CN108344408A - 基于可调谐光电振荡器的角速度测量装置 - Google Patents

基于可调谐光电振荡器的角速度测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于可调谐光电振荡器的角速度测量装置。包括：激光源、第一偏振控制器、电光调制元件、光环形器、第二偏振控制器、第一偏振分/合束器、Sagnac环、色散元件、第三偏振控制器、第二偏振分/合束器、第四偏振控制器、第五偏振控制器、第一段光纤、第二段光纤、第三偏振分/合束器、光电探测器、微波放大器和功分器。本发明通过将Sagnac干涉仪嵌入到微波光子滤波器中，使Sagnac效应引起的相位变化转化为微波光子滤波器中心频率的变化，从而使光电振荡器输出微波信号的频率发生变化。因为微波光子滤波器的可调谐范围一般在GHz量级，同时结合光电振荡器产生高质量微波信号的优势，因此系统在提高角速度测量灵敏度的同时，也大大提高了其动态范围。

Description

基于可调谐光电振荡器的角速度测量装置
技术领域
本发明涉及光学陀螺仪技术领域，尤其涉及一种基于可调谐光电振荡器的角速度测量装置。
背景技术
角速度测量作为惯性技术中的一个重要方面，在军事、工业和民用导航等领域发挥着巨大的作用，Sagnac效应的发现为光学陀螺仪的发展奠定了理论基础。Sagnac效应指出，沿闭合光环路正反向传播的两束光在环路进行旋转时会产生一个相位差，该相位差与环路旋转的角速度成正比，表达式为
其中A为闭合光环路的面积；λ为传播两束光的波长；n为组成光环路介质的折射率；c为光在真空中的传播速度；Ω为光环路旋转的角速度。基于光学技术的角速度测量方法具有灵敏度高、结构简单、抗电磁干扰等优点，因此得到了很多学者的关注和研究。最早使用的光学陀螺仪为激光陀螺仪，其为有源器件，在旋转时会在环形激光腔中产生两个谐振频率不同的信号，通过测量两个信号的频率差可测得旋转角速度，公式如下
其中A′为环形激光腔的面积；λ′为谐振波波长；L为谐振腔长度；Ω′为谐振腔旋转的角速度。激光陀螺仪通过将Sagnac引起的相位变化转换为频率变化，使得角速度测量的灵敏度大大提高，但它生产成本高，难以维护且存在闭锁(lock-in)效应，即当角速度小于某一个值时，由于后向散射或反射镜制作工艺等原因，导致环形激光腔中的两个谐振频率趋于相同，从而使得输出结果为0。为了解决这个问题，一般是在环路中增加一个偏置或扰动信号，使两个谐振信号始终保持不同的频率，然而偏置或扰动信号的不稳定性以及环路的非互易性降低了系统的性能。
相比较于激光陀螺仪，基于光纤结构的陀螺仪结构紧凑，成本低廉，是未来角速度测量的重要发展方向。它主要包括干涉式光纤陀螺仪和谐振腔式光纤陀螺仪。对于干涉仪光纤陀螺仪，其是通过相位变化来测量角速度的，因此总体来说测量灵敏度和精度不够高，通常采用缠绕多匝光纤线圈来提高测量灵敏度，但该方法不仅会使结构变得复杂，同时也使得整个系统受外界环境的影响增大。对于谐振腔式光纤陀螺仪，它和激光陀螺仪一样，也是通过谐振频率差来测量角速度，但是需要相干性较强的光源，同时也需要品质因数较好(高Q值)的谐振腔来满足高精度测量的要求。目前谐振腔式光纤陀螺仪还处于研究阶段，距离实用化还有一段距离。
另外，对于测量系统来说，高灵敏度和大动态范围一般是相互矛盾的，在实际使用中，需要根据自己的需要，在灵敏度和动态范围之间进行权衡，这会带来很多不便，因此研究同时具有高灵敏和大动态范围的陀螺仪具有重要的意义。
发明内容
本发明的实施例提供了一种基于可调谐光电振荡器的角速度测量方法和装置，利用微波光子滤波技术，实现在提高角速度测量灵敏度的同时，也提高其动态范围。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
一种基于可调谐光电振荡器的角速度测量装置，包括：激光源(1)、第一偏振控制器(2)、电光调制元件(3)、光环形器(4)、第二偏振控制器(5)、第一偏振分/合束器(6)、Sagnac环(7)、色散元件(8)、第三偏振控制器(9)、第二偏振分/合束器(10)、第四偏振控制器(11)、第五偏振控制器(12)、第一段光纤(13)、第二段光纤(14)、第三偏振分/合束器(15)、光电探测器(16)、微波放大器(17)和功分器(18)；其中：
所述激光源(1)用于产生光载波；
所述第一偏振控制器(2)的输入端与所述激光源(1)连接、输出端与所述电光调制元件(3)连接，用于调节所述激光源(1)输出光载波的偏振态与所述电光调制元件(3)主轴的角度关系；
所述电光调制元件(3)与所述光环形器(4)的a端口连接，用于将光电振荡器产生的微波信号调制在激光源(1)输出的载波上，产生一双边带调制信号：载波f0和边带f±1，所述载波f0和所述边带f±1的偏振态相互垂直；
所述第二偏振控制器(5)的输入端与所述光环形器(4)的b端连接，输出端与所述第一偏振分/合束器(6)连接，用于调节所述光环形器(4)接收到的f0和f±1的偏振态，使所述载波f0和所述边带f±1的偏振态分别与第一偏振分/合束器(6)的两个输出端口的透光轴相平行；
所述第一偏振分/合束器(6)与所述Sagnac环(7)连接，用于将所述第二偏振控制器(5)输出的双边带调制信号f0和f±1分离成两束光，使两束光分别沿着所述Sagnac环(7)以相反的方向进行传输；
所述色散元件(8)与光环形器(4)的c端连接；
所述第三偏振控制器(9)的输入端与所述色散元件(8)连接，输出端与所述第二偏振分/合束器(10)连接，用于调节所述色散元件(8)输出的载波f0和边带f±1的偏振态，使所述载波f0和所述边带f±1的偏振态分别与第二偏振分/合束器(10)的两个输出端口的透光轴呈一定的角度关系；
所述第二偏振分/合束器(10)、第四偏振控制器(11)、第一段光纤(13)、第五偏振控制器(12)、第二段光纤(14)和第三偏振分/合束器(15)在光域形成光电振荡器的双环路，所述第一段光纤(13)为和所述第二段光纤(14)的长度不同；
所述光电振荡器的双环路输出的信号经过光电探测器(16)转变为电信号，所述电信号经过微波放大器(17)放大后，由功分器(18)分成两部分，其中一部分加载到电光调制元件(3)的射频端，形成光电振荡器的环路，另一部分作为输出微波信号，用于测量。
进一步地，所述电光调制元件(3)用于产生偏振态正交的载波f0和边带f±1，所述电光调制元件(3)为商用马赫曾德尔调制器、双偏振IQ调制器或偏振调制器，或者为偏振分/合束器与马赫曾德尔调制器的组合、马赫曾德尔调制器和Sagnac环的组合。
进一步地，所述Sagnac环(7)由单模光纤或保偏光纤构成，用作角速度测量单元。
进一步地，所述色散元件(8)基于色散对不同频率分量引入相位差，所述色散元件(8)包括色散补偿光纤或线性啁啾光纤光栅与光环形器的组合。
进一步地，所述光环形器(4)、第二偏振控制器(5)、第一偏振分/合束器(6)、Sagnac环(7)、第三偏振控制器(9)和第二偏振分/合束器(10)形成一Sagnac干涉仪。
进一步地，所述激光源(1)、第一偏振控制器(2)、电光调制元件(3)、Sagnac干涉仪、色散元件(8)和光电探测器(16)形成一微波光子滤波器。
进一步地，所述Sagnac干涉仪嵌入到所述微波光子滤波器中，使Sagnac效应引起的相位变化转化为微波光子滤波器中心频率的变化，从而将角速度放大映射到光电振荡器的振荡频率变化上。
进一步地，当所述Sagnac环静止时，所述光电振荡器产生的微波频率为fosc；当所述Sagnac环以某一角速度Ω进行旋转时，所述光电振荡器产生的微波信号的频率为f′osc，频率变化量Δf＝fosc-f′osc与Sagnac环的角速度相关，对应的公式为：
其中，c为光在真空中的传播速度；Φ0为所述Sagnac环静止时载波f0和边带f±1之间的初始相位差；χ为色散元件的色散值；为f0和f±1的平均传输常数；A为Sagnac环的面积；Ω为Sagnac环旋转的角速度；n为构成Sagnac环的光纤的折射率。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过将Sagnac干涉仪嵌入到微波光子滤波器中，使Sagnac效应引起的相位变化转化为微波光子滤波器中心频率的变化，从而使光电振荡器输出微波信号的频率发生变化。因为微波光子滤波器的可调谐范围一般在GHz量级，同时结合光电振荡器产生高质量微波信号的优势，因此系统在提高角速度测量灵敏度的同时，也大大提高了其动态范围；进入Sagnac环的两束光是正交的双边带调制信号，也即载波和边带的偏振态相互垂直，避免了其在环路中双向传输时的干涉，进一步提高了系统的性能。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于可调谐光电振荡器的角速度测量装置的结构图；
图2为本发明实施例提供的一种利用马赫曾德尔调制器和偏振分/合束器产生偏振正交的载波和边带信号的结构图；
图3为本发明实施例提供的一种利用马赫曾德尔调制器、偏振分/合束器和Sagnac环产生偏振正交的载波和边带信号的结构图；
图4(a)为本发明实施例提供的一种利用线性啁啾光纤光栅和光环行器的组合作为色散元件的示意图，图4(b)本发明实施例提供的一种为不同频率分量在经过线性啁啾光纤光栅时，在不同位置反射的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种在Φ＝0.5π和Φ＝0.6π情况下，微波光子滤波器的频率响应曲线；
图6为本发明实施例提供的一种增加双环路后，光电振荡器在开环状态下的频率响应曲线。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和或或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和或或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和或或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
光电振荡器是一种基于微波光子学技术的光生微波方案，能够产生高Q值、低相位噪声和高稳定度的微波信号。光电振荡器是由激光源、电光调制元件、光纤、光电探测器、微波放大器、滤波器和功分器等组成的正反馈谐振腔结构，其工作过程为：激光源产生频谱宽度较窄的连续光，经电光调制元件调制后进入一段光纤传输，然后由光电探测器转变成电信号；该电信号经过滤波器和微波放大器后，由功分器分成两部分；其中一部分加载到电光调制元件的射频输入端，形成正反馈环路，另一部分作为微波信号的输出。当环路中的增益足以补偿环路中的损耗时，环路中就可以形成稳定振荡的微波信号，该振荡信号的频率与滤波器的中心频率和环路的长度有关。对于角速度测量技术来说，光电振荡器是一种理想的谐振腔。
本发明实施例提出了一种基于可调谐光电振荡器的角速度测量方法和装置，通过将Sagnac干涉仪嵌入到微波光子滤波器中，使Sagnac效应引起的相位变化转为微波光子滤波器中心频率的变化，从而使光电振荡器输出微波信号的频率发生变化。因为微波光子滤波器的可调谐范围达GHz量级，同时结合光电振荡器产生高质量微波信号的优势，该方案在提高角速度测量灵敏度的同时，大大提高了角速度测量的动态范围。
本发明实施例提出的一种基于可调谐光电振荡器的角速度测量装置的结构图如图1所示，包括激光源(1)，第一偏振控制器(2)，电光调制元件(3)，光环形器(4)，第二偏振控制器(5)，第一偏振分/合束器(6)，Sagnac环(7)，色散元件(8)，第三偏振控制器(9)，第二偏振分/合束器(10)，第四偏振控制器(11)，第五偏振控制器(12)，第一段光纤(13)，第二段光纤(14)，第三偏振分/合束器(15)，光电探测器(16)，微波放大器(17)及功分器(18)。上述第一段光纤(13)的长度和第二段光纤(14)的长度不相同。
上述第三偏振分/合束器(15)的“/”表示的是“或”的意思，本专利中的其它“/”的意思相同。
所述激光源(1)用于产生光载波；
所述第一偏振控制器(2)用于控制所述激光源(1)产生的光载波的偏振态；
所述电光调制元件(3)用于产生偏振正交的载波f 0和边带f ±1信号，可以采用商用马赫曾德尔调制器、双偏振IQ调制器和偏振调制器的偏振特性，使光载波以与调制器的调制主轴呈一定角度的方向入射，则调制主轴及与调制主轴垂直的方向均含有载波分量，通过调节偏置电压，使调制主轴上为载波抑制调制，即只含有边带f±1，而与调制主轴垂直的方向只有边带f0，最终得到偏振正交的载波f0和边带f±1。
所述电光调制元件(3)可以是商用马赫曾德尔调制器、双偏振IQ调制器或偏振调制器，也可以是偏振分/合束器与马赫曾德尔调制器的组合、马赫曾德尔调制器和Sagnac环的组合，但不限于以上器件和方法。图2所示为使用偏振分/合束器和马赫曾德尔调制器产生偏振正交的载波f0和边带f±1信号，激光源产生的光载波由光耦合器分成两部分，其中一部分经过马赫曾德尔调制器进行调制，马赫曾德尔调制器的工作状态与上述相同，即在载波抑制工作点，因此输出边带信号f±1，另一部分为载波f0，边带信号f±1和载波f0由偏振分/合束器合起来后形成偏振正交的载波f0和边带f±1信号。图2中的马赫曾德尔调制器也可以为双驱动马赫曾德尔调制器和双平行马赫曾德尔调制器等。
图3所示为采用马赫曾德尔调制器、偏振分/合束器和Sagnac环产生偏振正交的载波和边带信号的结构图，激光源产生的光载波首先由偏振分/合束器分成两路信号，这两路光载波的偏振态相互垂直，其中一路载波沿着马赫曾德尔调制器的正向传输，因此可被调制，输出边带信号f±1，另一路载波沿着马赫曾德尔调制器的反向传输，因此不能被调制，这两路信号再由偏振振分/合束器合起来后形成偏振正交的载波f0和边带f±1信号。图3中的马赫曾德尔调制器也可以为双驱动马赫曾德尔调制器和双平行马赫曾德尔调制器等。
所述的光环形器(4)，第二偏振控制器(5)，第一偏振分/合束器
(6)，Sagnac环(7)，第三偏振控制器(9)和第二偏振分/合束器(10)形成一Sagnac干涉仪。所述电光调制元件(3)与所述光环形器(4)的a端口连接，电光调制元件(3)输出的载波f0和边带f±1由光环形器(4)进入Sagnac干涉仪。
所述第二偏振控制器(5)与光环形器(4)的b端连接，用于控制载波f0和边带f±1的偏振态，使f0和f±1分别与第一偏振分/合束器(6)的两个输出端口的透光轴相平行。
所述第一偏振分/合束器(6)用于将所述第二偏振控制器(5)输出的偏振态相互垂直的载波f0和边带f±1分成两束光，使两束光进入Sagnac环(7)后，分别以顺、逆时针方向进行传播。
所述Sagnac环(7)由一段光纤盘绕而成，可以是普通单模光纤，也可以其他种类的光纤，如保偏光纤等，其作为角速度测量单元，以角速度Ω进行旋转。
所述色散元件(8)的输入端与光环形器(4)的c端连接，输出端与第三偏振控制器(9)连接，由于色散特性，不同频率分量在该器件中传输的时间不同，也即不同的频率分量之间会产生相位变化。色散元件(8)可以采用线性啁啾光纤光栅(Linear Chirped FiberBragg Grating，LCFBG)和色散补偿光纤(Dispersion Compensation Fiber，DCF)等色散系数比较大的元件来实现。图4(a)为利用线性啁啾光纤光栅和光环行器的组合作为色散元件的示意图，图4(b)为不同频率分量在经过线性啁啾光纤光栅时，在不同位置反射的示意图。
所述第三偏振控制器(9)用于控制由所述色散元件(8)输出的载波f0和边带f±1的偏振态，使其分别与第二偏振分/合束器(10)的两个输出端口的透光轴呈一定角度，则所述第二偏振分/合束器(10)的两个输出端口均含有载波f0和边带f±1分量，从而使得f0和f±1进行干涉。由于Sagnac效应，干涉信号会产生一个与角速度Ω成正比的相位变化Φ。
所述第二偏振分/合束器(10)，第四偏振控制器(11)，第一段光纤(13)，第五偏振控制器(12)，第二段光纤(14)和第三偏振分/合束器(15)在光域形成光电振荡器的双环路。
光电振荡器的双环路输出的干涉后的信号经过光电探测器(16)转变为电信号，电信号经过微波放大器(17)放大后，由功分器(18)分成两部分，其中一部分加载到电光调制元件(3)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。由于色散元件(8)的作用，其会在环路中引入一个频率相关的损耗，从而达到选频的效果，形成微波光子滤波器。因此，所述的激光源(1)，第一偏振控制器(2)，电光调制元件(3)，光环形器(4)，第二偏振控制器(5)，第一偏振分/合束器(6)，Sagnac环(7)，色散元件(8)，第三偏振控制器(9)，第二偏振分/合束器(10)和光电探测器(16)形成一微波光子滤波器，该微波光子滤波器的中心频率与Φ有关。图5为在Φ＝0.5π和Φ＝0.6π情况下，微波光子滤波器的频率响应曲线。
由于微波光子滤波器的带宽比较大，无法保证光电振荡器输出单一模式的微波信号，因此需要在光域形成双环路来进一步对光电振荡器产生的微波信号进行滤波。图6为增加双环路后，光电振荡器在开环状态下的频率响应曲线。
当Sagnac环(7)静止时，光电振荡器产生的微波频率为fosc，光电振荡器产生的微波信号频率满足以下条件：
其中k1，k2为整数，表示两个环路的振荡模式；τ1，τ2为两个环路的延迟时间；λ为载波的波长；c为光在真空中的传播速度；Φ0为环路静止时载波f0和边带f±1之间的初始相位差；χ为色散元件的色散值。
当Sagnac环(7)以角速度Ω进行旋转时，光电振荡器产生的微波信号的频率为fo′sc，频率变化量Δf＝fosc-fo′sc与Sagnac环的角速度相关，则f0和f±1经Sagnac干涉仪后产生的相位变化为:
其中为f0和f±1的平均传输常数；为两束光因Sagnac效应导致的传输长度差，其中A为组成Sagnac环的面积，此时，光电振荡器振荡的信号频率为:
振荡信号的频率变化量为
其中，c为光在真空中的传播速度；Φ0为所述Sagnac环静止时载波f0和边带f±1之间的初始相位差；χ为色散元件的色散值；为f0和f±1的平均传输常数；A为Sagnac环的面积；Ω为Sagnac环旋转的角速度；n为构成Sagnac环的光纤的折射率。
从上述公式可以看出，角速度会影响振荡信号的频率，因此可以通过频率的变化量来测量角速度。
综上所述，本发明实施例通过将Sagnac干涉仪嵌入到微波光子滤波器中，使Sagnac效应引起的相位变化转化为微波光子滤波器中心频率的变化，从而使光电振荡器产生微波信号频率发射变化；因为微波光子滤波器的可调谐范围一般在GHz量级，同时结合光电振荡器产生高质量微波信号的优势，系统在提高角速度测量灵敏度的同时，也大大提高了其动态范围；进入Sagnac环的两束光是正交的双边带调制信号，也即载波和边带的偏振态相互垂直，避免了其在环路中双向传输时的干涉，进一步提高了系统的性能。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种基于可调谐光电振荡器的角速度测量装置，其特征在于，包括：激光源(1)、第一偏振控制器(2)、电光调制元件(3)、光环形器(4)、第二偏振控制器(5)、第一偏振分/合束器(6)、Sagnac环(7)、色散元件(8)、第三偏振控制器(9)、第二偏振分/合束器(10)、第四偏振控制器(11)、第五偏振控制器(12)、第一段光纤(13)、第二段光纤(14)、第三偏振分/合束器(15)、光电探测器(16)、微波放大器(17)和功分器(18)；其中：
所述激光源(1)用于产生光载波；
所述第一偏振控制器(2)的输入端与所述激光源(1)连接、输出端与所述电光调制元件(3)连接，用于调节所述激光源(1)输出光载波的偏振态与所述电光调制元件(3)主轴的角度关系；
所述电光调制元件(3)与所述光环形器(4)的a端口连接，用于将光电振荡器产生的微波信号调制在激光源(1)输出的载波上，产生一双边带调制信号：载波f0和边带f±1，所述载波f0和所述边带f±1的偏振态相互垂直；
所述第二偏振控制器(5)的输入端与所述光环形器(4)的b端连接，输出端与所述第一偏振分/合束器(6)连接，用于调节所述光环形器(4)接收到的f0和f±1的偏振态，使所述载波f0和所述边带f±1的偏振态分别与第一偏振分/合束器(6)的两个输出端口的透光轴相平行；
所述第一偏振分/合束器(6)与所述Sagnac环(7)连接，用于将所述第二偏振控制器(5)输出的双边带调制信号f0和f±1分离成两束光，使两束光分别沿着所述Sagnac环(7)以相反的方向进行传输；
所述色散元件(8)与光环形器(4)的c端连接；
所述第三偏振控制器(9)的输入端与所述色散元件(8)连接，输出端与所述第二偏振分/合束器(10)连接，用于调节所述色散元件(8)输出的载波f0和边带f±1的偏振态，使所述载波f0和所述边带f±1的偏振态分别与第二偏振分/合束器(10)的两个输出端口的透光轴呈一定的角度关系；
所述第二偏振分/合束器(10)、第四偏振控制器(11)、第一段光纤(13)、第五偏振控制器(12)、第二段光纤(14)和第三偏振分/合束器(15)在光域形成光电振荡器的双环路，所述第一段光纤(13)为和所述第二段光纤(14)的长度不同；
所述光电振荡器的双环路输出的信号经过光电探测器(16)转变为电信号，所述电信号经过微波放大器(17)放大后，由功分器(18)分成两部分，其中一部分加载到电光调制元件(3)的射频端，形成光电振荡器的环路，另一部分作为输出微波信号，用于测量。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电光调制元件(3)用于产生偏振态正交的载波f0和边带f±1，所述电光调制元件(3)为商用马赫曾德尔调制器、双偏振IQ调制器或偏振调制器，或者为偏振分/合束器与马赫曾德尔调制器的组合、马赫曾德尔调制器和Sagnac环的组合。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述Sagnac环(7)由单模光纤或保偏光纤构成，用作角速度测量单元。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述色散元件(8)基于色散对不同频率分量引入相位差，所述色散元件(8)包括色散补偿光纤或线性啁啾光纤光栅与光环形器的组合。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光环形器(4)、第二偏振控制器(5)、第一偏振分/合束器(6)、Sagnac环(7)、第三偏振控制器(9)和第二偏振分/合束器(10)形成一Sagnac干涉仪。
6.根据权利要求1或者5所述的装置，其特征在于，所述激光源(1)、第一偏振控制器(2)、电光调制元件(3)、Sagnac干涉仪、色散元件(8)和光电探测器(16)形成一微波光子滤波器。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述Sagnac干涉仪嵌入到所述微波光子滤波器中，使Sagnac效应引起的相位变化转化为微波光子滤波器中心频率的变化，从而将角速度放大映射到光电振荡器的振荡频率变化上。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：当所述Sagnac环静止时，所述光电振荡器产生的微波频率为fosc；当所述Sagnac环以某一角速度Ω进行旋转时，所述光电振荡器产生的微波信号的频率为fo′sc，频率变化量Δf＝fosc-fo′sc与Sagnac环的角速度相关，对应的公式为：
其中，c为光在真空中的传播速度；Φ0为所述Sagnac环静止时载波f0和边带f±1之间的初始相位差；χ为色散元件的色散值；为f0和f±1的平均传输常数；A为Sagnac环的面积；Ω为Sagnac环旋转的角速度；n为构成Sagnac环的光纤的折射率。
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