CN210036742U - 一种用于三轴一体光纤陀螺的光纤分路模块 - Google Patents
一种用于三轴一体光纤陀螺的光纤分路模块 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种用于三轴一体光纤陀螺的光纤分路模块，属于光纤陀螺领域。该光纤分路模块由一个1X3光纤耦合器和3个2X2光纤耦合器连接构成。根据本实用新型的光纤分路模块可用于三轴一体光纤陀螺保偏光路装配，它可以降低三轴一体光纤陀螺光路的体积，以及外部环境应力变化对光纤耦合器光路的影响，进一步提高三轴一体光纤陀螺的可靠性和环境适应性。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤陀螺领域，具体涉及一种用于三轴一体光纤陀螺的光纤分路模块。
背景技术
光纤陀螺是基于Sagnac效应的一种新型全固态陀螺仪表，在海陆空天军事领域已获得广泛应用，但较大的体积和较高的重量已开始制约单机武器系统携带导弹的数量和作战效率，同时也影响了在民用领域的扩展应用。
受国内光电子元器件及光路集成技术发展水平的约束，一般情况下光纤陀螺光路的体积占据了整个陀螺60％以上，是实现陀螺小型化的瓶颈。独立的光纤陀螺组装成惯性测量组合以后，各轴陀螺独立的封装方式也造成了惯性测量组合难以实现小型化。为了充分利用空间，在早些年提出了三轴一体光纤陀螺的方案，主要是将三个轴向光纤陀螺的3个光源合成1个，将光信号通过1X3光纤耦合器分成3束，代替3个光源，再经过3个2X2耦合器，分别输入进3个轴向的光纤陀螺的干涉仪(由Y波导集成光学器件和光纤环组成)中。这样在减少了光学元器件数量的同时，去除了单轴光纤陀螺光路的独立封装。采用该方案的三轴光纤陀螺的体积远小于3只光纤陀螺体积的总和。
然而随着应用需求不断提高，上述方案的三轴光纤陀螺体积仍然偏大，不能适应进一步的应用要求，需对光路做进一步的集成，这是进一步缩小三轴光纤陀螺光路体积的重要方向，而且还可以改善光纤抗弯曲、扭曲、拉伸和剪切应力的影响，提高陀螺的可靠性和环境适应性。在进行光路集成后，外界的引起的光纤弯曲、扭曲、拉伸和剪切等应力源可得到抑制，光纤陀螺光路的体积也可进一步缩小。
三轴一体光纤陀螺光路部分中一个光源、一个1X3光纤耦合器，三个2X2光纤耦合器和三个探测器，器件尾纤均为单模光纤。如果这些单模光纤是理想的圆对称，折射率分布均匀。光纤中偏振态不发生变化。但是，实际的光纤存在着各种缺陷，在各种外应力的影响下，光波的偏振态沿光纤不再保持不变，会产生多种偏振误差，降低陀螺的精度和可靠性。
考虑到目前三轴一体光纤陀螺的实际装配工艺，仅对光路中的一个1X3光纤耦合器，三个2X2光纤耦合器进行光路集成的光纤分路模块方案简单，成本低，可行性强。
实用新型内容
本实用新型的技术解决问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种用于三轴一体光纤陀螺的光纤分路模块，可用于三轴一体光纤陀螺保偏光路装配，它可以降低三轴一体光纤陀螺光路的体积，以及外部环境应力变化对光纤耦合器光路的影响，进一步提高三轴一体光纤陀螺的可靠性和环境适应性。
本实用新型的技术解决方案是：一种用于三轴一体光纤陀螺的光纤分路模块，其特征在于，由一个1X3光纤耦合器和三个2X2光纤耦合器构成，
其中，所述1X3光纤耦合器的输入端口连接到光源，所述1X3光纤耦合器的三个输出端口分别连接第一2X2光纤耦合器的第一输入端口、第二2X2光纤耦合器的第一输入端口和第三2X2光纤耦合器的第一输入端口，
第一2X2光纤耦合器的第一输出端口连接第一Y波导，第一2X2光纤耦合器的第二输出端口连接第一光电探测器，剩余端口为空头，做端面处理；
第二2X2光纤耦合器的第一输出端口连接第二Y波导，第二2X2光纤耦合器的第二输出端口连接第二光电探测器，剩余端口为空头，做端面处理；
第三2X2光纤耦合器的第一输出端口连接第三Y波导，第三2X2光纤耦合器的第二输出端口连接第三光电探测器，剩余端口为空头，做端面处理。
进一步的，所述1X3光纤耦合器和2X2光纤耦合器耦合器为普通单模光纤耦合器或保偏光纤耦合器。
进一步的，所述1X3光纤耦合器通过同一根光纤或两根不同的光纤熔接形成的光纤连接到三个2X2光纤耦合器。
进一步的，当所述1X3光纤耦合器通过两根不同的光纤熔接形成的光纤连接到三个2X2光纤耦合器时，熔接点采用涂敷防护或光纤热缩管保护。
进一步的，所述光纤分路模块中光纤的弯曲半径不得小于光纤直径的50倍。
进一步的，所述光源是SLD光源或掺铒光纤光源。
本实用新型与现有技术相比的优点在于：
(1)本实用新型的光纤分路模块方案简单经济、易于集成，可以显著简化三轴一体光纤陀螺的装配工艺，降低装配难度，提高陀螺的成品率，还可进一步减小三轴一体陀螺的体积。
(2)通过对实用新型模块的筛选测试，可以确保在陀螺光路装配该模块分给三轴光路的分光比及功率等指标满足要求，进而提高三轴一体光纤陀螺的性能。
(3)本实用新型的光纤分路模块可降低三轴一体光纤陀螺1X3光纤耦合器与2X2光纤耦合器这部分光路在温度、力学等环境条件下受应力变化的影响，抑制偏振误差，降低干涉仪中偏振交叉耦合的影响，进一步提高三轴一体光纤陀螺的环境适应性和可靠性。
附图说明
图1为典型的三轴一体光纤陀螺的光路结构示意图；
图2为本实用新型的光纤分路模块光路结构示意图；
图3为应用本实用新型光纤分路模块后的三轴一体光纤陀螺光路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。
实施例：
图1为本实用新型应用的三轴一体光纤陀螺仪光路结构示意图。
图2为本实用新型的光纤分路模块光路结构示意图。图3为应用本实用新型的光纤分路模块后的三轴一体光纤陀螺光路结构示意图。
按图2，选择合格的一个1X3光纤耦合器和三个2X2光纤耦合器，将各个器件尾纤进行连接、盘纤、空头处理、输入输出端加固处理以及整体固化封装后，可实现光纤分路模块装配，分路模块中光纤的弯曲半径，不得小于光纤直径的50倍。该分路模块经测试筛选合格后可用于三轴一体光纤陀螺的装配，通过对该模块的筛选测试，可以确保在陀螺光路装配该模块分给三轴光路的分光比及功率等指标满足要求。其性能测试筛选指标应满足如下条件：在-40～60℃范围内，连接光源的输入端口S分别到连接Y波导输出端口Y1、Y2、Y3的损耗：LS-Y1、LS-Y2、LS-Y3均≤9dB，LS-Y1、LS-Y2、LS-Y3三者之间的差：≤0.5dB；连接Y波导输出端口Y1、Y2、Y3到连接探测器输出端口P1、P2、P3的损耗LY1-P1、LY2-P2、LY3-P3均≤0.5dB，LY1-P1、LY2-P2、LY3-P3三者之间的差：≤0.5dB；LS-Y1、LS-Y2、LS-Y3、LY1-P1、LY2-P2、LY3-P3全温范围的变化：≤0.5dB。
如图3，本实用新型光纤分路模块的输入端口S连接光源8，实现光信号输入；经1X3光纤耦合器的输出端口，输入至三个2X2光纤耦合器，三个2X2光纤耦合器的输出端口Y1、Y2、Y3分别连接有三轴一体光纤陀螺X轴干涉仪光路、Y轴干涉仪光路、Z轴干涉仪光路的Y波导5、6、7，分别进行三轴光信号的干涉；之后，光信号返回三个2X2光纤耦合器，经输出端口P1，P2，P3分别连接的三轴一体光纤陀螺X轴三路、Y轴光路、Z轴光路的探测器9、10、11，得到X、Y、Z轴三路光纤陀螺的干涉光输出信号。
本实用新型的光纤分路模块主要作用如下：
1.将上述几个器件集成为一个模块，可以显著简化三轴一体光纤陀螺的装配工艺，降低装配难度，提高陀螺的成品率。
2.通过对该模块的筛选测试，可以确保在陀螺光路装配该模块分给三轴光路的分光比及功率等指标满足要求，进而提高三轴一体陀螺的性能。
3.可降低该部分光路在温度、力学等环境条件下的应力变化，提高性能。
4.可减小三轴一体光纤陀螺的体积。
本实用新型的创新之处在于，可用于三轴一体光纤陀螺的装配，它可以确保三轴一体陀螺光路装配时，该模块分给三轴光路的分光比及功率等指标满足要求，进而提高三轴一体陀螺的性能，并可以显著简化三轴一体光纤陀螺的装配工艺，降低装配难度，提高陀螺的成品率，进一步减小三轴一体光纤陀螺的体积，同时可降低该部分光路在温度、力学等环境条件下的应力变化，抑制偏振误差，进一步提高三轴一体光纤陀螺的可靠性与环境适应性。
本实用新型说明书中未作详细描述的内容属本领域专业技术人员的公知技术。
Claims (6)
1.一种用于三轴一体光纤陀螺的光纤分路模块，其特征在于，由一个1X3光纤耦合器和三个2X2光纤耦合器构成，
其中，所述1X3光纤耦合器的输入端口连接到光源，所述1X3光纤耦合器的三个输出端口分别连接第一2X2光纤耦合器的第一输入端口、第二2X2光纤耦合器的第一输入端口和第三2X2光纤耦合器的第一输入端口，
第一2X2光纤耦合器的第一输出端口连接第一Y波导，第一2X2光纤耦合器的第二输出端口连接第一光电探测器，剩余端口为空头，做端面处理；
第二2X2光纤耦合器的第一输出端口连接第二Y波导，第二2X2光纤耦合器的第二输出端口连接第二光电探测器，剩余端口为空头，做端面处理；
第三2X2光纤耦合器的第一输出端口连接第三Y波导，第三2X2光纤耦合器的第二输出端口连接第三光电探测器，剩余端口为空头，做端面处理。
2.根据权利要求1所述的光纤分路模块，其特征在于，所述1X3光纤耦合器和2X2光纤耦合器耦合器为普通单模光纤耦合器或保偏光纤耦合器。
3.根据权利要求1所述的光纤分路模块，其特征在于，所述1X3光纤耦合器通过同一根光纤或两根不同的光纤熔接形成的光纤连接到三个2X2光纤耦合器。
4.根据权利要求3所述的光纤分路模块，其特征在于，当所述1X3光纤耦合器通过两根不同的光纤熔接形成的光纤连接到三个2X2光纤耦合器时，熔接点采用涂敷防护或光纤热缩管保护。
5.根据权利要求3所述的光纤分路模块，其特征在于，所述光纤的弯曲半径不得小于光纤直径的50倍。
6.根据权利要求1所述的光纤分路模块，其特征在于，所述光源是SLD光源或掺铒光纤光源。
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