CN110501004B - 容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构 - Google Patents

容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构 Download PDF

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CN110501004B CN201910640325.9A CN201910640325A CN110501004B CN 110501004 B CN110501004 B CN 110501004B CN 201910640325 A CN201910640325 A CN 201910640325A CN 110501004 B CN110501004 B CN 110501004B
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Abstract

本发明涉及光纤传感技术领域，尤其是容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构，包括光源，光源的输出端通过光纤与偏振控制器的输入端相连，偏振控制器的输出端通过光纤连接在环行器的第一端口上，环行器的第二端口与光耦合器和光纤环构成的萨格纳克干涉仪的输入端相连；环行器的第三端口与第二光纤分束器PBS2相连；萨格纳克干涉仪的输出端与第一光纤分束器PBS1相连；两个偏振分束器的输出端分别与带有光探测器的数采卡相连；数采卡通过信号线与微机电性相连。本发明可以实现在容忍光纤存在模耦合的条件下，通过检测两个偏振分束器的输出信号，计算出光纤陀螺的角速度，可以使光纤陀螺的精度进一步提高、减小零点漂移。

Description

容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构
技术领域
本发明涉及光纤传感技术领域，尤其涉及容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构。
背景技术
陀螺仪是一种转动传感器，用于测定其所在载体的转动角速度。陀螺仪被广泛的应用在各种飞行器及武器的制导，工业及军事的多种精密测量等领域。常见的陀螺仪有三种类型：机械陀螺仪，激光陀螺仪和光纤陀螺仪。后两者皆为光学陀螺仪。光学陀螺仪有结构紧凑，灵敏度高等特点，但是稳定度不及一些现代机械陀螺。由于应用的需要，新型的陀螺仪应具有高的灵敏度与稳定度，较低的成本和功耗，以及体积小等特征。
目前的光纤陀螺，是基于单一偏振态检测的，比如x方向输入,x方向检出。目前，为了提高保偏光纤陀螺的精度和降低零点漂移，采用了反馈技术、谐振技术以及各种补偿技术，可以说已经做到极致，而且对于保偏光纤环的要求越来越苛刻，比如模耦合、应力都要经过严格的筛查，这导致成本上升，而且换来的效益不明显。换言之，依靠提高光纤环的保偏光纤的特性来提高陀螺的性能，这条路已经基本走到了尽头。于是，我们要改换思路，反其道而行之。既然光纤模耦合是一种客观存在，我们就应该容忍它，因此，我们提出一种容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
设计容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构，包括包括光源、偏振控制器、环行器、光耦合器与光纤环构成的萨格纳克干涉仪、第一光纤偏振分束器PBS1、第二光纤偏振分束器PBS2、带有光探测器的数采卡、微机；
所述光源的输出端通过光纤与偏振控制器的输入端相连，所述偏振控制器的输出端与环行器的第一端口相连；
所述环行器的第二端口与所述光耦合器与光纤环构成的萨格纳克干涉仪的输入端相连；所述萨格纳克干涉仪的输出端与第一光纤分束器PBS1的输入端相连，第一光纤分束器PBS1的两个输出端通过光纤与所述带有光探测器的数采卡的采集端相连；
所述环行器的第三端口与所述第二光纤分束器PBS2的输入端相连，第二光纤分束器PBS的两个输出端通过光纤与所述带有光探测器的数采卡的采集端相连；
所述数采卡通过信号线与带有显示功能的微机电性相连；
根据记录的第一光纤偏振分束器PBS1、第二光纤偏振分束器PBS2的输出功率，利用如下公式把角速度由计算机解算出来：
Figure GDA0003981365800000021
其中，
Figure GDA0003981365800000022
式中，
Figure GDA0003981365800000023
为顺时针的相移，
Figure GDA0003981365800000024
为逆时针的相移，第一光纤偏振分束器PBS1的输出功率为Py′x和Px′x两个量，第二光纤偏振分束器PBS2的输出功率为
Figure GDA0003981365800000025
Figure GDA0003981365800000026
和
Figure GDA0003981365800000027
4个量，变量P表示功率，标号的意义是，下标表示输出的偏振方向，上标表示输入的偏振方向，不带撇表示PBS2的输出功率，带撇表示PBS1的输出功率。
优选地，所述偏振控制器为电调谐LN偏振控制器。
优选地，所述偏振控制器为挤压保偏光纤式，挤压方向与保偏光纤的偏振轴成45°。
优选地，所述带有光探测器的数采卡为iDAQ6009数采卡。
优选地，所述光耦合器的光的光场为Ei,i＝1,2,3,4，光耦合器的端口输出的光场为E′i，i＝1,2,3,4，光耦合器的特性用4x4的矩阵描述为：
Figure GDA0003981365800000031
其中：U为从光耦合器1端口输入光信号与从光耦合器3端口输出光信号之间的耦合矩阵或从光耦合器2端口输入光与从光耦合器4端口输出光之间的耦合矩阵；
V为从光耦合器2端口输入光信号与从光耦合器3端口输出光信号之间的耦合矩阵或从光耦合器1端口输入光与从光耦合器4端口输出光之间的耦合矩阵。
优选地，所述光纤环包含了存在的模耦合，而能够解算出非互易的旋转相移，即光纤环的顺时针传输矩阵表示为：
E′4＝FE3，
Figure GDA0003981365800000032
其中，E′4为光耦合器第4端口输出光信号的光场矢量；E3为光耦合器第3端口输入光信号的光场矢量；F为描述光信号顺时针传输的传输矩阵，是一个2x2的矩阵，u1表示同偏振方向分量的传输系数，
Figure GDA0003981365800000033
为u1的共轭；u2表示了光纤环的不同偏振方向的模耦合，不为0,
Figure GDA0003981365800000034
为u2的共轭；
Figure GDA0003981365800000035
为顺时针的相移；
所述光纤环的逆时针传输矩阵为：
Figure GDA0003981365800000036
其中，E′3为光耦合器第3端口输出光信号的光场矢量；E4为光耦合器第4端口输入光信号的光场矢量；
Figure GDA0003981365800000037
为描述光信号逆时针传输的传输矩阵，
Figure GDA0003981365800000041
为F的镜像矩阵，
Figure GDA0003981365800000042
此时，由于空间坐标和时间起点都有变化，于是
Figure GDA0003981365800000043
称
Figure GDA0003981365800000044
为F的镜像矩阵，
其中
Figure GDA0003981365800000045
为逆时针的相移，当光纤陀螺旋转时，将产生非互易相移，即
Figure GDA0003981365800000046
根据此式计算出角速度
Figure GDA0003981365800000047
优选地：描述光纤特征的矩阵F为：
Figure GDA0003981365800000048
其中，
Figure GDA0003981365800000049
为相位phase，F中的两个元素u1表示同偏振方向分量的传输系数，
Figure GDA00039813658000000410
为u1的共轭，u2为光纤环的不同偏振方向的模耦合，
Figure GDA00039813658000000411
为u2的共轭，u1,u2都是复数，设定u1＝a+ib，u2＝c+id。
优选地，利用所述偏振控制器不断地在x方向线偏振态和y方向线偏振态之间不断的改变，从而不断地改变输入到所述萨格纳克干涉仪的偏振态，并不断地记录第一、第二光纤偏振分束器PBS1、PBS2的输出功率。
优选地，所述的光纤环为普通单模光纤；
优选地，所述的光纤环为保偏光纤；
优选地，所述的光耦合器为普通单模光纤耦合器；
优选地，所述的光耦合器为保偏光纤耦合器；
优选地，所述第一、第二光纤偏振分束器PBS1、PBS2的输入端为普通单模光纤输出端为保偏光纤；
优选地，所述第一、第二光纤偏振分束器PBS1、PBS2的输入端与输出端均为保偏光纤的偏振分束器；
本发明提出的容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构，有益效果在于：本发明与传统的一味追求减小光纤的模耦合相反，容忍光纤模耦合的存在，通过不断改变输入从x偏振到y偏振或者反之,并分别从两个偏振分束器的输出端得到不同的输出功率，然后利用四元数理论以及其它推导的公式，算出非互易相移，和非互易相移的变化率(即角速度)，从而实现容忍模耦合存在条件下光纤陀螺的供能，可以提高检测精度、减小零点漂移。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明中耦合器的原理示意图。
图中标记为：1、光源，2、偏振控制器，3、环行器，4、萨格奈克干涉仪，5、第一光纤分束器PBS1，6、第二光纤分束器PBS2、7、带有光探测器的数采卡，8、微机，10、第一端口，11、第二端口，12、第三端口。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
现结合说明书附图，详细说明本发明的结构特点。
参见图1，容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构，包括光源1、偏振控制器2、环行器3、光耦合器与光纤环构成的萨格纳克干涉仪4、第一光纤偏振分束器PBS15、第二光纤偏振分束器PBS2 6、带有光探测器的数采卡7、微机8；
光源1的输出端通过光纤与偏振控制器2的输入端相连，偏振控制器2的输出端与环行器3的第一端口10相连；
环行器3的第二端口11与光耦合器与光纤环构成的萨格纳克干涉仪4的输入端相连；萨格纳克干涉仪4的输出端与第一光纤分束器PBS1 5的输入端相连，第一光纤分束器PBS1 5的两个输出端通过光纤与带有光探测器的数采卡7的采集端相连；
环行器3的第三端口12与第二光纤分束器PBS2 6的输入端相连，第二光纤分束器PBS2 6的两个输出端通过光纤与带有光探测器的数采卡7的采集端相连；
带有光探测器的数采卡7通过信号线与带有显示功能的微机8电性相连。
进一步说，偏振控制器2为电调谐LN偏振控制器。
进一步说，偏振控制器2为挤压保偏光纤式，挤压方向与保偏光纤的偏振轴成45°。
进一步说，光耦合器为光纤耦合器，它各个端口的输入光场为Ei,i＝1,2,3,4，它各个端口的输出光场为E′i，i＝1,2,3,4，光纤耦合器的特性用4x4的矩阵描述为：
Figure GDA0003981365800000061
其中：U为从1端口输入光信号与3端口输出光信号之间的耦合矩阵，或者从2端口输入光与4端口输出光之间的耦合矩阵，因为二者是相等的，所以使用了同一符号，它是一个2x2的矩阵；
V为从2端口输入光信号与3端口输出光信号之间的耦合矩阵，或者从1端口输入光与4端口输出光之间的耦合矩阵，因为二者是相等的，所以使用了同一符号，它是一个2x2的矩阵。
进一步说，光纤环包含了存在的模耦合，而能够解算出非互易的旋转相移，即光纤环的顺时针传输矩阵表示为：
Figure GDA0003981365800000071
其中，E′4为光纤耦合器第4端口输出光信号的光场矢量；E3为光纤耦合器第3端口输入光信号的光场矢量；F为描述光信号顺时针传输的传输矩阵，它是一个2x2的矩阵。由于光纤传输时能量必须守恒，矩阵F只有3个独立的参数，其中，u1表示同偏振方向分量的传输系数，
Figure GDA0003981365800000072
为u1的共轭；u2表示了光纤环的不同偏振方向的模耦合，不为0,
Figure GDA0003981365800000073
为u2的共轭；
Figure GDA0003981365800000074
为顺时针的相移。
光纤环的逆时针传输矩阵为：
Figure GDA0003981365800000075
其中，E′3为光纤耦合器第3端口输出光信号的光场矢量；E4为光纤耦合器第4端口输入光信号的光场矢量；
Figure GDA0003981365800000076
为描述光信号逆时针传输的传输矩阵，称
Figure GDA0003981365800000077
为F的镜像矩阵，但
Figure GDA0003981365800000078
此时，由于空间坐标和时间起点都有变化，可以证明：
Figure GDA0003981365800000079
其中
Figure GDA00039813658000000710
为逆时针的相移。当光纤陀螺旋转时，将产生非互易相移，即：
Figure GDA00039813658000000711
根据此式计算出角速度
Figure GDA00039813658000000712
描述光纤特征的顺时针传输的矩阵F：
Figure GDA0003981365800000081
其中，
Figure GDA0003981365800000082
为相位phase，F中的两个元素u1表示同偏振方向分量的传输系数，u2为光纤环的不同偏振方向的模耦合，不为0，二者都是复数，设定u1＝a+ib，
u2＝c+id。 (6)
进一步说，利用偏振控制器2不断地在x方向线偏振态和y方向线偏振态之间不断的改变，从而不断地改变输入到所述萨格纳克干涉仪4的偏振态，并不断地记录第一、第二光纤偏振分束器PBS1、PBS2的输出功率。
进一步说，根据记录的第一、第二光纤偏振分束器PBS1的输出功率(Py′x和Px′x两个量)、和PBS2的输出功率(
Figure GDA0003981365800000083
和
Figure GDA0003981365800000084
4个量)，利用如下公式把角速度由计算机解算出来：
Figure GDA0003981365800000085
其中：
Figure GDA0003981365800000086
式中，其中，变量P表示功率，标号的意义是，下标表示输出光的偏振方向，上标表示输入光的偏振方向，不带撇表示PBS2的输出光的功率，带撇表示PBS1的输出功率。
进一步说，光纤环为普通单模光纤。
进一步说，光纤环为保偏光纤。
进一步说，光耦合器为普通单模光纤耦合器。
进一步说，光耦合器为保偏光纤耦合器。
进一步说，第一、第二光纤偏振分束器PBS1、PBS2的输入端为普通单模光纤输出端为保偏光纤。
进一步说，第一、第二光纤偏振分束器PBS1、PBS2的输入端与输出端均为保偏光纤的偏振分束器。
光纤环中至少存在3种双折射；
(1)以保偏光纤的偏振主轴(快轴或者慢轴)为双折射矢量方向的双折射：这种双折射来自于为了制作保偏光纤而采取的技术措施，如几何双折射、应力双折射，这两种双折射都是固有双折射。同时，当横向应力对准保偏光纤的偏振主轴时，所引起的双折射的增加或者减小。
(2)以邦加球s2轴为双折射矢量方向的双折射：这种双折射主要来自于横向应力不对准保偏光纤主轴时的弹光效应及模耦合，以及因光纤扭转引起的模耦合等。由于保偏光纤在拉制的过程中，会自然扭转，大约每10m就会扭转一次，因此，这种双折射是天然存在的。目前，白光干涉仪能够测定的主要是横向点应力引起的模耦合。
(3)旋光性：石英是天然具有旋光性的材料，大约在30-40mm的长度上偏振方向就可能旋转90度。石英光纤的旋光性，目前还没有很好的研究过。除此而外，光纤的自然扭转也会导致绝对坐标系下偏振方向的改变，相当于引入了一个旋光性。
由双折射矢量满足矢量叠加原理，于是，设定
Figure GDA0003981365800000091
Figure GDA0003981365800000092
其中单位矢量
Figure GDA0003981365800000093
它的三个方向角分别为：
Figure GDA0003981365800000094
又由于a2+b2+d2+c2＝1，可令a＝cosθ，
最终得到：
Figure GDA0003981365800000101
其中，矢量
Figure GDA0003981365800000102
就是光纤总的双折射矢量。
光纤环4反演矩阵对应的四元数，由于
Figure GDA0003981365800000103
得出，a0＝a,a1＝ib,a2＝-id,a3＝ic，
将其改写为四元数，可得：
Figure GDA0003981365800000104
反演四元数与正向四元数差别只是模耦合引起的双折射做了反演；设定
Figure GDA0003981365800000105
其中，单位矢量
Figure GDA0003981365800000106
它的三个方向角分别为：
Figure GDA0003981365800000107
又由于a2+b2+d2+c2＝1，可令a＝cosθ，
最终得到
Figure GDA0003981365800000108
实施例中，计算耦合器两个端口的输出，其中耦合器一个端口返回为：
Figure GDA0003981365800000109
设定耦合器是理想状态，U和V分别如(1)式和(2)式所示；
显然，矩阵U和V是反演对称的，即
Figure GDA00039813658000001010
代入得到：
Figure GDA00039813658000001011
计算从光纤环4第一端口输入、第一端口输出的传输矩阵为：
Figure GDA00039813658000001012
Figure GDA0003981365800000111
根据(6)式，u1＝a+ib，u2＝c+id，代入得到：
Figure GDA0003981365800000112
化为四元数。
Figure GDA0003981365800000113
经过验算证明是对的，
同理，
Figure GDA0003981365800000114
Figure GDA0003981365800000115
Figure GDA0003981365800000116
当没有非互易相移时，则：
Figure GDA0003981365800000117
旋光性没有作用。
由于a2+b2+d2+c2＝1,而新四元数的模为a2+b2+d2＝1-c2≤1,只有当光纤没有旋光性c＝0的时候,才有a2+b2+d2＝1。这说明旋光性将导致不全反射。
令
Figure GDA0003981365800000118
于是：
Figure GDA0003981365800000121
由于在四元数中有实数和虚数，所以化为矩阵更方便，其为：
Figure GDA0003981365800000122
当输入E1＝E0[1,0]T，x偏振时，计算光纤环4第一端口的输出。
将这个结果代入到(15)式：
Figure GDA0003981365800000123
得到：
Figure GDA0003981365800000124
这时从第一端口输出的反射斯托克斯参数对应的功率为：
Figure GDA0003981365800000125
其中S表示功率-绝对量，s表示归一化的相对量，上标x表示对应于x偏振输入的输出；
以下设定α＝1/2，
Figure GDA0003981365800000126
Figure GDA0003981365800000127
Figure GDA0003981365800000128
Figure GDA0003981365800000129
当输入E1＝E0[0,1]T，y偏振时，
Figure GDA0003981365800000131
Figure GDA0003981365800000132
每个斯托克斯参数对应的功率为：
Figure GDA0003981365800000133
Figure GDA0003981365800000134
Figure GDA0003981365800000135
Figure GDA0003981365800000136
进一步说：
若c＝0，没有旋光性，则a2+b2+d2＝1；
Figure GDA0003981365800000137
Figure GDA0003981365800000138
Figure GDA0003981365800000139
Figure GDA00039813658000001310
Figure GDA00039813658000001311
Figure GDA00039813658000001312
Figure GDA00039813658000001313
Figure GDA00039813658000001314
由此推导出：如果当改变输入从x偏振到y偏振,则在邦加球上也是原点对称，说明光纤环没有旋光性。而且，此时从第一端口反射输出的功率与偏振无关。
若c≠0，有旋光性。
这时，需要归一化记
Figure GDA0003981365800000141
(a2+b2)＝A； (48)
Figure GDA0003981365800000142
Figure GDA0003981365800000143
Figure GDA0003981365800000144
Figure GDA0003981365800000145
记
Figure GDA0003981365800000146
于是
Figure GDA0003981365800000147
Figure GDA0003981365800000148
Figure GDA0003981365800000149
Figure GDA00039813658000001410
汇总各个公式：
Figure GDA00039813658000001411
Figure GDA00039813658000001412
Figure GDA0003981365800000151
Figure GDA0003981365800000152
Figure GDA0003981365800000153
Figure GDA0003981365800000154
Figure GDA0003981365800000155
Figure GDA0003981365800000156
Figure GDA0003981365800000157
Figure GDA0003981365800000158
Figure GDA0003981365800000159
Figure GDA00039813658000001510
从这12个方程中解出
Figure GDA00039813658000001511
从(61)-(65)可得
Figure GDA00039813658000001512
从(66)-(69)可得：
Figure GDA00039813658000001513
进一步汇总：一共5个未知数A,Cx,Cy,Dx,Dy，只需5个方程，现在有7个方程，解出的步骤如下：
Figure GDA0003981365800000161
Figure GDA0003981365800000162
Figure GDA0003981365800000163
Figure GDA0003981365800000164
Figure GDA0003981365800000165
Figure GDA0003981365800000166
先由(57)解出A2，这样只剩4个未知数Cx,Cy,Dx,Dy，再进一步化简。
由(57)解出A2，
Figure GDA0003981365800000167
代入(58)-(62)得到：
Figure GDA0003981365800000168
Figure GDA0003981365800000169
Figure GDA00039813658000001610
根据(79)
Figure GDA00039813658000001611
进行化简，得到：
Figure GDA00039813658000001612
开方后得到：
Figure GDA0003981365800000171
代入
Figure GDA0003981365800000172
可得：
Figure GDA0003981365800000173
解出：
Figure GDA0003981365800000174
或
Figure GDA0003981365800000175
利用(80)式
Figure GDA0003981365800000176
可得：
Figure GDA0003981365800000177
代入
Figure GDA0003981365800000178
可得：
Figure GDA0003981365800000179
联立(86)和(88)得到：
Figure GDA00039813658000001710
消去常数c,进一步化简得到：
Figure GDA00039813658000001711
只剩一个未知数
Figure GDA0003981365800000181
了，可以解出。两边乘以
Figure GDA0003981365800000182
得到：
Figure GDA0003981365800000183
解出：
Figure GDA0003981365800000184
记
Figure GDA0003981365800000185
进一步简化：
Figure GDA0003981365800000186
Figure GDA0003981365800000187
Figure GDA0003981365800000188
Figure GDA0003981365800000189
Figure GDA00039813658000001810
则
Figure GDA0003981365800000191
于是
Figure GDA0003981365800000192
于是
Figure GDA0003981365800000193
由此，可以解算出：
Figure GDA0003981365800000194
因此，只要计算出从两端的输出功率中，计算出
Figure GDA0003981365800000195
然后进一步计算出B，就可以求出非互易相移
Figure GDA0003981365800000196
由此推导出，分别输入2个正交偏振态(x偏振和y偏振)，然后在返回端与透射端检测出6六个功率
Figure GDA0003981365800000197
即可根据公式(98)计算出非互易相移
Figure GDA0003981365800000198
其中，标号的意义是，下标表示输出的偏振方向，上标表示输入的偏振方向，不带撇表示返回端，带撇表示透射端。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构，其特征在于，包括光源(1)、偏振控制器(2)、环行器(3)、光耦合器与光纤环构成的萨格纳克干涉仪(4)、第一光纤偏振分束器PBS1(5)、第二光纤偏振分束器PBS2(6)、带有光探测器的数采卡(7)、微机(8)；
所述光源(1)的输出端通过光纤与偏振控制器(2)的输入端相连，所述偏振控制器(2)的输出端与环行器(3)的第一端口(10)相连；
所述环行器(3)的第二端口(11)与所述光耦合器与光纤环构成的萨格纳克干涉仪(4)的输入端相连；所述萨格纳克干涉仪(4)的输出端与第一光纤分束器PBS1(5)的输入端相连，第一光纤分束器PBS1(5)的两个输出端通过光纤与所述带有光探测器的数采卡(7)的采集端相连；
所述环行器(3)的第三端口(12)与所述第二光纤分束器PBS2(6)的输入端相连，第二光纤分束器PBS2(6)的两个输出端通过光纤与所述带有光探测器的数采卡(7)的采集端相连；
所述带有光探测器的数采卡(7)通过信号线与带有显示功能的微机(8)电性相连；
根据记录的第一光纤偏振分束器PBS1(5)、第二光纤偏振分束器PBS2(6)的输出功率，利用如下公式把角速度由计算机解算出来：
Figure FDA0003981365790000011
其中，
Figure FDA0003981365790000012
式中，
Figure FDA0003981365790000013
为顺时针的相移，
Figure FDA0003981365790000014
为逆时针的相移，第一光纤偏振分束器PBS1的输出功率为P′y x和P′x x两个量，第二光纤偏振分束器PBS2的输出功率为
Figure FDA0003981365790000015
Figure FDA0003981365790000021
和
Figure FDA0003981365790000022
个量，变量P表示功率，标号的意义是，下标表示输出的偏振方向，上标表示输入的偏振方向，不带撇表示PBS2的输出功率，带撇表示PBS1的输出功率。
2.根据权利要求1所述的容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构，其特征在于，所述偏振控制器(2)为电调谐LN偏振控制器。
3.根据权利要求1所述的容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构，其特征在于，所述偏振控制器(2)为挤压保偏光纤式，挤压方向与保偏光纤的偏振轴成45°。
4.根据权利要求1所述的容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构，其特征在于，所述带有光探测器的数采卡(7)为iDAQ6009数采卡。
5.根据权利要求1所述的容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构，其特征在于，所述光耦合器的光的光场为Ei,i＝1,2,3,4，光耦合器的端口输出的光场为E′i，i＝1,2,3,4，光耦合器的特性用4x4的矩阵描述为：
Figure FDA0003981365790000023
其中：U为从光耦合器1端口输入光信号与从光耦合器3端口输出光信号之间的耦合矩阵或从光耦合器2端口输入光与从光耦合器4端口输出光之间的耦合矩阵；
V为从光耦合器2端口输入光信号与从光耦合器3端口输出光信号之间的耦合矩阵或从光耦合器1端口输入光与从光耦合器4端口输出光之间的耦合矩阵。
6.根据权利要求1所述的容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构，其特征在于，所述光纤环包含了存在的模耦合，而能够解算出非互易的旋转相移，即光纤环的顺时针传输矩阵表示为：
Figure FDA0003981365790000031
其中，E′4为光耦合器第4端口输出光信号的光场矢量；E3为光耦合器第3端口输入光信号的光场矢量；F为描述光信号顺时针传输的传输矩阵，是一个2x2的矩阵，u1表示同偏振方向分量的传输系数，
Figure FDA0003981365790000032
为u1的共轭；u2表示了光纤环的不同偏振方向的模耦合，不为0,
Figure FDA0003981365790000033
为u2的共轭；
Figure FDA0003981365790000034
为顺时针的相移；
所述光纤环的逆时针传输矩阵为：
Figure FDA0003981365790000035
其中，E′3为光耦合器第3端口输出光信号的光场矢量；E4为光耦合器第4端口输入光信号的光场矢量；
Figure FDA0003981365790000036
为描述光信号逆时针传输的传输矩阵，
Figure FDA0003981365790000037
为F的镜像矩阵，
Figure FDA0003981365790000038
此时，由于空间坐标和时间起点都有变化，于是
Figure FDA0003981365790000039
称
Figure FDA00039813657900000310
为F的镜像矩阵，
其中
Figure FDA00039813657900000311
为逆时针的相移，当光纤陀螺旋转时，将产生非互易相移，即
Figure FDA00039813657900000312
根据此式计算出角速度
Figure FDA00039813657900000313
7.根据权利要求1所述的容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构，其特征在于：描述光纤特征的矩阵F为：
Figure FDA00039813657900000314
其中，
Figure FDA00039813657900000315
为相位phase，F中的两个元素u1表示同偏振方向分量的传输系数，
Figure FDA00039813657900000316
为u1的共轭，u2为光纤环的不同偏振方向的模耦合，
Figure FDA00039813657900000317
为u2的共轭，u1,u2都是复数，设定u1＝a+ib，u2＝c+id。
8.根据权利要求1所述的容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构，其特征在于，利用所述偏振控制器(2)不断地在x方向线偏振态和y方向线偏振态之间不断的改变，从而不断地改变输入到所述萨格纳克干涉仪(4)的偏振态，并不断地记录两个偏振分束器的输出功率。
9.根据权利要求1所述的容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构，其特征在于，所述光纤环为普通单模光纤。
10.根据权利要求1所述的容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构，其特征在于，所述光纤环为保偏光纤。
11.根据权利要求1所述的容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构，其特征在于，所述光耦合器为普通单模光纤耦合器。
12.根据权利要求1所述的容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构，其特征在于，所述光耦合器为保偏光纤耦合器。
13.根据权利要求1所述的容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构，其特征在于，所述第一、第二光纤偏振分束器PBS1、PBS2的输入端为普通单模光纤输出端为保偏光纤。
14.根据权利要求1所述的容忍模耦合存在基于双端偏振态检测的光纤陀螺结构，其特征在于，所述第一、第二光纤偏振分束器PBS1、PBS2的输入端与输出端均为保偏光纤的偏振分束器。
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