同,调制电路在改变两束光信号的相位差的时候,优选0~2π的连续变化。由于光信号的波动性,0~2π刚好是一个周期,通过一个连续周期的相位差变化,可以有效减少测量得到的干涉光信号光功率误差。
作为本发明技术方案的一个优选,光信号在保偏光纤分束器的快轴中传输。
按照本发明技术方案的另一个方面,提供了一种采用权利要求1~7任一项所述光纤环/Y波导直接耦合模块中分光比测量系统的分光比测量方法,其特征在于,包括,
(1)调节调制电路,对光纤环/Y波导直接耦合模块中的Y波导施加相位调制,使得沿相反方向传输的第一光信号和第二光信号之间产生连续变化的相位差;
(2)采用光功率计记录下步骤(1)中所述第一光信号和第二光信号之间的相位差连续变化时,保偏光纤分束器输出的干涉光信号的光功率曲线;
(3)根据所述光功率曲线确定所述第一光信号和第二光信号之间的相位差在0~2π连续变化时,干涉光信号的功率最大值Imax和最小值Imin
(4)计算光纤环/Y波导直接耦合模块中Y波导的分光比。
作为本发明技术方案的一个优选,步骤(4)中Y波导的分光比的计算公式为:
Figure BDA0001373133470000041
采用这种处理方法计算得出的分光比,其计算误差更小,更接近Y波导的真实分光比例。
作为本发明技术方案的一个优选,第一光信号和第二光信号之间的相位差变化范围优选0~2π。
利用光纤环/Y波导直接耦合模块中分光比测量系统中的调制电路,可以对第一光信号和第二光信号之间的相位差进行调制,从而改变干涉光的功率大小。Y波导将光源输入信号分为第一光信号和第二光信号的,为了准确测得Y波导的分光比大小,需要得到第一光信号的光功率和第二光信号的光功率。由于光纤环/Y波导直接耦合模块不再具有Y波导输出信号的直接测量端口,因此本发明技术方案中通过测量第一光信号和第二光信号在不同的相位差下形成的干涉光信号的光功率变化,来确定第一光信号和第二光信号的能量大小,从而确定Y波导的分光比大小。理论上来说,只需要确定第一光信号和第二光信号的两个不同相位差,得到两个不同干涉光信号的光功率,即可计算得出第一光信号和第二光信号的能量大小。但是这种测量计算误差较大,不利于准确的计算分光比,因此本发明技术方案中优选测量得到0~2π的相位差下第一光信号和第二光信号的干涉光信号功率大小,并根据光功率曲线确定干涉光信号的最大值和最小值,进而计算出分光比的大小。
按照本发明技术方案的一个方面,提供了一种光纤环/Y波导直接耦合模块中分光比测量系统的分光比测量方法,其特征在于,包括,
(1)光源发出光信号,所述光信号经过保偏光纤分束器进入光纤环/Y波导直接耦合模块;
(2)所述光纤环/Y波导直接耦合模块中的Y波导,将光信号分为第一光信号和第二光信号;
(3)调制电路作用于第一光信号和/或第二光信号,使得所述第一光信号与第二光信号之间形成相位差;
(4)所述第一光信号沿光纤环顺时针传输后回到Y波导,与沿光纤环逆时针传输回到Y波导的第二光信号合光形成干涉光信号;
(5)利用光功率计测量得到步骤(4)中所述干涉光信号的光功率;
(6)根据步骤(5)中测得的光功率绘制干涉光信号的光功率曲线;
(7)根据光功率曲线确定干涉光信号的功率最大值Imax和最小值Imin,计算光纤环/Y波导直接耦合模块中Y波导的分光比大小。
本发明技术方案中的装置和方法,还可以用于调节光纤环/Y波导直接耦合过程中分光比。具体来说,在调节光纤环/Y波导直接耦合过程中,先将Y波导的一个输出端与光纤环的一个输入端耦合连接,通过调整Y波导的另一个输出端与光纤环另一输入端的耦合状态,通过上述装置测量计算其分光比,直至Y波导的分光比接近实际需求时,确定第2个耦合点的耦合状态。以此方式,可以在光纤环/Y波导直接耦合过程中确定分光比大小,从而直接获得需要的光纤环/Y波导直接耦合模块,提高了设备的精确度。相较于先耦合成型、再测量Y波导分光比的大小而言,节约了时间,所获得的光纤环/Y波导直接耦合模块也更贴近实际需求。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,具有以下有益效果:
1)本发明技术方案的方法,提出了一种光纤环/Y波导直接耦合模块分光比的测量装置,其采用测量Y波导所分光束干涉形成的干涉光信号光功率变化的方法,为制作好的直接耦合模块中分光比的测量筛选提供了有效途径,解决了直接耦合模块中分光比参数无法测量的问题,也为光纤环/Y波导直接耦合过程中分光比的调节提供了一种有效途径。
2)本发明技术方案的方法,使用调制电路调节Y波导形成的第一光信号和第二光信号之间的相位差的,从而使得第一光信号和第二光信号干涉形成的干涉光信号发生变化,通过在调制上述相位差使之在0~2π之间连续变化,测量相应的干涉光信号光功率大小,可以间接测量得出Y波导的分光比大小,测量结果精确度较高。
3)本发明技术方案的方法,采用线偏振光源、保偏光纤分束器、光功率计和调制电路对光纤环/Y波导直接耦合模块中的分光比进行测量,其所使用的测量装置简单,操作便捷,测量精度较高。无论是针对已经完成的光纤环/Y波导直接耦合模块的分光比进行测量还是针对光纤环/Y波导耦合过程中的分光比进行调节都十分方便。
附图说明
图1是本发明技术方案的实施例中光纤环/Y波导直接耦合模块分光比的测量装置;
图2是本发明技术方案的实施例中光纤环/Y波导直接耦合模块分光比的测量方法流程图;
图3是本发明技术方案的实施例中保偏光纤分束器2-3端输出的干涉光信号功率变化曲线示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。
本发明技术方案的实施例中提出了一种光纤环/Y波导直接耦合模块的测量装置及其测量方法,解决了在光纤环/Y波导直接耦合光路方案中无法测量分光比的问题,提供了一种光纤环/Y波导直接耦合模块分光比参数测量筛选的方法。本发明技术方案的实施例中,通过必要的测量器件,可以有效的确定耦合模块中Y波导的分光比大小。从而可以避免大分光比偏差所引起的克尔效应对光纤陀螺的影响,有利于提高陀螺探测器接收信号干涉光强,提高信噪比,进而提升光纤陀螺的零偏稳定性。
下面结合附图对本发明技术方案的实施例中的测量装置及方法进行进一步的说明。
如图1所示是本发明技术方案实施例的测量装置,包括:线偏振光源1,保偏光纤分束器2,光纤环/Y波导集成耦合模块3,光功率计4,调制电路5。其中,线偏振光源1的输出光波段与Y波导3-1工作波段一致,且线偏振光源1的输出尾纤1-1为保偏尾纤;保偏光纤分束器至少包含有三根尾纤,分别为尾纤2-1、尾纤2-2和尾纤2-3;调制电路5主要用于为光纤环/Y波导集成耦合模块3中的光信号提供0~2π的连续相位变化;光功率计4则用于检测光信号;线偏振光源1、保偏光纤分束器2、光功率计4和调制电路5共同组成了光纤环/Y波导直接耦合模块3分束比的测量装置。
具体来说,保偏光纤分束器2的尾纤2-1与线偏振光源1的输出尾纤1-1相连接,尾纤2-2与光纤环/Y波导直接耦合模块输入尾纤3-3相连接,尾纤2-3与光功率计4相连接;调制电路5直接作用在光纤环/Y波导直接耦合模块3上。即,光信号从线偏振光源1发出后,经过尾纤1-1、尾纤2-1和尾纤2-2进入到光纤环/Y波导直接耦合模块3。进一步来说,光信号进入光纤环/Y波导直接耦合模块后,如图1所示,在Y波导中分两路传输,一路沿顺时针方向绕保偏光纤环若干周期回到Y波导3-1,另一路沿逆时针方向绕保偏光纤环3-2若干周期后回到Y波导3-1。调制电路5为光纤环/Y波导集成耦合模块3中上述沿相反方向传输的光信号提供0~2π的连续变化相位差,两路光信号经过Y波导3-1后再进入保偏光纤分束器2,最后由光功率计4测量得到两束光信号干涉形成的干涉光信号的光功率大小。
其中,需要进一步说明的是,本发明技术方案的实施例中的保偏光纤分束器与Y波导均有一定的分光作用,但是其分光的效用有差异。在本发明技术方案的实施例中,保偏光纤分束器接收线偏振光源发出的光信号,从该光信号中分出一部分传输到光纤环/Y波导直接耦合模块,Y波导再将这部分光信号分光成两束;未进入Y波导中的部分光信号则被丢弃。此外,在本发明技术方案的实施例中,由于保偏光纤分束器与Y波导只有一根尾纤相连接,保偏光纤分束器的端口既具有光信号输入的功能,又要接收从光纤环/Y波导直接耦合模块输出的光信号,保偏光纤分束器需要将同一端口的输入光信号和输出光信号分隔开来,使得输入光信号和输出光信号分别进入对应的传输路径。
如图2是本发明技术方案的实施例的测量方法流程图。其详细过程如下:
(1)将光纤环/Y波导集成模块3的输入尾纤3-3与测量装置中保偏光纤分束器2-2尾纤0°对轴熔接;同时,将调制电路5与Y波导3-1的电极相连接,使其可以向相反方向传输的光信号提供0~2π的连续变化相位差。本发明技术方案实施例中的保偏光纤,具有快轴和慢轴两个传输方向,且快轴和慢轴相互垂直。换而言之,从保偏光纤的横截面来看,其中具有两条传输通道,分别为快轴通道和慢轴通道,两条通道相互垂直。本发明技术方案中,优选采用0°对轴熔接,则光信号在保偏光纤分束器和光纤环/Y波导直接耦合模块之间传输的通道始终是快轴或始终是慢轴,以保证光信号在传输过程中不会减弱。
(2)通过调制电路5给光纤环/Y波导集成模块中沿相反方向传输的两束光施加0~2π连续变化的相位差。本发明技术方案的实施例中,调制电路5对Y波导中的光信号起到调节相位差的作用。由于光信号具有波粒二象性,其本质上也是一种电磁波,具有相位参数。具体来说,光信号进入Y波导3-1后分成两束光路,分别沿顺时针方向和逆时针方向在光纤环3-2中传输,即为本发明技术方案的实施例中的沿相反方向传输的两束光。光信号进入Y波导3-1分为两束,此时两束光的同相位,调制电路作用在Y波导上,对这两束光进行相位差调节,从而使两束光之间产生一定的光程差。通过调制电路5,两束光信号之间的相位差可以在0~2π之间连续变化。
(3)记录相位调制过程中保偏光纤分束器2-3端尾纤输出的信号光功率。从步骤(2)中可以看出,离开Y波导3-1的两束光之间具有一定的相位差(或者说是光程差),两束光合光形成干涉光信号,然后进入保偏光纤分束器2。通过与保偏光纤分束器相连接的光功率计4,可以测量得到这两束光的干涉光信号。根据物理学干涉理论,两束具有相位差的同频率光信号相互叠加形成干涉光信号,光功率计测量得到的是干涉光信号功率。由于相位差不同,产生的光干涉光信号功率大小也有差异,因此,调制电路在0~2π之间连续调节两束光信号之间的相位差时,不同的相位差对应不同大小的干涉光信号功率。例如,在相位差为零时,两束光信号的最大振幅直接叠加形成干涉光信号的最大振幅,其中不存在相位差导致的损耗,此时干涉光信号强度最大;相位差为周期一半时,第一光束的波峰刚好对应着第二光束的波谷,此时干涉光信号的最大振幅是两束光信号最大振幅之差,干涉光信号强度最小。
(4)找出相位调制过程中检测到的信号光功率的最大值Imax和最小值Imin,如图3所示。调制电路对Y波导中提供的是0~2π的连续相位变化,随着相位的变化,光功率计测得的信号强度也形成了一个信号曲线,如图3所示,是本发明技术方案的实施例中干涉光功率随着相位变化曲线,从该曲线中可以看出,干涉光信号存在一个最大功率值Imax和一个最小功率值Imin。根据上述最大值和最小值,即可计算出离开Y波导的两束光信号的强度。
(5)根据公式计算直接耦合模块中Y波导的分光比。根据步骤(3)可以看出,当两束光之间不存在相位差时,干涉光信号的强度最大,此时光功率计测得的光功率信号最大,当两束光之间的相位差为半个周期时,干涉光信号的强度最小,此时光功率计测得的光功率信号最小。为了尽可能减少间接测量得到的分光比误差,本发明技术方案中优选采用下列分光比计算公式:
Figure BDA0001373133470000091
根据上式,可以计算出光纤环/Y波导直接耦合模块中Y波导分光比的大小。例如,若最大光功率Imax=199.98μW,最小光功率Imin=0.02μW,则计算得到直接耦合模块的分光比为51/49。Y波导在分光的过程中,形成的两束光越均匀,则分光比越接近50/50。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光纤环/Y波导直接耦合模块中分光比测量系统,其特征在于,所述测量系统包括光源、保偏光纤分束器、光纤环/Y波导直接耦合模块、光功率计和调制电路;
其中,所述光纤环/Y波导直接耦合模块中光纤环通过尾纤直接耦合到Y波导芯片;
所述光源、保偏光纤分束器以及光纤环/Y波导直接耦合模块依次连接,所述光功率计与保偏光纤分束器的信号输出端相连接;所述调制电路作用于光纤环/Y波导耦合模块中的Y波导,用于调制光纤环/Y波导耦合模块中的光信号相位;
所述光源发出的光信号,经保偏光纤分束器后进入光纤环/Y波导直接耦合模块,在光纤环/Y波导直接耦合模块中Y波导的分光作用下,所述光信号分为第一光信号和第二光信号;所述调制电路作用于第一光信号和/或第二光信号,使得所述第一光信号与第二光信号之间形成相位差;所述第一光信号沿光纤环顺时针传输后回到Y波导,与沿光纤环逆时针传输回到Y波导的第二光信号合光形成干涉光信号,所述干涉光信号离开Y波导后进入保偏光纤分束器;通过与保偏光纤分束器相连接的光功率计,可以测量得到该干涉光信号的光功率大小;
由此方式,根据干涉光信号的光功率大小变化,可以计算得出光纤环/Y波导直接耦合模块中Y波导分光比的大小。
2.根据权利要求1所述的光纤环/Y波导直接耦合模块中分光比测量系统,其中,所述光源为线偏振光源,该线偏振光源的工作波段与Y波导一致,通过保偏尾纤与保偏光纤分束器相连接。
3.根据权利要求1或2所述的光纤环/Y波导直接耦合模块中分光比测量系统,其中,所述光源与保偏光纤分束器通过第一尾纤和第二尾纤相连接,所述尾纤和第二尾纤以0°或90°对轴熔接。
4.根据权利要求1或2所述的光纤环/Y波导直接耦合模块中分光比测量系统,其中,所述保偏光纤分束器与光纤环/Y波导直接耦合模块通过第三尾纤连接,所述第三尾纤与光纤环/Y波导耦合模块0°对轴熔接。
5.根据权利要求1或2所述的光纤环/Y波导直接耦合模块中分光比测量系统,其中,所述调制电路为光纤环/Y波导直接耦合模块中沿相反方向传输的第一光信号和第二光信号提供0~2π的连续变化的相位差调制,使得相位差可以在0~2π的范围内变化。
6.根据权利要求1或2所述的光纤环/Y波导直接耦合模块中分光比测量系统,其中,所述光信号在保偏光纤分束器的快轴中传输。
7.一种采用权利要求1~6任一项所述光纤环/Y波导直接耦合模块中分光比测量系统的分光比测量方法,其特征在于,包括,
(1)调节调制电路,对光纤环/Y波导直接耦合模块中的Y波导施加相位调制,使得沿相反方向传输的第一光信号和第二光信号之间产生连续变化的相位差;
(2)采用光功率计记录下步骤(1)中所述第一光信号和第二光信号之间的相位差连续变化时,保偏光纤分束器输出的干涉光信号的光功率曲线;
(3)根据所述光功率曲线确定所述第一光信号和第二光信号之间的相位差在0~2π连续变化时,干涉光信号的功率最大值Imax和最小值Imin
(4)计算光纤环/Y波导直接耦合模块中Y波导的分光比。
8.根据权利要求7所述的分光比测量方法,其中,步骤(4)中Y波导的分光比的计算公式为:
Figure FDA0002487052940000021
9.根据权利要求7或8所述的分光比测量方法,其中,所述第一光信号和第二光信号之间的相位差变化范围为0~2π。
10.一种光纤环/Y波导直接耦合模块中分光比测量系统的分光比测量方法,其特征在于,包括,
(1)光源发出光信号,所述光信号经过保偏光纤分束器进入光纤环/Y波导直接耦合模块;
(2)所述光纤环/Y波导直接耦合模块中的Y波导,将光信号分为第一光信号和第二光信号;
(3)调制电路作用于第一光信号和/或第二光信号,使得所述第一光信号与第二光信号之间形成相位差;
(4)所述第一光信号沿光纤环顺时针传输后回到Y波导,与沿光纤环逆时针传输回到Y波导的第二光信号合光形成干涉光信号;
(5)利用光功率计测量得到步骤(4)中所述干涉光信号的光功率;
(6)根据步骤(5)中测得的光功率绘制干涉光信号的光功率曲线;
(7)根据光功率曲线确定干涉光信号的功率最大值Imax和最小值Imin,计算光纤环/Y波导直接耦合模块中Y波导的分光比大小。
CN201710671224.9A 2017-08-08 2017-08-08 一种光纤环/y波导直接耦合模块中分光比测量系统及方法 Active CN107490392B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710671224.9A CN107490392B (zh) 2017-08-08 2017-08-08 一种光纤环/y波导直接耦合模块中分光比测量系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710671224.9A CN107490392B (zh) 2017-08-08 2017-08-08 一种光纤环/y波导直接耦合模块中分光比测量系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107490392A CN107490392A (zh) 2017-12-19
CN107490392B true CN107490392B (zh) 2020-07-14

Family

ID=60643910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710671224.9A Active CN107490392B (zh) 2017-08-08 2017-08-08 一种光纤环/y波导直接耦合模块中分光比测量系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107490392B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108871307B (zh) * 2018-04-25 2021-11-26 北京航空航天大学 基于图像识别与光功率反馈的y波导芯片直接耦合装置
CN117629172A (zh) * 2023-10-25 2024-03-01 北京自动化控制设备研究所 一种模块化集成光学器件及惯导系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6046810A (en) * 1998-12-31 2000-04-04 Honeywell Inc. Kerr effect compensator for a fiber optic gyroscope
CN105659811B (zh) * 2004-07-07 2005-09-21 北京航天时代光电科技有限公司 采用3×3耦合器的开环光纤陀螺信号检测方法
CN101216368A (zh) * 2008-01-21 2008-07-09 浙江大学 光纤陀螺用的光纤耦合器性能测试方法及装置
CN101520335A (zh) * 2009-02-13 2009-09-02 上海大学 一种解决光纤陀螺中偏振衰落和偏振相位噪声的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6046810A (en) * 1998-12-31 2000-04-04 Honeywell Inc. Kerr effect compensator for a fiber optic gyroscope
CN105659811B (zh) * 2004-07-07 2005-09-21 北京航天时代光电科技有限公司 采用3×3耦合器的开环光纤陀螺信号检测方法
CN101216368A (zh) * 2008-01-21 2008-07-09 浙江大学 光纤陀螺用的光纤耦合器性能测试方法及装置
CN101520335A (zh) * 2009-02-13 2009-09-02 上海大学 一种解决光纤陀螺中偏振衰落和偏振相位噪声的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于白光干涉的陀螺光学器件测试技术;王学勤等;《中国惯性技术学会第七届学术年会论文集》;20151031;第156-158页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107490392A (zh) 2017-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8102535B2 (en) Fiber optic gyroscope using a low-polarization and polarization-maintaining hybrid light path
US10197397B2 (en) Small low cost resonator fiber optic gyroscope with reduced optical errors
US9001336B1 (en) Methods and apparatus of tracking/locking resonator free spectral range and its application in resonator fiber optic gyroscope
JP2005512047A (ja) 光ファイバの欠陥を検出するセンサおよび方法
CN107490392B (zh) 一种光纤环/y波导直接耦合模块中分光比测量系统及方法
WO2015067292A1 (en) Single-end brillouin optical distributed sensing device and method
Duan et al. Research on reducing the influence of laser frequency noise on resonator optical gyro
Li et al. Excess relative intensity noise suppression in depolarized interferometric fiber optic gyroscopes
US8913246B2 (en) All-fiber interferometric fiber optic gyroscope having a minimum reciprocal configuration
CN108709720B (zh) 一种高双折射保偏光纤的模式双折射的测量装置和方法
KR101097396B1 (ko) 광변류기 및 이의 신호처리방법
JP5645011B2 (ja) 変調光解析装置とその変調光解析装置を用いた電界あるいは磁界測定プローブ装置
US9354063B2 (en) Systems and methods for providing intensity stabilization for a resonator fiber optic gyroscope
CN102116674B (zh) 光偏振态斯托克斯参量的测量方法及系统
CN111751610B (zh) 实现非互易动态相位调制的光纤电流传感器及解调方法
CN109579820A (zh) 一种提高光纤陀螺仪标度因数性能的方法
CN106546165B (zh) 激光回馈干涉仪
CN109612451A (zh) 光学陀螺
CN106796125B (zh) 具有微分调制相位检测的干涉测定传感器
CN113097842B (zh) 一种基于保偏光纤的超稳激光系统
JP2010085148A (ja) 微小変位測定装置、微小変位測定方法および微小変位測定用プログラム
CN106646183B (zh) Sld光源测试系统
CN110780101A (zh) 一种旋光型煤矿光纤电流传感器
CN115225147B (zh) 一种高分辨率大测量范围的光延迟测量系统及方法
CN106033023B (zh) 保偏光纤拍长测量方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant