CN112097755A - 一种用于光纤陀螺组合系统的光路组件结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于光纤陀螺组合系统的光路组件结构，包含：底座，一体成型制成，其正面形成有一安装面，其底部具有一容纳腔；光纤环组件，采用三个光纤环正交设置、一个光纤环斜装作为备份的冗余结构，固定安装在底座的安装面上方；耦合器组件，固定安装在底座的安装面下方，且位于容纳腔内部；光源组件，固定安装在底座的安装面下方，且位于容纳腔内部；探测器组件，固定安装在底座的安装面下方，且位于容纳腔内部。本发明能够有效隔离光路组件和电路组件，能够有效降低光纤陀螺组合系统的外形尺寸和重量。

Description

一种用于光纤陀螺组合系统的光路组件结构

技术领域

本发明涉及一种光路组件结构，具体是指一种用于光纤陀螺组合系统的光路组件结构，属于卫星姿态控制系统的技术领域。

背景技术

现有技术中，在卫星上使用的光纤陀螺组合系统，主要包括有陀螺仪组件、供电电源、转接电路、通讯电路等组件。陀螺仪组件是个独立的陀螺仪，具有单独敏感角速度的功能，其固定安装在光纤陀螺组合系统的支架上，并通过线缆与供电电源、转接电路、通讯电路相连接。

目前在光纤陀螺组合系统中所使用的光路组件结构，具有以下不足：一是由于陀螺仪的光路组件和电路组件都安装在陀螺仪内部，因此导致光路组件和电路组件无法隔离开，使得光路组件和电路组件的装配彼此交织在一起，造成装配难度增大，装配周期延长；二是由于电路组件安装在陀螺仪内部，导致陀螺仪外形尺寸增大，进而造成整个光纤陀螺组合系统的体积增大、重量增大。

基于上述，本发明提出一种用于光纤陀螺组合系统的光路组件结构，能够有效隔离光路组件和电路组件，能够有效降低光纤陀螺组合系统的外形尺寸和重量，从而解决现有技术中存在的缺点和限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于光纤陀螺组合系统的光路组件结构，能够有效隔离光路组件和电路组件，能够有效降低光纤陀螺组合系统的外形尺寸和重量。

为实现上述目的，本发明提供一种用于光纤陀螺组合系统的光路组件结构，包含：底座，一体成型制成，其正面形成有一安装面，其底部具有一容纳腔；光纤环组件，采用三个光纤环正交设置、一个光纤环斜装作为备份的冗余结构，固定安装在底座的安装面上方；耦合器组件，固定安装在底座的安装面下方，且位于容纳腔内部；光源组件，固定安装在底座的安装面下方，且位于容纳腔内部；探测器组件，固定安装在底座的安装面下方，且位于容纳腔内部。

所述的光纤环组件包含：第一光纤环，沿水平方向固定安装在底座的安装面上；支架，固定安装在底座的安装面上，且位于第一光纤环的上方；第二光纤环，沿竖直方向固定安装在支架上；第三光纤环，沿竖直方向固定安装在支架上，且与第二光纤环之间相互垂直设置；第四光纤环，与竖直方向倾斜一角度后固定安装在支架上；其中，所述的第一光纤环、第二光纤环和第三光纤环相互正交设置；所述的第四光纤环分别与第一光纤环、第二光纤环和第三光纤环之间倾斜一角度设置。

所述的第一光纤环通过螺钉固定安装在底座的安装面上方；所述的支架通过螺钉固定安装在底座的安装面上方；所述的第二光纤环、第三光纤环和第四光纤环均通过螺钉固定安装在支架上。

所述的支架上形成有支架安装基准面；所述的底座的安装面顶面上形成有支架基准面靠面，所述的支架通过该支架安装基准面与底座上的支架基准面靠面对准。

所述的支架上开设有第一尾纤走纤孔，所述的底座的安装面上开设有对应的第二尾纤走纤孔；所述的第二光纤环、第三光纤环和第四光纤环的尾纤均分别穿过第一尾纤走纤孔和第二尾纤走纤孔进入底座的容纳腔内部；所述的第一光纤环的尾纤穿过第二尾纤走纤孔进入底座的容纳腔内部。

所述的耦合器组件包含：多个2×2耦合器，所述的底座的安装面底面上对称设置有多个2×2耦合器卡槽，每个2×2耦合器对应安装在2×2耦合器卡槽内；4个1×3耦合器，所述的底座的安装面底面上对称设置有4个1×3耦合器卡槽，每个1×3耦合器对应安装在1×3耦合器卡槽内。

所述的第一光纤环、第二光纤环、第三光纤环和第四光纤环的尾纤在进入底座的容纳腔内部后，通过紫外胶固定在底座的容纳腔内壁上，且分别与各个1×3耦合器对应连接。

所述的光源组件包含：多个光源，所述的底座的安装面底面上对称设置有多个光源安装槽，每个光源对应安装在光源安装槽内；光源驱动板，通过螺钉固定安装在底座的安装面下方，与光源通过电缆连接；该光源驱动板的电源线通过开设在底座安装面上的光源穿线孔到达底座的安装面上方。

所述的探测器组件包含：探测器板，通过螺钉固定安装在底座的安装面下方；该探测器板的电源线和信号线通过开设在底座安装面上的探测器穿线孔到达底座的安装面上方；多个探测器，通过焊接固定安装在探测器板上。

所述的底座的安装面底面上形成有光纤陀螺组合系统的安装基准面，其平面度小于等于0.1mm。

综上所述，本发明所提供的用于光纤陀螺组合系统的光路组件结构，与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

1、本发明中，将光纤环组件安装在底座的安装面上方，将耦合器组件、光源组件和探测器组件安装在底座的容纳腔内部，使得该些光路组件与光纤陀螺组合系统内部的其他电路组件形成有效的光电隔离，并且结构紧凑小而轻；

2、本发明中，采用一体成型的底座，将除光纤环组件外的其他光路组件均安装在底座的容纳腔内部，有效隔离光路组件和电路组件；

3、将光源驱动板和探测器板就近安装在底座的容纳腔内部，能够缩短信号传输路径，进而有效降低信号串扰，提高光纤陀螺组合系统的阈值指标。

附图说明

图1为本发明中的用于光纤陀螺组合系统的光路组件结构的示意图；

图2为本发明中的支架的示意图；

图3a为本发明中的底座的俯视图；图3b为本发明中的底座的仰视图。

具体实施方式

以下结合图1～图3，通过优选实施例对本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。

如图1所示，为本发明提供的用于光纤陀螺组合系统的光路组件结构，包含：底座6，一体成型制成，截面呈“П”字形，该底座6的正面形成有一安装面，该底座6的底部具有一容纳腔；光纤环组件，采用三个光纤环正交设置、一个光纤环斜装作为备份的冗余结构，固定安装在底座6的安装面上方；耦合器组件，固定安装在底座6的安装面下方，且位于容纳腔内部；光源组件，固定安装在底座6的安装面下方，且位于容纳腔内部；探测器组件，固定安装在底座6的安装面下方，且位于容纳腔内部；由于光纤环组件安装在底座6的安装面上方，且耦合器组件、光源组件和探测器组件均安装在底座6的容纳腔内部，使得该些光路组件与光纤陀螺组合系统内部的其他电路组件形成有效的光电隔离。

其中，所述的底座6采用镁铝合金材料或铝合金材料一体成型制成。

其中，所述的光纤环组件包含：Z轴光纤环5，沿水平方向固定安装在底座6的安装面上；支架2，固定安装在底座6的安装面上，且位于Z轴光纤环5的上方；X轴光纤环1，沿竖直方向固定安装在支架2上；Y轴光纤环4，沿竖直方向固定安装在支架2上，且与X轴光纤环1之间相互垂直设置；S轴光纤环3，与竖直方向倾斜一定角度后固定安装在支架2上。

进一步，所述的X轴光纤环1、Y轴光纤环4和Z轴光纤环5相互正交设置，即这3个光纤环的法线两两之间相互正交。

进一步，所述的S轴光纤环3分别与X轴光纤环1、Y轴光纤环4和Z轴光纤环5之间倾斜一定角度设置。优选的，该S轴光纤环3的法线与其他三个光纤环的法线之间均呈54.74°的角度。

进一步，所述的X轴光纤环1、Y轴光纤环4、Z轴光纤环5和S轴光纤环3上均安装有Y波导(图中未示)；该Y波导是光纤陀螺仪常用的通用器件，是将施加在两端的电压信号转变成光信号相位变化的器件。

如图3a所示，所述的底座6的安装面上开设有多个第一Z轴光纤环安装孔64；所述的Z轴光纤环5上开设有多个与第一Z轴光纤环安装孔64一一对应的第二Z轴光纤环安装孔(图中未示)，使用螺钉分别穿过该第一Z轴光纤环安装孔64和第二Z轴光纤环安装孔，将Z轴光纤环5沿水平方向固定安装在底座6的安装面上方。

如图2所示，所述的支架2上开设有多个第一X轴光纤环安装孔22；所述的X轴光纤环1上开设有多个与第一X轴光纤环安装孔22一一对应的第二X轴光纤环安装孔(图中未示)，使用螺钉分别穿过该第一X轴光纤环安装孔22和第二X轴光纤环安装孔，将X轴光纤环1沿竖直方向固定安装在支架2上。

如图2所示，所述的支架2上开设有多个第一Y轴光纤环安装孔21；所述的Y轴光纤环4上开设有多个与第一Y轴光纤环安装孔21一一对应的第二Y轴光纤环安装孔(图中未示)，使用螺钉分别穿过该第一Y轴光纤环安装孔21和第二Y轴光纤环安装孔，将Y轴光纤环4沿竖直方向固定安装在支架2上，且与X轴光纤环1之间相互垂直。

如图2所示，所述的支架2上开设有多个第一S轴光纤环安装孔24；所述的S轴光纤环3上开设有多个与第一S轴光纤环安装孔24一一对应的第二S轴光纤环安装孔(图中未示)，使用螺钉分别穿过该第一S轴光纤环安装孔24和第二S轴光纤环安装孔，将S轴光纤环3固定安装在支架2上，且与竖直方向倾斜一定角度。

如图2所示，所述的支架2上开设有多个第一支架安装孔25，并且该支架2上形成有安装基准面23；如图3a所示，所述的底座6的安装面上开设有多个与第一支架安装孔25一一对应的第二支架安装孔61，并且该底座6的安装面顶面上形成有支架基准面靠面62；将支架2通过安装基准面23与底座6上的支架基准面靠面62进行对准，用以确保安装在支架2上的各个光纤环的敏感轴的安装误差，再使用螺钉分别穿过该第一支架安装孔61和第二支架安装孔25，将支架2固定安装在底座6的安装面上方。

如图2所示，所述的支架2上开设有第一尾纤走纤孔26；如图3a所示，所述的底座6的安装面上开设有与第一尾纤走纤孔26对应的第二尾纤走纤孔63；所述的X轴光纤环1、Y轴光纤环4和S轴光纤环3的尾纤在经过保护处理之后，均分别穿过第一尾纤走纤孔26和第二尾纤走纤孔63进入底座6的容纳腔内部；所述的Z轴光纤环5的尾纤在经过保护处理之后，穿过第二尾纤走纤孔63进入底座6的容纳腔内部。

如图1所示，所述的耦合器组件包含：多个2×2耦合器7，对称安装在底座6的容纳腔内部；多个1×3耦合器10，同样也是对称安装在底座6的容纳腔内部。优选的，采用6个2×2耦合器7对称安装在底座6的容纳腔内部，这里6个2×2耦合器7是为了满足本发明中的双光源驱动四个光纤环而设置的，也就是说2×2耦合器7的数量取决于光源数量与光纤环数量的总和；另外采用4个1×3耦合器10对称安装在底座6的容纳腔内部。

如图3b所示，所述的底座6的安装面底面上设置有多个2×2耦合器卡槽69，每个2×2耦合器7采用过盈配合的方式对应安装在2×2耦合器卡槽69内，并采用硅橡胶进行加固，从而将2×2耦合器7固定安装在底座6的容纳腔内部。优选的，在底座6的安装面底面上对称设置6个2×2耦合器卡槽69，分别用于安装6个2×2耦合器7。

如图3b所示，所述的底座6的安装面底面上设置有多个1×3耦合器卡槽68，每个1×3耦合器10采用过盈配合的方式对应安装在1×3耦合器卡槽68内，并采用硅橡胶进行加固，从而将1×3耦合器10固定安装在底座6的容纳腔内部。优选的，在底座6的安装面底面上对称设置4个1×3耦合器卡槽68，分别用于安装4个1×3耦合器10。

所述的X轴光纤环1、Y轴光纤环4、Z轴光纤环5和S轴光纤环3的尾纤在进入底座6的容纳腔内部后，每个尾纤均通过对应的Y波导分别与各个1×3耦合器10连接，即一个光纤环连接一个1×3耦合器。

所述的X轴光纤环1、Y轴光纤环4、Z轴光纤环5和S轴光纤环3的尾纤通过紫外胶固定在底座6的容纳腔内壁上。

如图1所示，所述的光源组件包含：多个光源8，对称安装在底座6的容纳腔内部；光源驱动板9，固定安装在底座6的容纳腔内部，与光源8通过电缆连接。优选的，采用2个光源8对称安装在底座6的容纳腔内部，设置2个光源是采用的主备份互为冗余的模式，即一个光源为主光源，另一个光源为备用光源。

如图3b所示，所述的底座6的安装面上设置有第一凸台，该第一凸台上开设有第一光源板安装孔65，所述的光源驱动板9上开设有与第一光源板安装孔65对应的第二光源板安装孔(图中未示)，使用螺钉分别穿过该第一光源板安装孔65和第二光源板安装孔，将光源驱动板9通过第一凸台固定安装在底座6的安装面下方，且位于容纳腔内部。

如图3b所示，所述的底座6的安装面上开设有光源穿线孔67，所述的光源驱动板9的电源线穿过该光源穿线孔67到达底座6的安装面上方，并通过转接板实现供电，从而实现光路组件与电路组件之间的隔离。

如图3b所示，所述的底座6的安装面底面上设置有多个光源安装槽66，每个光源8对应安装在光源安装槽66内，并使用螺钉进行固定，从而将光源8固定安装在底座6的容纳腔内部。优选的，在底座6的安装面底面上对称设置2个光源安装槽66，分别用于安装主光源和备用光源。

优选的，所述的光源8采用SLD(超辐射发光二极管)光源。

如图1所示，所述的探测器组件包含：探测器板11，固定安装在底座6的容纳腔内部；多个探测器，通过焊接固定安装在探测器板11上。

如图3b所示，所述的底座6的安装面上设置有第二凸台，该第二凸台上开设有第一探测器板安装孔610，所述的探测器板11上开设有与第一探测器板安装孔610对应的第二探测器板安装孔(图中未示)，使用螺钉分别穿过该第一探测器板安装孔610和第二探测器板安装孔，将探测器板11通过第二凸台固定安装在底座6的安装面下方，且位于容纳腔内部。

如图3b所示，所述的底座6的安装面上开设有探测器穿线孔611，所述的探测器板11的电源线和信号线分成两束分别穿过该探测器穿线孔611到达底座6的安装面上方，并通过转接板实现供电和信号转接，从而实现光路组件与电路组件之间的隔离。

如图3b所示，所述的底座6的安装面底面上形成有光纤陀螺组合系统的安装基准面612，用于确保整个光纤陀螺组合系统的安装基准，其平面度需要小于等于0.1mm。

综上所述，本发明所提供的用于光纤陀螺组合系统的光路组件结构，将光纤环组件安装在底座的安装面上方，将耦合器组件、光源组件和探测器组件安装在底座的容纳腔内部，使得该些光路组件与光纤陀螺组合系统内部的其他电路组件形成有效的光电隔离，并且能够有效降低光纤陀螺组合系统的外形尺寸和重量。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种用于光纤陀螺组合系统的光路组件结构，其特征在于，包含：

底座，一体成型制成，其正面形成有一安装面，其底部具有一容纳腔；

光纤环组件，采用三个光纤环正交设置、一个光纤环斜装的冗余结构，固定安装在底座的安装面上方；

耦合器组件，固定安装在底座的安装面下方，且位于容纳腔内部；

光源组件，固定安装在底座的安装面下方，且位于容纳腔内部；

探测器组件，固定安装在底座的安装面下方，且位于容纳腔内部。

2.如权利要求1所述的用于光纤陀螺组合系统的光路组件结构，其特征在于，所述的光纤环组件包含：

第一光纤环，沿水平方向固定安装在底座的安装面上；

支架，固定安装在底座的安装面上，且位于第一光纤环的上方；

第二光纤环，沿竖直方向固定安装在支架上；

第三光纤环，沿竖直方向固定安装在支架上，且与第二光纤环之间相互垂直设置；

第四光纤环，与竖直方向倾斜一角度后固定安装在支架上；

其中，所述的第一光纤环、第二光纤环和第三光纤环相互正交设置；所述的第四光纤环分别与第一光纤环、第二光纤环和第三光纤环之间倾斜一角度设置。

3.如权利要求2所述的用于光纤陀螺组合系统的光路组件结构，其特征在于，所述的第一光纤环通过螺钉固定安装在底座的安装面上方；所述的支架通过螺钉固定安装在底座的安装面上方；所述的第二光纤环、第三光纤环和第四光纤环均通过螺钉固定安装在支架上。

4.如权利要求2所述的用于光纤陀螺组合系统的光路组件结构，其特征在于，所述的支架上形成有支架安装基准面，所述的底座的安装面顶面上形成有支架基准面靠面；所述的支架通过该支架安装基准面与底座上的支架基准面靠面对准。

5.如权利要求2所述的用于光纤陀螺组合系统的光路组件结构，其特征在于，所述的支架上开设有第一尾纤走纤孔，所述的底座的安装面上开设有对应的第二尾纤走纤孔；

所述的第二光纤环、第三光纤环和第四光纤环的尾纤均分别穿过第一尾纤走纤孔和第二尾纤走纤孔进入底座的容纳腔内部；所述的第一光纤环的尾纤穿过第二尾纤走纤孔进入底座的容纳腔内部。

6.如权利要求5所述的用于光纤陀螺组合系统的光路组件结构，其特征在于，所述的耦合器组件包含：

多个2×2耦合器，所述的底座的安装面底面上对称设置有多个2×2耦合器卡槽，每个2×2耦合器对应安装在2×2耦合器卡槽内；

4个1×3耦合器，所述的底座的安装面底面上对称设置有4个1×3耦合器卡槽，每个1×3耦合器对应安装在1×3耦合器卡槽内。

7.如权利要求6所述的用于光纤陀螺组合系统的光路组件结构，其特征在于，所述的第一光纤环、第二光纤环、第三光纤环和第四光纤环的尾纤在进入底座的容纳腔内部后，通过紫外胶固定在底座的容纳腔内壁上，且分别与各个1×3耦合器对应连接。

8.如权利要求1所述的用于光纤陀螺组合系统的光路组件结构，其特征在于，所述的光源组件包含：

多个光源，所述的底座的安装面底面上对称设置有多个光源安装槽，每个光源对应安装在光源安装槽内；

光源驱动板，通过螺钉固定安装在底座的安装面下方，与光源通过电缆连接；该光源驱动板的电源线通过开设在底座安装面上的光源穿线孔到达底座的安装面上方。

9.如权利要求1所述的用于光纤陀螺组合系统的光路组件结构，其特征在于，所述的探测器组件包含：

探测器板，通过螺钉固定安装在底座的安装面下方；该探测器板的电源线和信号线通过开设在底座安装面上的探测器穿线孔到达底座的安装面上方；

多个探测器，通过焊接固定安装在探测器板上。

10.如权利要求1所述的用于光纤陀螺组合系统的光路组件结构，其特征在于，所述的底座的安装面底面上形成有光纤陀螺组合系统的安装基准面，其平面度小于等于0.1mm。

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