ES2213997T3 - Giroscopio de fibra optica. - Google Patents

Abstract

Giroscopio que comprende una fuente (1) para la emisión de un haz luminoso, un bucle (5) de fibra óptica en el que la luz se propaga en un sentido y en el otro, un espejo (9) con doble conjugación de fase dispuesto en el mencionado bucle (5) de manera que la luz llegue sobre el mencionado espejo (5) de un lado y del otro del mismo, unos medios de recombinación (4) para recombinar la luz que se ha propagado en el bucle, unos medios de detección (2) para detectar la señal recombinada, caracterizado porque el bucle (5) comprende una fibra monomodo (11)sin conservación de polarización y porque unos medios de despolarización (10) están dispuestos entre la mencionada fibra (11) y el espejo con conjugación de fase (9), a un lado y otro del mismo.

Description

Giroscopio de fibra óptica.

La presente invención se refiere a los giroscopios de fibras ópticas.

El solicitante ha propuesto ya en su solicitud de patente FR 2.754.893 una estructura de giroscopio con efecto Sagnac que presenta un bucle de fibra óptica multimodo en el que está dispuesto un espejo de doble conjugación de fase. La luz que llega sobre el mencionado espejo por un lado del éste constituye la onda de bomba para la luz que llega sobre el mencionado espejo por el otro lado de éste y recíprocamente.

Una estructura de giroscopio de este tipo permite disponer de la misma sensibilidad tanto para unos desfases rápidos como para unos desfases más lentos.

Además, presenta unas ventajas en términos de costes, puesto que las fibras multimodo son menos caras que las fibras monomodo con conservación de polarización generalmente utilizadas en los giroscopios con efecto Sagnac.

Sin embargo, las fibras multimodos son de un grueso diámetro y llevan, para las bobinas de los giroscopios, a un aumento de su volumen tanto o más importante cuanto más importantes son las longitudes de la fibras utilizadas.

Por otra parte, la descomposición modal - o figura de Speckle - a la salida de las fibras multimodo se ha mostrado muy sensible a las variaciones de ciertos parámetros externos, tales como la temperatura o las vibraciones, que son susceptibles de generar variaciones locales de índices. Ello obliga a aislar la bobina con respecto a las solicitaciones exteriores

Un objetivo de la invención es proponer una estructura de giroscopio de fibras ópticas con efecto Sagnac que no presente estos inconvenientes.

Para ello, la invención propone un giroscopio que comprenda una fuente para la emisión de un haz luminoso, un bucle de fibra óptica en el que la luz se propague en un sentido y en el otro, un espejo con doble conjugación de fase dispuesto en el mencionado bucle de manera a que la luz llega sobre el mencionado espejo de un lado y del otro del mismo, unos medios de recombinación para recombinar la luz que se ha propagado en el bucle, unos medios de detección para detectar la señal recombinada, caracterizado porque el bucle comprende una fibra monomodo sin conservación de polarización y porque se han dispuesto unos medios de despolarización entre la mencionada fibra y el espejo con conjugación de fase, a un lado y otro del mismo.

Todavía aparecerán otras características y ventajas de la invención con la descripción siguiente de un modo de realización de la invención. Esta descripción es puramente ilustrativa y no limitativa. Debe de ser leída con referencia a las figuras anexas, en las cuales:

- la figura 1 es una representación esquemática de un giroscopio de fibras ópticas de acuerdo con un posible modo de realización de la invención;

- la figura 2 representa esquemáticamente con una vista en perspectiva la parte media del bucle de fibras ópticas del giroscopio bobinado sobre su mandril.

El giroscopio con efecto Sagnac de la figura 1 comprende un módulo de emisión láser 1 y un módulo de detección 2 conectados por un acoplador 3 y una conexión 4 en Y a un bucle 5 de fibra óptica.

La conexión 4 está integrada, con unos medios de modulación 6 dispuestos a la entrada del bucle 5 sobre uno y otro de los dos brazos de éste, en un circuito óptico 7.

Estos medios de modulación 6 son mandados por una unidad de tratamiento 8 a la que son enviadas las señales eléctricas o numéricas a la salida del módulo 2.

El bucle 5 comprende se su parte media una porción 10 de fibra multimodo en la que está integrado un dispositivo 9, que constituye un espejo con doble conjugación de fase.

El resto del mencionado bucle 5 es una fibra óptica monomodo 11 sin conservación de polarización.

La conjugación de fase a un lado y otro del espejo con doble conjugación de fase que constituye el dispositivo 9 es bombeada por la onda que llega sobre el mencionado dispositivo del lado opuesto al que vuelve a salir la onda conjugada.

Así, como se ha explicado en la solicitud de patente FR 2.754.893 a la que se podrá hacer referencia de forma ventajosa, la sensibilidad del giroscopio es la misma para desfases rápidos y desfases lentos.

El espejo 9 con doble conjugación de fase está por ejemplo constituido por un cristal de BSO.

Las porciones 11 de fibra monomodo sólo permiten transmitir una única polarización que, si varía poco en presencia de perturbaciones rápidas del tipo vibraciones, evoluciona mucho con el tiempo, así como con la temperatura. Es por ello que la porción 10 de fibra óptica multimodo es escogida suficientemente larga para permitir una descomposición modal (o figura de Speckle) que permite el funcionamiento del espejo 9 con doble conjugación de fase.

Se prefiere una longitud del orden de 1 m o superior.

Las dos partes de fibra que constituyen la porción 10 multimodo están preferentemente fijadas de forma rígida sobre el soporte del espejo con doble conjugación de fase, de manera que el conjunto forme un bloque único para las vibraciones.

Para evitar que este bloque se deforme bajo el efecto de las vibraciones, se realiza pequeño y compacto.

Así, como se ha representado en la figura 2, el soporte está ventajosamente constituido por un mandril 12 del que el espejo con doble conjugación de fase 9 es solidario. Las porciones 11 de fibra multimodo pueden por ejemplo ser pegadas sobre el mencionado mandril 12. El conjunto del bucle 5 es bobinado sobre este mandril 12. Como variante, se puede prever que este mandril 12 sea completado por un segundo mandril.

El o los mandriles pueden estar constituidos por diferentes materiales. Ventajosamente, se escoge un material cuyo coeficiente de dilatación corresponda sensiblemente al de la fibra, del tipo vidrio o el metal comercializado bajo la maraca "dilver".

Otras variantes de realización son evidentemente posibles. En particular, se puede llevar a cabo la despolarización corriente arriba del espejo con doble conjugación de fase por otros medios de despolarización en vez de las porciones de fibra multimodo, desde el momento en que estos medios de despolarización son dispuestos a un lado y otro del mencionado espejo con conjugación de fase y son recíprocos.

Dichos medios de despolarización pueden por ejemplo ventajosamente estar constituidos por las caras de entrada despulidas del espejo con doble conjugación de fase.

Claims (10)

1. Giroscopio que comprende una fuente (1) para la emisión de un haz luminoso, un bucle (5) de fibra óptica en el que la luz se propaga en un sentido y en el otro, un espejo (9) con doble conjugación de fase dispuesto en el mencionado bucle (5) de manera que la luz llegue sobre el mencionado espejo (5) de un lado y del otro del mismo, unos medios de recombinación (4) para recombinar la luz que se ha propagado en el bucle, unos medios de detección (2) para detectar la señal recombinada, caracterizado porque el bucle (5) comprende una fibra monomodo (11)sin conservación de polarización y porque unos medios de despolarización (10) están dispuestos entre la mencionada fibra (11) y el espejo con conjugación de fase (9), a un lado y otro del mismo.

2. Giroscopio según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de despolarización están constituidos por unas porciones de fibra multimodo (11).

3. Giroscopio según la reivindicación 2, caracterizado porque la longitud de las porciones de fibra multimodo (11) en el bucle es del orden de 1 m o superior.

4. Giroscopio según una de las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado porque las porciones de fibra multimodo (11) están fijadas de forma rígida sobre un soporte sobre el cual también está fijado el espejo con doble conjugación de fase.

5. Giroscopio según la reivindicación 4, caracterizado porque las porciones de fibra multimodo (11) están fijadas de forma rígida sobre un mandril (12) que sirve de soporte para el espejo con doble conjugación de fase.

6. Giroscopio según la reivindicación 5, caracterizado porque las porciones de fibra multimodo están pegadas sobre el mandril (12).

7. Giroscopio según una de las reivindicaciones 5 y 6, caracterizado porque el mandril (12) es de un material con coeficiente de dilatación igual o cercano al de la fibra.

8. Giroscopio según la reivindicación 7, caracterizado porque el material del mandril (12) es vidrio o un metal del tipo "dilver".

9. Giroscopio según una de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque la fibra del bucle está bobinada sobre dos mandriles.

10. Giroscopio según la reivindicación 1, caracterizado porque las caras de entrada del espejo con doble conjugación de fase están despulidas.