CN112925008B - 基于量子弱测量实现的保模光纤偏振光地震陀螺仪 - Google Patents

基于量子弱测量实现的保模光纤偏振光地震陀螺仪 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于量子弱测量实现的保模光纤偏振光地震陀螺仪，包括：发光二极管、高斯滤波片、半反半透镜、第一偏振控制器、偏振分束器、SOLEIL‑BABINET补偿器、第二自准直透镜、第一自准直透镜、保偏光纤环、第二偏振控制器、第一光谱仪、第二光谱仪、AD采集模块、FPGA数据处理模块、DA转换模块和LED显示屏显示和USB储存模块；经过AD采集模块采集后传入到FPGA数据处理模块，进而经处理后得到的光谱与初始光谱进行比较，计算得到中心波长的移动，进而得到中心波长的移动与地震陀螺仪旋转角速度的关系，实现通过弱测量检测到高精度保模光纤偏振光的目的。本发明的有益效果是：使得基于频率域的光谱测量具有更高的信噪比和灵敏度。

Description

基于量子弱测量实现的保模光纤偏振光地震陀螺仪
技术领域
本发明涉及地震陀螺仪领域，尤其涉及一种基于量子弱测量实现的保模光纤偏振光地震陀螺仪。
背景技术
随着地震学的不断发展以及测量技术的不断提高，一门新兴的交叉学科-旋转地震学成为地震研究学者关注的重点。旋转地震学是全面研究由地震、爆破和环境振动引起的地面旋转运动的一个新兴学科。通过对平移运动和旋转运动的联合观测和解释，对于强地面运动地震学、宽频带地震学、地震工程学、地震物理学、地震仪表设备、地震灾害、地震构造的研究具有重要意义。
近10多年来，美国、意大利、英国、德国等国家开展了旋转地震学研究。首届旋转地震学与工程应用国际专题研讨会于2007年九月在美国加州门洛帕克举行。例如位于德国天文台(the geodetic observatory Wettzell,SE-Germany)的4×4m环形激光陀螺仪已经投入到旋转地震波的测量和学术研究中，并且在国际地学期刊发表了大量论文。
在中国大陆，旋转地震观测被列入“国家地震科技发展纲要”，还处在起步阶段。特别是高精度的地震便携式陀螺仪的研究还在试验阶段。
传统的地震陀螺仪(如光纤陀螺和激光陀螺)，其测量原理都是基于Sagnac效应，测量的光强相位的变化容易受到光源的光子涨落、功率涨落、非互异性以及光纤长度的影响。
随着量子信息技术的蓬勃发展，基于量子弱测量的放大小信号的测量技术已经了广泛的应用，但是现有技术的研究中，不满足微弱的地震波的测量装置的要求。
发明内容
为了解决上述问题，结合弱测量的原理和传统的光纤陀螺仪，本发明提供了一种基于量子弱测量实现的保模光纤偏振光地震陀螺仪，基于量子弱测量实现现的高精度保模光纤地震陀螺仪和旋转地震学中对微弱地震波的便携测量，主要包括：发光二极管、高斯滤波片、半反半透镜、第一偏振控制器、偏振分束器、SOLEIL-BABINET补偿器、第二自准直透镜、第一自准直透镜、保偏光纤环、第二偏振控制器、第一光谱仪、第二光谱仪、AD采集模块、FPGA数据处理模块和DA转换模块。
所述发光二极管发射的光源经过高斯滤波片后形成具有一定带宽的高斯光谱，然后该高斯光谱通过半反半透镜把光束分为反射光和透射光；所述放射光入射到第一光谱仪，然后经过AD采集模块传入到FPGA数据处理模块；所述透射光经过第一偏振控制器对该透射光进行前选择处理，然后经过偏振分束器将经过第一偏振控制器得到的偏振光分成沿竖直方向偏振的偏振光V和沿水平方向偏振的偏振光H；所述偏振光V依次经过第一自准直透镜、保偏光纤环、第二自准直透镜、SOLEIL-BABINET补偿器顺时针传播，同时所述偏振光H依次经过SOLEIL-BABINET补偿器、第二自准直透镜、保偏光纤环和第一自准直透镜逆时针传播，最后两束偏振光经过偏振分束器合成一束总偏振光；经过偏振分束器合成的总偏振光通过第二偏振控制器对该合成的总偏振光进行后选择处理，然后将后选择处理后的偏振光入射到第二光谱仪，经过AD采集模块采集后传入到FPGA数据处理模块，进而将处理后得到的光谱与初始光谱进行比较，计算得到中心波长的移动，进而得到中心波长的移动与地震陀螺仪旋转角速度的关系，实现通过弱测量检测到高精度保模光纤偏振光的目的。
进一步地，所述发光二极管为超辐射发光二极管，用于产生较高强度的光源。
进一步地，所述保偏光纤环在偏振光传输过程中保持该偏振光的偏振度，用环氧树脂固定在地震陀螺仪上。
进一步地，所述第一自准直透镜和第二自准直透镜用于实现自由光路与光纤的连接。
进一步地，所述SOLEIL-BABINET补偿器用于补偿保偏光纤环由于双折射效应所引起的相位差。
进一步地，所述FPGA数据处理模块(14)，用于对光谱仪采集的光谱实时地采样、处理及高斯拟合，得到中心波长的移动，进而根据弱测量原理得到中心波长的移动与待测角速度的关系：
Figure GDA0003593890950000031
其中，δλ0表示中心波长的移动，α为偏振光经过第一偏振控制器后的偏振方向与竖直方向的夹角，β为合成的偏振光束经过第二偏振控制器后的偏振方向与水平方向的夹角，Im()表示虚部，i表示虚数单位，
Figure GDA0003593890950000032
是Sagnac效应引起的相位差，
Figure GDA0003593890950000033
c是真空中的光速，λ0是初始光谱的中心波长，N是保偏光纤环的匝数，S是保偏光纤环绕制的面积，Ω表示待测角速度，Δλ为初始光谱的带宽。
进一步地，还包括LED显示屏显示和USB储存模块(16)，用于显示和储存该精度保模光纤偏振光地震陀螺仪监测到的结果。
进一步地，所述发光二极管、高斯滤波片、半反半透镜和第一偏振控制器组成激光产生模块，该激光产生模块用于产生高强度的光源，并且由高斯滤光片得到具有一定带宽的高斯光谱，最后经过半反半透镜和第一偏振控制器的调节得到特定偏振角的偏振光，此过程即为弱测量的前选择。
进一步地，所述偏振分束器、SOLEIL-BABINET补偿器、第二自准直透镜、第一自准直透镜和保偏光纤环组成保偏光纤环光路模块，该保偏光纤环光路模块用于将地震陀螺仪的角速度信息耦合在其指针上。
进一步地，所述第二偏振控制器、第一光谱仪和第二光谱仪组成激光接收模块，该激光接收模块用于将测得的光谱实时地传送到FPGA数据处理模块。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
1、本发明通过保偏光纤环的引入可以提高传统的光子陀螺仪的有效的光路面积，从而可以实现仪器尺寸小型化，满足便携式地震波探测的要求。
2、本发明中的FPGA数据处理模块通过负反馈控制SOLEIL-BABINET补偿器，可以有效的补偿光纤环双折射效应引入的相位差。
3、本发明中的两个光谱仪可以对初始光谱和弱测量后的光谱实时监测，可以解决光源光功率不稳定的问题，使得基于频率域的光谱测量具有更高的信噪比和灵敏度。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例中一种基于量子弱测量实现的保模光纤偏振光地震陀螺仪的结构图；
图2是本发明实施例中进行角速度测量的流程图。
图中标号说明：超辐射的发光二极管1、高斯滤波片2、半反半透镜3、第一偏振控制器4、偏振分束器5、SOLEIL-BABINET补偿器6、第二自准直透镜7、第一自准直透镜8、保偏光纤环9、第二偏振控制器10、第一光谱仪11、第二光谱仪12、高速AD采集模块13、FPGA数据处理模块14、DA转换模块15、LED显示屏显示和USB储存模块16。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
本发明的实施例提供了一种基于量子弱测量实现的保模光纤偏振光地震陀螺仪。采用量子弱测量原理改进传统的光纤陀螺仪，具有体积小，高灵敏度的特点。
请参考图1-2，图1是本发明实施例中一种基于量子弱测量实现的保模光纤偏振光地震陀螺仪的结构图，图2是本发明实施例中进行角速度测量的流程图，该高精度保模光纤偏振光地震陀螺仪具体包括：超辐射的发光二极管1、高斯滤波片2、半反半透镜3、第一偏振控制器4、偏振分束器5、SOLEIL-BABINET补偿器6、第二自准直透镜7、第一自准直透镜8、保偏光纤环9、第二偏振控制器10、第一光谱仪11、第二光谱仪12、高速AD采集模块13、FPGA数据处理模块14、DA转换模块15及LED显示屏显示和USB储存模块16。
所述的超辐射的发光二极管1发射的高强度光源经过高斯滤波片2后形成具有一定带宽的高斯光谱，然后由半反半透镜3把光束分为反射光和透射光，反射光入射到第一光谱仪11然后经过高速AD采集模块13传入到FPGA数据处理模块14，反射光的光谱作为测量光谱移动的基准，即以该反射光的光谱为原始光谱，同时经由半反半透镜3出射的透射光经过第一偏振控制器4对偏振光进行前选择，然后经过偏振分束器5把将线偏振光分成沿竖直方向偏振的偏振光V和沿水平方向偏振的偏振光H。
所述第一偏振控制器4的偏振方向与竖直方向的夹角为α，偏振光经过前选择后变为：
|φi＞＝sin(α)|H〉+cos(α)|V〉
沿竖直方向偏振的偏振光V经过第一自准直透镜8、保偏光纤环9、第二自准直透镜7、SOLEIL-BABINET补偿器6顺时针传播，沿水平方向偏振的偏振光H经过SOLEIL-BABINET补偿器6、第二自准直透镜7、保偏光纤环9和第一自准直透镜8逆时针传播，最后两束偏振光经过偏振分束器5合成一束总偏振光。经过偏振分束器5合成的总偏振光通过第二偏振控制器10对该总偏振光进行后选择，此后光束入射到第二光谱仪12，经高速AD采集模块13传入到FPGA数据处理模块14，通过相应的采集和数据处理后将得到的光谱与初始光谱进行比较，计算得到中心波长的移动。以上过程基于弱测量的放大原理，在实际工作时具体分为两个阶段：置零调制状态和工作状态，当置零调制状态完成后地震陀螺仪才进入工作状态。
超辐射的发光二极管(SLD)1、高斯滤波片2、半反半透镜3和第一偏振控制器4组成了激光产生模块，该激光产生模块用于产生高强度的光源，并且由高斯滤光片2得到具有一定带宽的高斯光谱，最后经过半反半透镜3和第一偏振控制器4的调节得到特定偏振角的偏振光，此过程即为弱测量的前选择。所述超辐射的发光二极管1为高强度的发光二极管，可以产生高强度的光源。所述高斯滤波片2可以产生具有一定带宽的高斯光谱。所述半反半透镜3可以将入射光分为两束，其透射光的强度远大于反射光的强度，透射光参与弱耦合，反射光入射到第一光谱仪11作为参考的初始光谱。
所述偏振分束器5、SOLEIL-BABINET补偿器6、第二自准直透镜7、第一自准直透镜8和保偏光纤环9组成保偏光纤环光路模块，该保偏光纤环光路模块对应于量子弱测量的弱耦合和后选择，把由于Sagnac效应引起的相位变化耦合到保偏光纤环9顺时针和逆时针的光路中，然后通过第二偏振控制器10后选择量子态。该保偏光纤环光路模块可以将地震陀螺仪的角速度信息耦合在其指针上。所述保偏光纤环9为特制的保偏光纤环，可以在传输过程中保持偏振光的偏振度，当传统的光纤陀螺仪测试无误后用环氧树脂把保偏光纤环9固定于地震陀螺仪上，形成高精度保模光纤偏振光地震陀螺仪。
所述保偏光纤环光路模块对应于量子弱测量的弱耦合和后选择，由以下步骤实现：
步骤1:经过前选择后的线偏振光由偏振光分束器(PBS)分成沿竖直方向偏振的偏振光V和沿水平方向偏振的偏振光H；
步骤2:竖直方向的偏振光V经过第一自准直透镜进入光纤环，然后经过第二自准直透镜和SOLEIL-BABINET补偿器，完成顺时针的传播；
步骤3:水平方向的偏振光H经过SOLEIL-BABINET补偿器和第二自准直透镜进入光纤环，然后经过第一自准直透镜，完成逆时针的传播，步骤2与步骤三在时间上是同时进行。
步骤4:竖直方向的偏振光V和水平方向的偏振光H经偏振分束器合成一个总偏振光；
步骤5:合成的总偏振光经过第二偏振控制器10，其偏振器的偏振方向与水平方向的夹角为β。
经过弱耦合和后选择后，偏振光变为：
Figure GDA0003593890950000061
所述的
Figure GDA0003593890950000062
是Sagnac效应引起的相位差：
Figure GDA0003593890950000063
其中c是真空中的光速，λ0是真空中初始光谱的中心波长，N是光纤环的匝数，S是保偏光纤环9绕制的面积，Δλ为初始光谱的带宽，Ω表示待测角速度。
所述第二偏振控制器10、第一光谱仪11和第二光谱仪12组成激光接收模块，该所述激光接收模块可以表示高分辨率的光谱仪，可以将测得的光谱实时地传送到FPGA数据处理模块。第一光谱仪11用于接收初始光谱，第二光谱仪12用于接收经过弱测量和后选择后的光谱，然后把数据传输到高速AD采集模块13。
所述高速AD采集模块13可以把光谱仪采集的光谱转换为数字信号传输到FPGA数据处理模块14，采用不同的采样速率可以控制光谱的分辨率从而控制测量角速度。所述FPGA数据处理模块14主要具有处理光谱数据和闭环调节SBC相位补偿器的功能，可以对第一光谱仪11和第二光谱仪12采集的光谱实时地采样和处理。在静置零调制状态时，FPGA数据处理模块14可以对SOLEIL-BABINET补偿器6进行闭环反馈调节从而补偿由保偏光纤环9双折射效应引起的相位差，在每次开机前，可以根据外部的环境(温度，磁场，电场)由FPGA数据处理模块14确定置零调制状态的调制时间，并根据得到的光谱数据进行反馈调节，从而对双折射效应造成的相位差进行补偿。所述SOLEIL-BABINET补偿器6采用RS-232接口与GFGA数据处理模块14通信。所述DA转换模块15可以把得到的数据传输到LED显示屏显示和USB储存16。
所述FPGA数据处理模块14可以实时的对光谱数据进行高斯拟合，得到中心波长的移动，然后根据弱测量的原理得到中心波长的移动，与待测角速度的关系：
Figure GDA0003593890950000071
其中，δλ0表示中心波长的移动，即表示经FPGA数据处理模块14处理后得到的光谱的中心波长相较于初始光谱的中心波长的移动，δ表示第一光谱仪11探测到的光谱的中心波长与第二光谱仪12探测到的光谱的中心波长的差，α为偏振光经过第一偏振控制器后的偏振方向与竖直方向的夹角，β为合成的偏振光束经过第二偏振控制器后的偏振方向与水平方向的夹角，Im()表示虚部，i表示虚数单位，
Figure GDA0003593890950000072
是Sagnac效应引起的相位差：
Figure GDA0003593890950000073
c是真空中的光速，λ0是真空中初始光谱的中心波长，N是保偏光纤环9的匝数，S是保偏光纤环9绕制的面积，Ω表示待测角速度，Δλ为初始光谱的带宽。
利用该高精度保模光纤偏振光地震陀螺仪对角速度进行测量时，具体采用以下技术进行实现：基于量子弱测量的对角速度信号放大的技术，基于SOLEIL-BABINET补偿器和FPGA数据处理模块进行反馈补偿双折射效应引入的相位差，根据外部环境由FPGA数据处理模块。
如图1所示，其基于弱测量的放大角速度的原理和步骤如下：
A：超辐射的发光二极管(SLD)1输出稳定高强度的光源，经过高斯滤波片2，可以得到具有带宽为Δλ的高斯光谱|ψi>；
B：在前选择前通过半反半透镜3把光源分为两部分，反射的光进入第一光谱仪11，然后把光谱传送到FPGA数据处理模块14处理；
C：透过半反半透镜3的光经过第一偏振控制器4，第一偏振控制器4的偏振方向与竖直方向的夹角为α，通过后光束的量子态变为：
|φi>＝sin(α)|H>+cos(α)|V>
D：偏振分束器5将线偏振光分成沿竖直方向偏振的偏振光V和沿水平方向偏振的偏振光H。沿竖直方向偏振的偏振光V经过第一自准直透镜8、保偏光纤环9、第二自准直透镜7、SOLEIL-BABINET补偿器6顺时针传播，沿水平方向偏振的偏振光H经过SOLEIL-BABINET补偿器6、第二自准直透镜7、保偏光纤环9和第一自准直透镜8逆时针传播，最后两束偏振光经过偏振分束器5合成一束总偏振光；
两束偏振光在保偏光纤环9内由于Sagnac效应所引入两束偏振光之间的相位差为：
Figure GDA0003593890950000081
其中c是真空中的光速，λ0是真空中初始光谱的中心波长，N是保偏光纤环9的匝数，S是保偏光纤环9绕制的面积，Ω表示待测角速度。
经过偏振分束器5合成的总偏振光通过第二偏振控制器10，得到后选择的偏振态为：
Figure GDA0003593890950000082
本发明中所对应的可观测算符为：A＝|H><H|-|V><V|
根据量子弱测量中弱值的定义：
Figure GDA0003593890950000083
可以得到出射光谱中心波长的移动公式：
Figure GDA0003593890950000091
Figure GDA0003593890950000092
综上所述，可以通过出射光谱中心波长的移动公式得到由于Sagnac效应引起的光相位的变化，进而达到测量角速度的目的。
本发明的工作流程如图2所示：整体上分为两个状态：置零调制状态，工作状态。
置零调制状态是仪器每次开机静置时会根据仪器所处的环境通过反馈调节SOLEIL-BABINET补偿器6补偿由于光纤双折射效应带来的两个正交偏振光之间的相位差。通过两个光谱仪探测到初始光谱和处理后的光谱，GFGA数据处理模块14经过处理计算得到中心波长移动，进而判断中心波长移动是否小于光谱最小分辨率；若否，则通过调节SOLEIL-BABINET补偿器6进行相位补偿，再进行探测光谱和计算中心波长移动等过程；若是，则得到任一t时刻的两个光谱仪探测到的光谱，进而得到中心波长移动和角速度，并输出结果至LED显示屏显示和USB储存16进行显示和储存，然后采用同样的方法得到t+Δt时刻探测到的光谱。
当中心波长的移动满足我们的设计要求，且中心波长的移动小于第一光谱仪11和第二光谱仪12所能探测到的最小分辨率时，对于该高精度保模光纤偏振光地震陀螺仪的要求是：最小分辨率≤0.2nm。
工作状态中，陀螺仪对角速度测量的时间间隔为Δt，即每隔Δt测量一次角速度，得到离散时间的角速度后，可对时间求导得到角加速度关于时间的函数，进而达到旋转地震学中对特定平面的角加速度信息的测量。在给定的DA转换模块15的采样速率后，可以根据Nyquist采样定理计算得到。
本实施例中第一偏振控制器4、第二偏振控制器10和保偏光纤环9的参数可以为:第一偏振控制器4偏振方向与竖直方向的夹角α＝0.1rad，第二偏振控制器10的偏振方向与水平方向的夹角β＝0.1rad，保偏光纤环9的半径为0.25m，保偏光纤环9的匝数为500圈，对应有效的保偏光纤环9的光路面积为100m2，第一光谱仪11、第二光谱仪12和DA转换模块15中光谱的分辨率均为0.2nm，则基于弱测量的保偏光纤陀螺仪对角速度测量的分辨率为0.00016rad。由上述实例可以证明本发明具有高精度的分辨率和较小的仪器尺寸，符合便携式地震陀螺仪的测量要求。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过保偏光纤环的引入可以提高传统的光子陀螺仪的有效的光路面积，从而可以实现仪器尺寸小型化，满足便携式地震波探测的要求。
2、本发明中的FPGA数据处理模块14通过负反馈控制SOLEIL-BABINET补偿器6，可以有效的补偿光纤环双折射效应引入的相位差。
3、本发明中的两个光谱仪可以对初始光谱和弱测量后的光谱实时监测，可以解决光源光功率不稳定的问题，使得基于频率域的光谱测量具有更高的信噪比和灵敏度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于量子弱测量实现的保模光纤偏振光地震陀螺仪，其特征在于：包括：发光二极管(1)、高斯滤波片(2)、半反半透镜(3)、第一偏振控制器(4)、偏振分束器(5)、SOLEIL-BABINET补偿器(6)、第二自准直透镜(7)、第一自准直透镜(8)、保偏光纤环(9)、第二偏振控制器(10)、第一光谱仪(11)、第二光谱仪(12)、AD采集模块(13)、FPGA数据处理模块(14)、DA转换模块(15)、LED显示屏显示和USB储存模块(16)，所述LED显示屏显示和USB储存模块(16)用于显示和储存该精度保模光纤偏振光地震陀螺仪监测到的结果，所述SOLEIL-BABINET补偿器(6)用于补偿保偏光纤环(9)由于双折射效应所引起的相位差；所述第一自准直透镜(8)和第二自准直透镜(7)用于实现自由光路与光纤的连接；所述保偏光纤环(9)在偏振光传输过程中保持该偏振光的偏振度，用环氧树脂固定在地震陀螺仪上；所述偏振分束器(5)、SOLEIL-BABINET补偿器(6)、第二自准直透镜(7)、第一自准直透镜(8)和保偏光纤环(9)组成保偏光纤环光路模块，该保偏光纤环光路模块用于将地震陀螺仪的角速度信息耦合在其指针上；所述第二偏振控制器(10)、第一光谱仪(11)和第二光谱仪(12)组成激光接收模块，该激光接收模块用于将测得的光谱实时地传送到FPGA数据处理模块(14)；
所述发光二极管(1)发射的光源经过高斯滤波片(2)后形成具有一定带宽的高斯光谱，然后该高斯光谱通过半反半透镜(3)把光束分为反射光和透射光；所述反射光入射到第一光谱仪(11)，然后经过AD采集模块(13)传入到FPGA数据处理模块(14)；所述透射光经过第一偏振控制器(4)进行前选择处理，然后经过偏振分束器(5)将经过第一偏振控制器(4)得到的偏振光分成沿竖直方向偏振的偏振光V和沿水平方向偏振的偏振光H；所述发光二极管(1)、高斯滤波片(2)、半反半透镜(3)和第一偏振控制器(4)组成激光产生模块，该激光产生模块用于产生高强度的光源，并且由高斯滤光片(2)得到具有一定带宽的高斯光谱，最后经过半反半透镜(3)和第一偏振控制器(4)的调节得到特定偏振角的偏振光，此过程即为弱测量的前选择；
偏振光经过前选择后变为：
|φi>＝sin(α)|H>+cos(α)|V>；
所述偏振光V依次经过第一自准直透镜(8)、保偏光纤环(9)、第二自准直透镜(7)、SOLEIL-BABINET补偿器(6)顺时针传播，同时所述偏振光H依次经过SOLEIL-BABINET补偿器(6)、第二自准直透镜(7)、保偏光纤环(9)和第一自准直透镜(8)逆时针传播，最后两束偏振光经过偏振分束器(5)合成一束总偏振光；该总偏振光通过第二偏振控制器(10)进行后选择处理，然后将后选择处理后的偏振光入射到第二光谱仪(12)，经过AD采集模块(13)采集后传入到FPGA数据处理模块(14)，进而将处理后得到的光谱与初始光谱进行比较，计算得到中心波长的移动，进而得到中心波长的移动与地震陀螺仪旋转角速度的关系，实现通过弱测量检测到高精度保模光纤偏振光的目的；
经过弱耦合和后选择后，偏振光变为：
Figure FDA0003593890940000021
所述的
Figure FDA0003593890940000022
是Sagnac效应引起的相位差：
Figure FDA0003593890940000023
其中，c是真空中的光速，λ0是真空中初始光谱的中心波长，N是光纤环的匝数，S是保偏光纤环(9)绕制的面积，Ω表示待测角速度；
所述FPGA数据处理模块(14)，用于对光谱仪采集的光谱实时地采样、处理及高斯拟合，得到中心波长的移动，进而根据弱测量原理得到中心波长的移动与待测角速度的关系：
Figure FDA0003593890940000024
其中，δλ0表示中心波长的移动，α为偏振光经过第一偏振控制器后的偏振方向与竖直方向的夹角，β为合成的偏振光束经过第二偏振控制器后的偏振方向与水平方向的夹角，Im()表示虚部，i表示虚数单位，
Figure FDA0003593890940000025
是Sagnac效应引起的相位差，
Figure FDA0003593890940000026
c是真空中的光速，λ0是初始光谱的中心波长，N是保偏光纤环(9)的匝数，S是保偏光纤环(9)绕制的面积，Ω表示待测角速度，Δλ为初始光谱的带宽。
2.如权利要求1所述的一种基于量子弱测量实现的保模光纤偏振光地震陀螺仪，其特征在于：所述发光二极管(1)为超辐射发光二极管。
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