RU203287U1 - Optical scheme of FOG for noise reduction of the radiation source - Google Patents
Optical scheme of FOG for noise reduction of the radiation source Download PDFInfo
- Publication number
- RU203287U1 RU203287U1 RU2020128988U RU2020128988U RU203287U1 RU 203287 U1 RU203287 U1 RU 203287U1 RU 2020128988 U RU2020128988 U RU 2020128988U RU 2020128988 U RU2020128988 U RU 2020128988U RU 203287 U1 RU203287 U1 RU 203287U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- paths
- polarization
- fiber
- directed
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
- G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области оптической интерферометрической измерительной техники и касается оптической схемы волоконно-оптического гироскопа. Оптическая схема содержит источник оптического излучения, оптический поляризатор, два оптических разветвителя, сохраняющих поляризацию, и оптический циркулятор, сохраняющий поляризацию. Первый оптический разветвитель обеспечивает разделение на компенсационный и измерительный оптические тракты. Компенсационный тракт направлен через преобразователь поляризации и, далее, на соединяющий эти тракты второй оптический разветвитель. Измерительный тракт направлен через оптический циркулятор в схему интегрально-оптическую многофункциональную и, затем, в волоконную катушку, а выходной сигнал от схемы интегрально-оптической многофункциональной через оптический циркулятор направлен на соединяющий тракты разветвитель, который направляет оптические сигналы обоих трактов на фотоприемное устройство. Технический результат заключается в уменьшении шумовой составляющей волоконно-оптического гироскопа на частоте, равной собственной частоте волоконного контура гироскопа. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to the field of optical interferometric measuring technology and concerns the optical circuit of a fiber-optic gyroscope. The optical scheme contains a source of optical radiation, an optical polarizer, two optical splitters, preserving polarization, and an optical circulator, preserving polarization. The first optical splitter provides separation into compensation and measurement optical paths. The compensation path is directed through the polarization converter and, then, to the second optical splitter connecting these paths. The measuring path is directed through the optical circulator into the multifunctional integrated-optical circuit and, then, into the fiber spool, and the output signal from the multifunctional integrated-optical circuit through the optical circulator is directed to the splitter connecting the paths, which directs the optical signals of both paths to the photodetector. The technical result consists in reducing the noise component of the fiber-optic gyroscope at a frequency equal to the natural frequency of the fiber gyroscope circuit. 1 wp f-ly, 1 dwg.
Description
Область техники, к которой относится полезная модельTechnical field to which the utility model belongs
Полезная модель относится к оптической интерферометрической измерительной технике, в частности к области измерительного оборудования, позволяющего уменьшить избыточный шум источника оптического излучения, используемого в датчике угловой скорости (волоконно-оптический гироскоп).The utility model relates to optical interferometric measuring equipment, in particular, to the field of measuring equipment that makes it possible to reduce the excess noise of an optical radiation source used in an angular velocity sensor (fiber-optic gyroscope).
Уровень техникиState of the art
Известен волоконно-оптический интерферометрический измерительный датчик (US 20160363446 А1, 2016), в котором уменьшение избыточного шума источника оптического излучения реализовано с использованием разделения сигналов источника оптического излучения на два сигнала ортогональных поляризаций. Один сигнал подается на измерительный интерферометр Саньяка, в то время как второй при помощи оптических делителей направляется в обратную сторону на фотоприемное устройство датчика. Преимуществом является высокая степень согласованности длин оптических путей двух сигналов. Недостатком является сложность оптической схемы, в связи с увеличением числа различных оптических компонентов, а также высокие потери мощности сигнала, поскольку оптические сигналы испытывают избыточные потери из-за необходимости проходить через одни и те же оптические компоненты повторно.Known fiber-optic interferometric measuring sensor (US 20160363446 A1, 2016), in which the reduction of excess noise of the optical radiation source is implemented using the separation of the signals of the optical radiation source into two signals of orthogonal polarizations. One signal is fed to the measuring Sagnac interferometer, while the second is sent in the opposite direction to the photodetector of the sensor using optical dividers. The advantage is a high degree of consistency of the optical path lengths of the two signals. The disadvantages are the complexity of the optical circuit, due to the increase in the number of different optical components, as well as high losses in signal power, since optical signals experience excessive losses due to the need to pass through the same optical components repeatedly.
Задача, на решение которой направлено техническое решение, заключается в создании чувствительного элемента волоконно-оптического интерферометрического датчика, обладающего простой конструкцией, а также обеспечивающий высокий динамический диапазон.The problem to be solved by the technical solution is to create a sensitive element of a fiber-optic interferometric sensor with a simple design and providing a high dynamic range.
Сущность полезной моделиThe essence of the utility model
Данная задача достигается за счет того, что излучение широкополосного источника оптического излучения (например, усилителя спонтанной эмиссии), поляризованное вдоль одной плоскости поляризации в оптическом волокне, разделяется на два сигнала, измерительный сигнал и компенсационный сигнал. Измерительный сигнал, проходя по оптическому тракту, попадает непосредственно в контур волоконно-оптического гироскопа, где измерительный сигнал, разделяясь на два луча, идущих навстречу друг другу, и испытывающих фазовый сдвиг в результате вращения гироскопа вместе с объектом интерферируют между собой. Интерференционный сигнал затем возвращается через оптический тракт на фотоприемное устройство для обработки и вычисления угловой скорости гироскопа. Компенсационный сигнал, после отделения от измерительного, подается непосредственно на фотоприемное устройство, при этом плоскость поляризации компенсационного сигнала повернута, относительно измерительного сигнала на 90° для исключения возможных интерференционных эффектов на фотоприемном устройстве. При попадании на фотоприемное устройство измерительный сигнал оказывается задержан на время т, соответствующее длине оптического контура волоконно-оптического гироскопа. Оба сигнала, измерительный и компенсационный содержат в себе одинаковый по характеристикам избыточный шум, присущий широкополосному источнику излучения. При попадании на фотоприемное устройство избыточный шум компенсационного сигнала оптически складывается с избыточным шумом измерительного сигнала. Поскольку демодуляция сигнала гироскопа производится на собственной частоте волоконного контура, а время задержки сигнала равно половине периода демодуляции, то при оптическом сложении сигналов происходит фактически вычитание избыточного шума источника оптического излучения из сигнала гироскопа.This problem is achieved due to the fact that the radiation of a broadband source of optical radiation (for example, a spontaneous emission amplifier), polarized along one plane of polarization in an optical fiber, is divided into two signals, a measurement signal and a compensation signal. The measuring signal, passing through the optical path, enters directly into the circuit of the fiber-optic gyroscope, where the measuring signal, splitting into two beams going towards each other, and experiencing a phase shift as a result of the rotation of the gyroscope together with the object, interfere with each other. The interference signal is then returned through the optical path to the photodetector for processing and calculating the angular velocity of the gyroscope. The compensation signal, after separation from the measuring signal, is fed directly to the photodetector, while the polarization plane of the compensation signal is rotated relative to the measuring signal by 90 ° to eliminate possible interference effects on the photodetector. When it hits the photodetector, the measuring signal is delayed for a time t, corresponding to the length of the optical circuit of the fiber-optic gyroscope. Both signals, measurement and compensation, contain the same excess noise inherent in a broadband radiation source. When it hits the photodetector, the excess noise of the compensation signal is optically added to the excess noise of the measuring signal. Since the demodulation of the gyroscope signal is performed at the natural frequency of the fiber circuit, and the signal delay time is equal to half the demodulation period, then during optical addition of signals, the excess noise of the optical radiation source is actually subtracted from the gyroscope signal.
Техническим результатом является уменьшение шумовой составляющей волоконно-оптического гироскопа на частоте, равной собственной частоте волоконного контура гироскопа. При этом не происходит существенных потерь мощности полезного сигнала.The technical result is to reduce the noise component of the fiber-optic gyroscope at a frequency equal to the natural frequency of the fiber gyroscope circuit. In this case, there is no significant loss of power of the useful signal.
Оптическая схема снижения шума волоконного гироскопа устроена и работает следующим образом. Оптическое излучение, выходя из широкополосного источника излучения 110 (фиг. 1), проходит через волоконный линейный поляризатор 111 (фиг. 1), приобретая соответствующее состояние поляризации. Линейно поляризованный свет S1, || затем попадает по оптическому тракту 12 в волоконный делитель 121 (фиг. 1), коэффициент деления которого преимущественно может находиться в пределах 0.95/0.05 ~ 0.90/0.10, в зависимости от потерь, вносимых чувствительным элементом ВОГ. Оптический сигнал S1, || делится соответственно коэффициенту деления на сигналы S2, || и S3, ||. Сигнал S1, ||, проходя по оптическому тракту 231 через оптический циркулятор 131 (фиг. 1) направляется в чувствительный элемент ВОГ 140 (фиг. 1). Оптический сигнал S2, ||, пройдя через схему интегрально-оптическую многофункциональную (СИОМ) 141 (фиг. 1) и волоконно-оптический контур 142 (фиг. 1), и проинтерферировав, преобразовывается в оптический сигнал S2', ||. Оптический сигнал S2', ||, пройдя через чувствительный элемент ВОГ 140 (фиг. 1) направляется через оптический циркулятор 131 по оптическому тракту 312 в оптический разветвитель 132 с коэффициентом деления 50/50 (с погрешностью ±5%) и, далее, идет на фотоприемное устройство 150.The optical noise reduction circuit of a fiber gyroscope is designed and operates as follows. Optical radiation, leaving the broadband radiation source 110 (Fig. 1), passes through the fiber linear polarizer 111 (Fig. 1), acquiring the corresponding state of polarization. Linearly polarized light S 1, || then enters through the
Оптический сигнал S3, || направляется через оптический тракт 232. Проходя по оптическому тракту 232, оптический сигнал S3, || подвергается повороту плоскости поляризации путем прохождения через оптическое сварное соединение 130, оси сохранения поляризации которого соединены под углом 90°±1°. Оптический сигнал S3, ﬩ после поворота плоскости поляризации направляется через оптический разветвитель 132 на фотоприемное устройство 150. Далее, сумма сигналов S2', || и S3, ﬩ поступает через согласующие каскады на операционных усилителях на аналого-цифровой преобразователь 160 и, затем демодулируется на собственной частоте контура, т.е. вычитаются значения сигнала нечетных тактов из четных тактов, при этом происходит вычитание шума источника из сигнала с чувствительного элемента ВОГ.Optical signal S 3, || is directed through the
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020128988U RU203287U1 (en) | 2020-09-01 | 2020-09-01 | Optical scheme of FOG for noise reduction of the radiation source |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020128988U RU203287U1 (en) | 2020-09-01 | 2020-09-01 | Optical scheme of FOG for noise reduction of the radiation source |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU203287U1 true RU203287U1 (en) | 2021-03-30 |
Family
ID=75356050
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020128988U RU203287U1 (en) | 2020-09-01 | 2020-09-01 | Optical scheme of FOG for noise reduction of the radiation source |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU203287U1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2444704C1 (en) * | 2010-10-26 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Fibre-optic gyroscope |
US20160363446A1 (en) * | 2014-02-26 | 2016-12-15 | Ixblue | Interferometric measurement device |
CN104075704B (en) * | 2014-06-26 | 2017-08-29 | 中航捷锐(北京)光电技术有限公司 | A kind of digital closed-loop optic fiber gyroscope instrument with dual interferometer system |
US20190331492A1 (en) * | 2016-06-20 | 2019-10-31 | Ixblue | Measuring system and gyrometer comprising such a system |
-
2020
- 2020-09-01 RU RU2020128988U patent/RU203287U1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2444704C1 (en) * | 2010-10-26 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Fibre-optic gyroscope |
US20160363446A1 (en) * | 2014-02-26 | 2016-12-15 | Ixblue | Interferometric measurement device |
CN104075704B (en) * | 2014-06-26 | 2017-08-29 | 中航捷锐(北京)光电技术有限公司 | A kind of digital closed-loop optic fiber gyroscope instrument with dual interferometer system |
US20190331492A1 (en) * | 2016-06-20 | 2019-10-31 | Ixblue | Measuring system and gyrometer comprising such a system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11268811B2 (en) | Non-interferometric optical gyroscope based on polarization sensing | |
CN108534798B (en) | Polarization nonreciprocal error elimination method in dual-polarization fiber-optic gyroscope and dual-polarization fiber-optic gyroscope | |
CN101521104B (en) | Full optical fiber current transformer adopting double closed loop control | |
JP6949950B2 (en) | Gyroscope including measurement system and such system | |
US6370289B1 (en) | Apparatus and method for electronic RIN reduction in fiber-optic sensors | |
CN104792503B (en) | A kind of device of optical polarization device distribution crosstalk measurement sensitivity enhancing | |
CN102928198A (en) | All-fiber testing device for testing polarization crosstalk of optical device | |
WO2019024753A1 (en) | Reciprocal and differential type frequency-modulated continuous wave interferometric polarization-maintaining fiber gyroscope | |
CN109724583A (en) | A kind of light source relative intensity noise based on FRM offsets structure | |
CN114322976B (en) | Optical fiber gyroscope and relative intensity noise optical suppression method thereof | |
RU203287U1 (en) | Optical scheme of FOG for noise reduction of the radiation source | |
CN112066972A (en) | Single-light-source dual-polarization optical fiber gyroscope | |
US7095963B2 (en) | Multi-channel optical receiver for processing tri-cell polarization diversity detector outputs | |
CN112066970A (en) | Optical fiber gyroscope structure with double independent polarization states | |
CN206863103U (en) | A kind of all-fiber current transformator | |
US6563587B1 (en) | Fiber optic Sagnac interferometer with spatial filter | |
CN116337033B (en) | Dual-polarization fiber-optic gyroscope based on four-port circulator | |
CN114935306B (en) | High-stability interference device based on phase locking between multi-core optical fiber cores | |
JP2001281272A (en) | Current/magnetic field measuring apparatus | |
JPS5940218A (en) | Vibration measuring method using optical fiber for preserving plane of polarization | |
JP3036951B2 (en) | Light wave interference measurement device | |
RU2025655C1 (en) | Interferometer for measuring displacements | |
JPH06167304A (en) | Displacement sensor | |
JPS6314305B2 (en) | ||
JP2627134B2 (en) | Fiber optic gyro |