CN1616922A - 光学晶体偏振集成组件 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种光学晶体偏振集成组件。主要特点是石英晶体为正四方体结构，在该石英晶体对棱的切面之间有一层氧化物介质薄膜，半导体激光器和偏振膜分别固装在该氧化物介质薄膜切面所分割而成的石英晶体的下立侧面中部和上平面的中部。本发明的连接焊点比较少，又省却了光耦合器，因此光能的自身损耗非常少，实现了对姿态的快速精确修正和调整；整体结构比较稳定，体积非常小，各部件性能比较稳定，温度系数比较小，干涉对比度高(可达到30～35dB)，因而灵敏度较高。

Description

光学晶体偏振集成组件

所属领域

本发明属于光学领域的光纤陀螺仪，尤其是一种光学晶体偏振集成组件。

背景技术

光纤陀螺仪是航空航天工业对飞机、卫星、导弹的高速行进姿态进行调整修正的装置，是保证其精确飞行航向的重要控制仪器。目前已知公开的光纤陀螺仪采用半导体激光器发射光束，由光耦合器、偏振器、偏振膜和保偏光纤环组成。其原理是通过偏振的两束光相位差的检测算出产生的角速度，再通过计算机控制来修正偏离角度，最终调整姿态。缺点是：1.由于各个部件为分离方式(各部件间有距离)，其接点通过焊接进行点对点、点对线、线与线的连接，结构比较复杂，焊点比较多，加之光耦合器等部件的自损耗，造成光能量损耗比较大，测量误差比较大，影响了姿态的精确修正；2.光纤陀螺仪严格要求各个部件位置必须相对固定，在对这样分离的部件在进行机械固接或胶封装时，整体体积显得比较庞大；3.整机的温度系数比较差，对精确控制造成不良影响；4.干涉对比度差(仅为15dB)，造成灵敏度较低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单紧凑，光能损耗很小，姿态控制和修正灵敏快速的光学晶体偏振集成组件。

本发明的目的的实现方式为：

本发明由半导体激光器、石英晶体、偏振膜、保偏光纤环构成，采用的石英晶体为高纯的石英晶体，该石英晶体呈正四方体结构，在该石英晶体对棱之间的断面所形成的切面之间生长有多层氧化物介质薄膜，半导体激光器和偏振膜通过胶或机械方式固装在该氧化物介质薄膜切面所分割而成的石英晶体的下立侧面中部和上平面的中部，保偏光纤的两端分别连接由半导体激光器发射的光束经氧化物介质薄膜透射和反射所输出的光束。

在偏振膜上固装有一光信号接收器，该光信号接收器上引出信号端子，半导体激光器上引出供给半导体激光器和光信号接收器电力的电源线。半导体激光器、偏振膜均通过环氧树脂类胶粘接在石英晶体上，光信号接收器通过环氧树脂类胶粘接在偏振膜上，石英晶体、半导体激光器、偏振膜及光信号接收器、半导体激光器的光束通过石英晶体及氧化物介质薄膜反射和透射的两个输出光束的与保偏光纤环两端的连接端子均封装在由环氧树脂类胶构成的封装胶内，该氧化物介质所采用的氧化物为碱金属氧化物。

本发明的优点和积极效果是：

1.由于焊点比较少，又省却了光耦合器，因此光能的自身损耗非常少，实现了对姿态的快速精确修正和调整；

2.主要部件结合紧密，几乎无距离，因而在进行机械固定或胶封装时，整体结构比较稳定，体积非常小；

3.各部件性能比较稳定，温度系数比较小；

4.干涉对比度高(可达到30～35dB)，使得灵敏度高。

附图说明

图1为本发明的总体结构剖视图；

图2为图1的立体外形示意图；

图3为本发明的光学工作原理图。

具体实施方式

通过以下实施例，并参照附图，来具体阐述一下本发明的内容。

本发明所述的光学晶体偏振集成组件，主体是石英晶体8，该石英晶体为正四方体结构，由高纯的石英晶体制成。在该石英晶体对棱的断面所形成的上、下两个三棱柱的切面之间通过特殊工艺生长并最终固化有一多层氧化物介质薄膜4，该氧化物为由碱金属氧化物，如氧化钙、氧化镁等。在该石英晶体的下三棱柱的立面即该石英晶体的下立侧面中部固装有一半导体激光器3，该半导体激光器可以向石英晶体发射一束单膜红外激光光束；在上三棱柱的上平面即该石英晶体的上平面的中部固装有一偏振膜5，在该偏振膜上固装有一光信号接收器7，该光信号接收器可以将光信号转换为电信号并通过在该光信号接收器上引出的信号端子6输出。半导体激光器的中部引出供给半导体激光器和光信号接收器电力的电源线1。在该光束经过氧化物介质薄膜透射和折射的两个光束通过连接端子9、10均连接保偏光纤环11(参见图3)的两端，该保偏光纤为熊猫型。

本实施例中没有采用机械固装方式，而采用环氧树脂类胶进行粘接的方式，如半导体激光器、偏振膜胶粘在石英晶体上，光信号接收器胶粘在偏振膜上，石英晶体、半导体激光器、偏振膜及光信号接收器、半导体激光器的光束通过石英晶体及氧化物介质薄膜反射和透射的两个输出光束的与保偏光纤环两端的连接端子均封装在由环氧树脂类胶构成的封装胶2内。

本发明的工作原理为：

半导体激光器发射一束单膜红外激光光束a，该束光进入石英晶体后经氧化物介质薄膜的透射发出一束水平偏振光b，反射后发出一束垂直偏振光c，这两束光束在保偏光纤环内传输后，发出的水平偏振光d再经氧化物介质薄膜透射进入偏振膜，发出的垂直偏振光e再经氧化物介质薄膜反射进入偏振膜，两束光束汇集到偏振膜后，该两束光束f、g经光信号接收器检测其相位差，并将其光信号转换为电信号，通过信号端子送给计算机，对相位差计算所得出的角速度进行修正调整，调正行进姿态。

Claims (6)

1.一种光学晶体偏振集成组件，由半导体激光器、石英晶体、偏振膜、保偏光纤环构成，其特征在于：石英晶体为正四方体结构，在该石英晶体对棱切面之间有氧化物介质薄膜，半导体激光器和偏振膜分别固装在石英晶体对棱切面分割而成的石英晶体的下立侧面中部和上平面的中部，在半导体激光器发射的光束经氧化物介质薄膜透射和反射的两束光束的输出位置的石英晶体面上分别接一保偏光纤环的两端。

2.根据权利要求1所述的光学晶体偏振集成组件，其特征在于：所述的氧化物介质薄膜生长并固化在石英晶体的切面上，该氧化物介质薄膜为多层结构。

3.根据权利要求1所述的光学晶体偏振集成组件，其特征在于：在偏振膜上固装有光信号接收器，该光信号接收器引出信号端子，半导体激光器上引出供给半导体激光器和光信号接收器电力的电源线。

4.根据权利要求1、3所述的光学晶体偏振集成组件，其特征在于：半导体激光器、偏振膜均胶粘在石英晶体上，光信号接收器胶粘在偏振膜上，石英晶体、半导体激光器、偏振膜及光信号接收器、保偏光纤环与石英晶体相接的连接端子均封装在封装胶内。

5.根据权利要求4所述的光学晶体偏振集成组件，其特征在于：所述的各部件进行粘接采用的为环氧树脂类胶，所述的封装胶为环氧树脂类胶。

6.根据权利要求1或2所述的光学晶体偏振集成组件，其特征在于：所述的氧化物介质所采用的氧化物为碱金属氧化物。