一種光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置及穩(wěn)頻方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置及穩(wěn)頻方法，激光光源發(fā)出的激光通過第一分束器后分成兩路激光，其中一路激光依次經(jīng)過四分之一波片、第二分束器后分成兩路激光，分別為泵浦光s和探測光p，泵浦光s經(jīng)過原子氣室后由第一端口進入光纖環(huán)路，并由第二端口出射；探測光p由第二端口進入光纖環(huán)路，并由第一端口出射并經(jīng)過原子氣室，所述泵浦光s和探測光p光路重合，兩路出射光經(jīng)過第二分束器后分成兩路光信號I8和I9，光信號I8由第一光電探測器接收，轉(zhuǎn)化為第一電信號，光信號I9依次通過四分之一波片和第一分束器，由第二光電探測器接收，轉(zhuǎn)化為第二電信號；兩路電信號之和為光纖陀螺儀的輸出信號，兩路電信號之差為穩(wěn)頻誤差信號。
【專利說明】
一種光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置及穩(wěn)頻方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及慣性測量領域，具體涉及一種光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置及穩(wěn)頻方法。
【背景技術】
[0002] 光纖陀螺儀是利用光纖環(huán)路的Sagnac效應測量物體在慣性空間中的轉(zhuǎn)動的固態(tài) 慣性器件，通過對干涉條紋移動的測量實現(xiàn)對轉(zhuǎn)動角度或角速度的測量，是重要的慣性導 航設備。
[0003] 在光纖陀螺儀中，干涉條紋的移動與轉(zhuǎn)動角速度成正比，但同時也受到激光光源 頻率的影響，當激光光源頻率發(fā)生抖動或漂移時，干涉條紋的移動與轉(zhuǎn)動角速度之間的比 例關系也發(fā)生改變，造成光纖陀螺儀輸出信號的抖動或漂移。因此，激光光源的頻率穩(wěn)定性 是限制光纖陀螺儀的零偏穩(wěn)定性和標度因數(shù)等主要性能指標的重要因素之一。
[0004] 二極管激光器是光纖陀螺儀常用的激光光源之一，主要有反饋式和外腔式兩種， 一般通過溫度穩(wěn)定和電流穩(wěn)定的方法來穩(wěn)定激光光源頻率，雖然通過溫度穩(wěn)定和電流穩(wěn)定 的方法可以抑制激光光源頻率的抖動，但由于光纖陀螺儀的設計中缺少穩(wěn)頻腔或穩(wěn)頻光譜 等閉環(huán)頻率穩(wěn)定設計，激光光源頻率的長期漂移無法得到解決，這就限制了光纖陀螺儀主 要性能指標的提高，阻礙了高精度光纖陀螺儀的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的上述缺陷，提供一種用于光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝 置，抑制了激光光源頻率的抖動和漂移，提高了光纖陀螺儀的精度，最大程度的減少了噪聲 源和系統(tǒng)空間體積的增加，增強了穩(wěn)頻光譜對光學元件振動噪聲的抗擾能力，保持了光纖 陀螺儀的集成性。
[0006] 本發(fā)明的另外一個目的在于提供一種光纖陀螺儀穩(wěn)頻方法。
[0007] 本發(fā)明的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現(xiàn)的：
[0008] -種光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置，包括激光光源，第一分束器、第二分束器、四分之一波 片、原子氣室、光纖環(huán)路、第一光電探測器和第二光電探測器，其中光纖環(huán)路包括第一端口 和第二端口，激光光源發(fā)出的激光通過第一分束器后分成兩路激光，其中一路激光依次經(jīng) 過四分之一波片、第二分束器后分成兩路激光，分別為栗浦光s和探測光P，栗浦光s經(jīng)過原 子氣室后由第一端口進入光纖環(huán)路，并由第二端口出射;探測光P由第二端口進入光纖環(huán) 路，并由第一端口出射并經(jīng)過原子氣室，所述栗浦光s和探測光P光路重合，兩路出射光經(jīng)過 第二分束器后分成兩路光信號〗8和〗9,光信號〗8由第一光電探測器接收，轉(zhuǎn)化為第一電信 號，光信號19依次通過四分之一波片和第一分束器，由第二光電探測器接收，轉(zhuǎn)化為第二電 信號;第一電信號與第二電信號之和為光纖陀螺儀的輸出信號，第一電信號與第二電信號 之差為穩(wěn)頻誤差信號。
[0009] 在上述光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置中，激光光源、第一分束器、第二分束器、四分之一波 片、原子氣室和光纖環(huán)路的第一端口依次排布，且激光光源，第一分束器、第二分束器、四分 之一波片、原子氣室和光纖環(huán)路的第一端口的中心位于同一光軸，第二光電探測器位于第 一分束器的一側，第一光電探測器位于第二分束器的一側，第一光電探測器、第二分束器、 光纖環(huán)路的第二端口依次排布，且第一光電探測器、第二分束器、光纖環(huán)路的第二端口的中 心位于同一光軸上。
[0010]在上述光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置中，還包括衰減片，所述衰減片設置在光纖環(huán)路的第 一端口與原子氣室之間，且激光光源，第一分束器、第二分束器、四分之一波片、原子氣室、 衰減片和光纖環(huán)路的第一端口的中心位于同一光軸。
[0011]在上述光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置中，還包括衰減片，所述衰減片設置在原子氣室與第 二分束器之間，且激光光源，第一分束器、第二分束器、四分之一波片、衰減片、原子氣室和 光纖環(huán)路的第一端口的中心位于同一光軸。
[0012] -種光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置，包括激光光源、第一分束器、第二分束器、四分之一波 片、原子氣室、光纖環(huán)路、第一光電探測器和第二光電探測器，其中光纖環(huán)路包括第一端口 和第二端口，激光光源發(fā)出的激光通過第一分束器后分成兩路激光，其中一路激光依次經(jīng) 過四分之一波片、第二分束器后分成兩路激光，分別為栗浦光s和探測光P，探測光P由第一 端口進入光纖環(huán)路，由第二端口出射后經(jīng)過原子氣室;栗浦光s經(jīng)過原子氣室后由第二端口 進入光纖環(huán)路，由第一端口出射，所述栗浦光s和探測光P光路重合，兩路出射光經(jīng)過第二分 束器(3)后分成兩路光信號Is和19,光信號Is由第一光電探測器接收，轉(zhuǎn)化為第一電信號，光 信號1 9依次通過四分之一波片和第一分束器，由第二光電探測器接收，轉(zhuǎn)化為第二電信號； 第一電信號與第二電信號之和為光纖陀螺儀的輸出信號，第一電信號與第二電信號之差為 穩(wěn)頻誤差信號。
[0013] 在上述光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置中，激光光源、第一分束器、第二分束器、四分之一波 片和光纖環(huán)路的第一端口依次排布，且激光光源，第一分束器、第二分束器、四分之一波片 和光纖環(huán)路的第一端口的中心位于同一光軸，第二光電探測器位于第一分束器的一側，第 一光電探測器位于第二分束器的一側，第一光電探測器、第二分束器、原子氣室、光纖環(huán)路 的第二端口依次排布，且第一光電探測器、第二分束器、原子氣室、光纖環(huán)路的第二端口的 中心位于同一光軸上。
[0014] 在上述光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置中，還包括衰減片，所述衰減片設置在光纖環(huán)路的第 二端口與原子氣室之間，且第一光電探測器、第二分束器、原子氣室、衰減片、光纖環(huán)路的第 二端口的中心位于同一光軸上。
[0015] 在上述光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置中，還包括衰減片，所述衰減片設置在原子氣室與第 二分束器之間，且第一光電探測器、第二分束器、衰減片、原子氣室、光纖環(huán)路的第二端口的 中心位于同一光軸上。
[0016]在上述光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置中，四分之一波片將經(jīng)第一分束器的線偏振光轉(zhuǎn)換為 圓偏振光，將光信號19由圓偏振信號轉(zhuǎn)換為線偏振信號。
[0017] -種光纖陀螺儀的穩(wěn)頻方法，通過光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置實現(xiàn)，所述光纖陀螺儀穩(wěn) 頻裝置包括激光光源，第一分束器、第二分束器、四分之一波片、原子氣室、光纖環(huán)路、第一 光電探測器和第二光電探測器，其中光纖環(huán)路包括第一端口和第二端口，具體實現(xiàn)方法如 下：
[0018] (1 )、激光光源發(fā)出的激光通過第一分束器后分成兩路激光，其中一路激光依次經(jīng) 過四分之一波片、第二分束器后分成兩路激光，分別為栗浦光s和探測光P;
[0019] (2)、栗浦光s經(jīng)過原子氣室后由第一端口進入光纖環(huán)路，由第二端口出射;探測光 P由第二端口進入光纖環(huán)路，由第一端口出射并經(jīng)過原子氣室，所述栗浦光s和探測光p光路 重合；
[0020] (3)、兩路出射光經(jīng)過第二分束器后分成兩路光信號Is和19,光信號Is由第一光電 探測器接收，轉(zhuǎn)化為第一電信號，光信號1 9依次通過四分之一波片和第一分束器，由第二光 電探測器接收，轉(zhuǎn)化為第二電信號；
[0021] (4)、第一電信號與第二電信號之和為光纖陀螺儀的輸出信號，第一電信號與第二 電信號之差為穩(wěn)頻誤差信號。
[0022] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下有益效果：
[0023] (1)本發(fā)明創(chuàng)新設計了一種用于光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置，根據(jù)原子超精細結構能級 躍迀的亞多普勒色散光譜原理，對光纖陀螺儀的結構進行改進，在保證光纖陀螺儀功能的 前提下，實現(xiàn)了光纖陀螺儀激光光源的頻率穩(wěn)定，抑制了激光光源頻率的抖動和漂移，顯著 提高了光纖陀螺儀的主要性能指標，促進了高精度光纖陀螺儀的發(fā)展；
[0024] (2)本發(fā)明使用與光纖陀螺儀共用光路的穩(wěn)頻光譜設計，最大程度的減少了噪聲 源和系統(tǒng)空間體積的增加，增強了穩(wěn)頻光譜對光學元件振動噪聲的抗擾能力，保持了光纖 陀螺儀的集成性。
[0025] (3)本發(fā)明使用光電探測器電信號作差和作和的方法產(chǎn)生相互獨立的光纖陀螺儀 信號和穩(wěn)頻誤差信號，同時實現(xiàn)了光纖陀螺儀的轉(zhuǎn)動測量和激光光源的頻率穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明光纖陀螺儀的穩(wěn)頻裝置結構示意圖1。
[0027] 圖2為本發(fā)明光纖陀螺儀的穩(wěn)頻裝置結構示意圖2。
【具體實施方式】
[0028] 下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述：
[0029] 如圖1所示為本發(fā)明光纖陀螺儀的穩(wěn)頻裝置結構示意圖1，由圖可知本發(fā)明光纖陀 螺儀的穩(wěn)頻裝置包括激光光源1，第一分束器2、第二分束器3、四分之一波片4、原子氣室5、 衰減片6、光纖環(huán)路7、第一光電探測器8和第二光電探測器9,用于在光線陀螺儀光路中實現(xiàn) 相互獨立的轉(zhuǎn)動測量和激光光源頻率穩(wěn)定。
[0030] 其中光纖環(huán)路7包括第一端口 7-1和第二端口 7-2,激光光源1，第一分束器2、第二 分束器3、四分之一波片4、原子氣室5、衰減片6和光纖環(huán)路7的第一端口 7-1依次排布，且激 光光源1，第一分束器2、第二分束器3、四分之一波片4、原子氣室5、衰減片6和光纖環(huán)路7的 第一端口 7-1的中心位于同一光軸，第二光電探測器9位于第一分束器2的一側，第一光電探 測器8位于第二分束器3的一側，第一光電探測器8、第二分束器3、光纖環(huán)路7的第二端口 7-2 依次排布，且第一光電探測器8、第二分束器3、光纖環(huán)路7的第二端口 7-2的中心位于同一光 軸上。
[0031] 激光光源1發(fā)出的激光通過第一分束器2后分成兩路激光，其中一路激光依次經(jīng)過 四分之一波片4、第二分束器3后分成兩路激光，分別為栗浦光s和探測光p，栗浦光s依次經(jīng) 過原子氣室5、衰減片6后由第一端口 7-1進入光纖環(huán)路7,由第二端口 7-2出射;探測光p由第 二端口 7-2進入光纖環(huán)路7，由第一端口 7-1出射并依次經(jīng)過衰減片6、原子氣室5，栗浦光s和 探測光P光路重合，兩路出射光經(jīng)過第二分束器3后分成兩路光信號18和19,光信號18由第 一光電探測器8接收，轉(zhuǎn)化為第一電信號，光信號19依次通過四分之一波片4和第一分束器 2,由第二光電探測器9接收，轉(zhuǎn)化為第二電信號;第一電信號與第二電信號之和為光纖陀螺 儀的輸出信號，第一電信號與第二電信號之差為穩(wěn)頻誤差信號。
[0032] 本發(fā)明中衰減片6還可以設置在原子氣室5與第二分束器3之間，且激光光源1，第 一分束器2、第二分束器3、四分之一波片4、衰減片6、原子氣室5和光纖環(huán)路7的第一端口 7-1 的中心位于同一光軸。
[0033] 本發(fā)明以激光光源1，第一分束器2、第二分束器3,四分之一波片4,原子氣室5,光 纖環(huán)路7、第一光電探測器8、第二光電探測器9構成作為核心部件。由第一光電探測器8、第 二光電探測器9接收光信號，轉(zhuǎn)化為干涉條紋和穩(wěn)頻光譜對應的電信號，用于光纖陀螺儀的 輸出和激光光源的頻率穩(wěn)定。
[0034] 激光光源1通過第一分束器2和四分之一波片4,產(chǎn)生圓偏振入射光。入射光通過第 二分束器3,產(chǎn)生圓偏振的栗浦光s和探測光p。栗浦光s通過原子氣室5,將超精細結構能級 躍迀對應基態(tài)上的原子抽運掉，使得栗浦光s在原子氣體中的折射率發(fā)生變化。之后，栗浦 光s通過衰減片6和光纖環(huán)路7。探測光p通過光纖環(huán)路7和衰減片6后，入射到原子氣室5,對 折射率變化進行測量。由于探測光p和栗浦光s構成亞多普勒探測，穩(wěn)頻光譜不受多普勒效 應的影響。光纖環(huán)路7中同光路反向傳播的探測光p和栗浦光s構成測量轉(zhuǎn)動的Sagnac環(huán)路， 并攜帶干涉條紋相位Φω。光纖環(huán)路7的兩路出射光信號的光強由衰減片6平衡。出射光信號 通過分束器3,產(chǎn)生光信號18和19:
[0037]其中k是激光光源1的波數(shù)，L是原子氣室5的長度，as、ns分別為栗浦光s在原子氣體 中的吸收率和折射率;αρ、ηρ分別為探測光p在原子氣體中的吸收率和折射率;18由光電探測 器8接收，轉(zhuǎn)化為電信號；1 9通過四分之一波片4后，被分束器2反射，由光電探測器9接收，轉(zhuǎn) 化為電信號。兩路電信號的加法信號：
[0039]攜帶轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的Sagnac相位信息，是光纖陀螺儀輸出的干涉條紋信號；兩路電信 號的減法信號：
[0041 ]攜帶原子色散光譜信息，是激光光源1頻率穩(wěn)定的誤差信號。
[0042]如圖2所示為本發(fā)明光纖陀螺儀的穩(wěn)頻裝置結構示意圖2,為另一種穩(wěn)頻裝置結構 形式，由圖可知本發(fā)明光纖陀螺儀的穩(wěn)頻裝置包括激光光源1，第一分束器2、第二分束器3、 四分之一波片4、原子氣室5、衰減片6、光纖環(huán)路7、第一光電探測器8和第二光電探測器9,用 于在光線陀螺儀光路中實現(xiàn)相互獨立的轉(zhuǎn)動測量和激光光源頻率穩(wěn)定。
[0043] 其中光纖環(huán)路7包括第一端口 7-1和第二端口 7-2,激光光源1、第一分束器2、第二 分束器3、四分之一波片4和光纖環(huán)路7的第一端口 7-1依次排布，且激光光源1、第一分束器 2、第二分束器3、四分之一波片4和光纖環(huán)路7的第一端口 7-1的中心位于同一光軸，即上述 各器件的中心位于與光軸重合的同一直線上，第二光電探測器9位于第一分束器2的一側， 第一光電探測器8位于第二分束器3的一側，第一光電探測器8、第二分束器3、原子氣室5、衰 減片6、光纖環(huán)路7的第二端口 7-2依次排布，且第一光電探測器8、第二分束器3、原子氣室5、 衰減片6、光纖環(huán)路7的第二端口 7-2的中心位于同一光軸上。
[0044] 激光光源1發(fā)出的激光通過第一分束器2后分成兩路激光，其中一路激光依次經(jīng)過 四分之一波片4、第二分束器3后分成兩路激光，分別為栗浦光s和探測光p，探測光p由第一 端口 7-1進入光纖環(huán)路7，由第二端口 7-2出射后依次經(jīng)過衰減片6、原子氣室5;栗浦光s依次 經(jīng)過原子氣室5和衰減片6后由第二端口 7-2進入光纖環(huán)路7，并由第一端口 7-1出射，栗浦光 S和探測光P光路重合，兩路出射光經(jīng)過第二分束器3后分成兩路光信號Is和19,光信號Is由 第一光電探測器8接收，轉(zhuǎn)化為第一電信號，光信號1 9依次通過四分之一波片4和第一分束 器2,由第二光電探測器9接收，轉(zhuǎn)化為第二電信號;第一電信號與第二電信號之和為光纖陀 螺儀的輸出信號，第一電信號與第二電信號之差為穩(wěn)頻誤差信號。
[0045] 本發(fā)明中衰減片6還可以設置在原子氣室5與第二分束器3之間，且第一光電探測 器8、第二分束器3、衰減片6、原子氣室5、光纖環(huán)路7的第二端口 7-2的中心位于同一光軸上。
[0046] 激光光源1通過第一分束器2和四分之一波片4,產(chǎn)生圓偏振入射光。入射光通過第 二分束器3,產(chǎn)生圓偏振的栗浦光s和探測光p。栗浦光s通過原子氣室5,將超精細結構能級 躍迀對應基態(tài)上的原子抽運掉，使得栗浦光s在原子氣體中的折射率發(fā)生變化。之后，栗浦 光s通過衰減片6和光纖環(huán)路7。探測光p通過光纖環(huán)路7和衰減片6后，入射到原子氣室5,對 折射率變化進行測量。由于探測光p和栗浦光s構成亞多普勒探測，穩(wěn)頻光譜不受多普勒效 應的影響。光纖環(huán)路7中同光路反向傳播的探測光p和栗浦光s構成測量轉(zhuǎn)動的Sagnac環(huán)路， 并攜帶干涉條紋相位Φω。光纖環(huán)路7的兩路出射光信號的光強由衰減片6平衡。出射光信號 通過分束器3,產(chǎn)生光信號18和19:
[0049]其中k是激光光源1的波數(shù)，L是原子氣室5的長度，as、ns分別為栗浦光s在原子氣體 中的吸收率和折射率;αρ、ηΡ分別為探測光p在原子氣體中的吸收率和折射率;Is由光電探測 器8接收，轉(zhuǎn)化為電信號；19通過四分之一波片4后，被分束器2反射，由光電探測器9接收，轉(zhuǎn) 化為電信號。兩路電信號的加法信號：
[0051]攜帶轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的Sagnac相位信息，是光纖陀螺儀輸出的干涉條紋信號；兩路電信 號的減法信號：
[0053]攜帶原子色散光譜信息，是激光光源1頻率穩(wěn)定的誤差信號。
[0054]本發(fā)明光纖陀螺儀的穩(wěn)頻方法，具體實現(xiàn)方法如下：
[0055] (1)、激光光源1發(fā)出的激光通過第一分束器2后分成兩路激光，其中一路激光依次 經(jīng)過四分之一波片4、第二分束器3后分成兩路激光，分別為栗浦光s和探測光p;
[0056] (2)、栗浦光s依次經(jīng)過原子氣室5、衰減片6后由第一端口7-1進入光纖環(huán)路7,由第 二端口 7-2出射;探測光p由第二端口 7-2進入光纖環(huán)路7，由第一端口 7-1出射并依次經(jīng)過衰 減片6、原子氣室5,栗浦光s和探測光p光路重合；
[0057] (3)、兩路出射光經(jīng)過第二分束器3后分成兩路光信號18和19,光信號18由第一光 電探測器8接收，轉(zhuǎn)化為第一電信號，光信號19依次通過四分之一波片4和第一分束器2,由 第二光電探測器9接收，轉(zhuǎn)化為第二電信號；
[0058] (4)、第一電信號與第二電信號之和為光纖陀螺儀的輸出信號，第一電信號與第二 電信號之差為穩(wěn)頻誤差信號。
[0059] 實施例1
[0060] 激光光源1采用外腔式可調(diào)諧半導體激光器，型號為Toptica DL100,中心波長 780.24nm，線寬4MHz，輸出功率101mW，激光偏振態(tài)為線偏振;第一分束器2和第二分束器3， 直徑10mm，分光比50:50;四分之一波片4為直徑10mm的真零級波片;原子氣室5為10mm 3石英 玻璃腔，內(nèi)封裝銣原子蒸汽，但未加入緩沖氣體，壓強10_7T〇rr，提供原子光譜的非線性工作 介質(zhì);衰減片6為0D = 2的中性濾波片;光纖環(huán)路7由周長500m的780nm光纖繞制而成，涂有導 熱涂層，并加裝穩(wěn)定環(huán)路面積的機械結構，光纖環(huán)路7兩端為780nm增透的第一端口 7-1和第 二端口7-2;第一光電探測器8和第二光電探測器9均采用thorlabs FDS02硅光電管，暗電流 35pA(5V)〇
[0061] 以上所述，僅為本發(fā)明最佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0062] 本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領域?qū)I(yè)技術人員的公知技術。
【主權項】
1. 一種光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置，其特征在于:包括激光光源（1)，第一分束器(2)、第二分 束器(3)、四分之一波片(4)、原子氣室(5)、光纖環(huán)路(7)、第一光電探測器(8)和第二光電探 測器(9)，其中光纖環(huán)路(7)包括第一端口（7-1)和第二端口（7-2)，激光光源（1)發(fā)出的激光 通過第一分束器(2)后分成兩路激光，其中一路激光依次經(jīng)過四分之一波片(4)、第二分束 器(3)后分成兩路激光，分別為栗浦光s和探測光p，栗浦光s經(jīng)過原子氣室(5)后由第一端口 (7-1)進入光纖環(huán)路(7)，并由第二端口（7-2)出射;探測光p由第二端口（7-2)進入光纖環(huán)路 (7)，并由第一端口（7-1)出射并經(jīng)過原子氣室(5)，所述栗浦光s和探測光p光路重合，兩路 出射光經(jīng)過第二分束器(3)后分成兩路光信號Is和19,光信號Is由第一光電探測器(8)接收， 轉(zhuǎn)化為第一電信號，光信號19依次通過四分之一波片(4)和第一分束器(2)，由第二光電探 測器(9)接收，轉(zhuǎn)化為第二電信號；第一電信號與第二電信號之和為光纖陀螺儀的輸出信 號，第一電信號與第二電信號之差為穩(wěn)頻誤差信號。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置，其特征在于:所述激光光源（1)、第 一分束器(2)、第二分束器(3)、四分之一波片(4)、原子氣室(5)和光纖環(huán)路(7)的第一端口 (7-1)依次排布，且激光光源（1)，第一分束器(2)、第二分束器(3)、四分之一波片(4)、原子 氣室(5)和光纖環(huán)路(7)的第一端口（7-1)的中心位于同一光軸，第二光電探測器(9)位于第 一分束器(2)的一側，第一光電探測器(8)位于第二分束器(3)的一側，第一光電探測器(8)、 第二分束器(3)、光纖環(huán)路(7)的第二端口（7-2)依次排布，且第一光電探測器(8)、第二分束 器(3)、光纖環(huán)路(7)的第二端口（7-2)的中心位于同一光軸上。3. 根據(jù)權利要求1或2所述的一種光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置，其特征在于：還包括衰減片 (6)，所述衰減片(6)設置在光纖環(huán)路(7)的第一端口（7-1)與原子氣室(5)之間，且激光光源 (1)，第一分束器(2)、第二分束器(3)、四分之一波片(4)、原子氣室(5)、衰減片(6)和光纖環(huán) 路(7)的第一端口（7-1)的中心位于同一光軸。4. 根據(jù)權利要求1或2所述的一種光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置，其特征在于：還包括衰減片 (6) ，所述衰減片(6)設置在原子氣室(5)與第二分束器(3)之間，且激光光源（1)，第一分束 器(2)、第二分束器(3)、四分之一波片(4)、衰減片(6)、原子氣室(5)和光纖環(huán)路(7)的第一 端口（7-1)的中心位于同一光軸。5. -種光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置，其特征在于:包括激光光源（1)、第一分束器(2)、第二分 束器(3)、四分之一波片(4)、原子氣室(5)、光纖環(huán)路(7)、第一光電探測器(8)和第二光電探 測器(9)，其中光纖環(huán)路(7)包括第一端口（7-1)和第二端口（7-2)，激光光源（1)發(fā)出的激光 通過第一分束器(2)后分成兩路激光，其中一路激光依次經(jīng)過四分之一波片(4)、第二分束 器(3)后分成兩路激光，分別為栗浦光s和探測光p，探測光p由第一端口（7-1)進入光纖環(huán)路 (7) ，由第二端口（7-2)出射后經(jīng)過原子氣室（5);栗浦光s經(jīng)過原子氣室（5)后由第二端口 (7-2)進入光纖環(huán)路(7)，由第一端口（7-1)出射，所述栗浦光s和探測光p光路重合，兩路出 射光經(jīng)過第二分束器(3)后分成兩路光信號Is和19,光信號Is由第一光電探測器(8)接收，轉(zhuǎn) 化為第一電信號，光信號19依次通過四分之一波片(4)和第一分束器(2)，由第二光電探測 器(9)接收，轉(zhuǎn)化為第二電信號;第一電信號與第二電信號之和為光纖陀螺儀的輸出信號， 第一電信號與第二電信號之差為穩(wěn)頻誤差信號。6. 根據(jù)權利要求5所述的一種光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置，其特征在于:所述激光光源（1 )、第 一分束器(2)、第二分束器(3)、四分之一波片(4)和光纖環(huán)路(7)的第一端口（7-1)依次排 布，且激光光源（1)，第一分束器(2)、第二分束器(3)、四分之一波片(4)和光纖環(huán)路(7)的第 一端口（7-1)的中心位于同一光軸，第二光電探測器(9)位于第一分束器(2)的一側，第一光 電探測器(8)位于第二分束器(3)的一側，第一光電探測器(8)、第二分束器(3)、原子氣室 (5) 、光纖環(huán)路(7)的第二端口（7-2)依次排布，且第一光電探測器(8)、第二分束器(3)、原子 氣室(5)、光纖環(huán)路(7)的第二端口（7-2)的中心位于同一光軸上。7. 根據(jù)權利要求5或6所述的一種光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置，其特征在于：還包括衰減片 (6) ，所述衰減片(6)設置在光纖環(huán)路(7)的第二端口（7-2)與原子氣室(5)之間，且第一光電 探測器(8)、第二分束器(3)、原子氣室(5)、衰減片(6)、光纖環(huán)路(7)的第二端口（7-2)的中 心位于同一光軸上。8. 根據(jù)權利要求5或6所述的一種光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置，其特征在于：還包括衰減片 (6)，所述衰減片(6)設置在原子氣室(5)與第二分束器(3)之間，且第一光電探測器(8)、第 二分束器(3)、衰減片(6)、原子氣室(5)、光纖環(huán)路(7)的第二端口（7-2)的中心位于同一光 軸上。9. 根據(jù)權利要求1或5所述的一種光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置，其特征在于:所述四分之一波 片(4)將經(jīng)第一分束器(2)的線偏振光轉(zhuǎn)換為圓偏振光，將光信號19由圓偏振信號轉(zhuǎn)換為線 偏振信號。10. -種光纖陀螺儀的穩(wěn)頻方法，其特征在于:通過光纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置實現(xiàn)，所述光 纖陀螺儀穩(wěn)頻裝置包括激光光源（1)，第一分束器(2)、第二分束器(3)、四分之一波片(4)、 原子氣室(5)、光纖環(huán)路(7)、第一光電探測器(8)和第二光電探測器(9)，其中光纖環(huán)路(7) 包括第一端口（ 7-1)和第二端口（ 7-2 )，具體實現(xiàn)方法如下： (1) 、激光光源（1)發(fā)出的激光通過第一分束器(2)后分成兩路激光，其中一路激光依次 經(jīng)過四分之一波片(4)、第二分束器(3)后分成兩路激光，分別為栗浦光s和探測光p; (2) 、栗浦光s經(jīng)過原子氣室（5)后由第一端口（7-1)進入光纖環(huán)路(7)，由第二端口（7-2)出射;探測光p由第二端口（7-2)進入光纖環(huán)路(7)，由第一端口（7-1)出射并經(jīng)過原子氣 室(5)，所述栗浦光s和探測光p光路重合； (3) 、兩路出射光經(jīng)過第二分束器(3)后分成兩路光信號Is和19,光信號Is由第一光電探 測器(8)接收，轉(zhuǎn)化為第一電信號，光信號19依次通過四分之一波片(4)和第一分束器(2)， 由第二光電探測器(9)接收，轉(zhuǎn)化為第二電信號； (4) 、第一電信號與第二電信號之和為光纖陀螺儀的輸出信號，第一電信號與第二電信 號之差為穩(wěn)頻誤差信號。
【文檔編號】G01C19/72GK105865434SQ201610222055
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月11日
【發(fā)明人】姜伯楠, 張國萬, 李嘉華, 成永杰, 徐程, 魏小剛
【申請人】北京航天控制儀器研究所