一種偏振分光五端口器件及晶體集成光纖陀螺儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種偏振分光五端口器件及晶體集成光纖陀螺儀，所述偏振分光五端口器件包括：第一沃拉斯頓棱鏡、第二沃拉斯頓棱鏡、第一旋光片、第三沃拉斯頓棱鏡、第二旋光片，所述第一沃拉斯頓棱鏡與第二沃拉斯頓棱鏡連接，所述第二沃拉斯頓棱鏡與所述第一旋光片連接，所述第一旋光片與所述第三沃拉斯頓棱鏡連接，所述第三沃拉斯頓棱鏡設(shè)置有第三慢軸和第三快軸，所述第三慢軸與所述第二旋光片連接。通過設(shè)置包括第一沃拉斯頓棱鏡、第二沃拉斯頓棱鏡、第一旋光片、第三沃拉斯頓棱鏡和第二旋光片的偏振分光五端口器件，從而實(shí)現(xiàn)光路的集成，減小光路體積，可以有效降低對(duì)可調(diào)諧激光器和光路功率穩(wěn)定性的要求，減小光路對(duì)外界溫度的敏感度，降低器件和光纖陀螺的成本，提高產(chǎn)品的可靠性。
【專利說(shuō)明】
一種偏振分光五端口器件及晶體集成光纖陀螺儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及慣性傳感器制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種偏振分光五端口器件及晶體 集成光纖陀螺儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，光纖陀螺儀需要5個(gè)獨(dú)立的光學(xué)器件組成，為光纖陀螺專用的光學(xué)器件， 所用的材料和制作工藝不同，不能實(shí)現(xiàn)光纖陀螺光路的集成制造，由于是專用器件，制造成 本較高，光纖陀螺的光學(xué)器件對(duì)溫度非常敏感，需要通過提高光學(xué)器件的溫度性能，提出新 的溫度抑制方法，改善陀螺的溫度性能，對(duì)光學(xué)器件的溫度性能提出了很高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種偏振分光五端口器件及晶體集成光纖陀螺 儀，能夠提高偏振分光器件的的集成度、穩(wěn)定性和溫度性能，降低光纖陀螺的成本。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種偏振分光五端口器件，所述偏振 分光五端口器件包括:第一沃拉斯頓棱鏡、第二沃拉斯頓棱鏡、第一旋光片、第三沃拉斯頓 棱鏡和第二旋光片，所述第一沃拉斯頓棱鏡與第二沃拉斯頓棱鏡連接，所述第二沃拉斯頓 棱鏡與所述第一旋光片連接，所述第一旋光片與所述第三沃拉斯頓棱鏡連接，所述第三沃 拉斯頓棱鏡設(shè)置有第三慢軸和第三快軸，所述第三慢軸與所述第二旋光片連接。
[0005] 優(yōu)選的，所述第一沃拉斯頓棱鏡設(shè)置有第一慢軸和第一快軸，所述第二沃拉斯頓 棱鏡設(shè)置有第二慢軸和第二快軸，所述第一沃拉斯頓棱鏡的第一慢軸與所述第二沃拉斯頓 棱鏡的第二慢軸連接，所述第二沃拉斯頓棱鏡的第二慢軸與所述第一旋光片連接，所述第 一旋光片與所述第三沃拉斯頓棱鏡的第三慢軸和第三快軸連接。
[0006] 優(yōu)選的，所述第二旋光片與光纖環(huán)的慢軸連接，所述第三沃拉斯頓棱鏡的第三快 軸與光纖環(huán)的快軸連接。
[0007] 優(yōu)選的，所述第一沃拉斯頓棱鏡的第一慢軸與所述第二沃拉斯頓棱鏡的第二慢軸 連接的熔接角度為〇°，所述第二沃拉斯頓棱鏡的第二慢軸與所述第一旋光片連接的熔接角 度為〇°，所述第一旋光片與所述第三沃拉斯頓棱鏡第三慢軸和第三快軸連接的熔接角度為 0〇〇
[0008] 優(yōu)選的，當(dāng)線偏振光心=E沿光纖慢軸輸入第一沃拉斯頓棱鏡的慢軸時(shí)，第一沃 拉斯頓棱鏡輸出的線偏振光為： _9] EX1 = [J
[0010] Exl進(jìn)入第二沃拉斯頓棱鏡的慢軸，第二沃拉斯頓棱鏡輸出的線偏振光為：
[0011] ￡^=[1
[0012] Exl進(jìn)入第一旋光片，第一旋光片使光的偏振態(tài)發(fā)生45°旋轉(zhuǎn)，偏振光耦合：
[0014]得到慢軸光為：
[0016]得到快軸光為：
[0018]慢軸光E3x進(jìn)入第三沃拉斯頓棱鏡慢軸形成慢軸光：
[0020]慢軸光E3y進(jìn)入第三沃拉斯頓棱鏡快軸形成快軸光：
[0022] 慢軸光E4x進(jìn)入第二旋光片后，光的偏振態(tài)發(fā)生90s旋轉(zhuǎn)：
[0024]偏振光f 4x耦合進(jìn)光纖環(huán)的快軸，形成順時(shí)針傳播的光即CW光；
[0025] 快軸光E4y耦合進(jìn)入光纖環(huán)的快軸，形成逆時(shí)針光即CCW光，CCW光E4y進(jìn)入第二旋光 片后，輸出為：
[0027]快軸光E' 4y進(jìn)入第三沃拉斯頓棱鏡的慢軸；
[0028]慢軸光E%x進(jìn)入第一旋光片，形成：
[0030]快軸光E^y進(jìn)入第一旋光片，形成：
[0032]慢軸光f 3x經(jīng)過第二沃拉斯頓棱鏡后，慢軸光為：
[0034]快軸光 ESyS:
[0036] 快軸光E' ^由第二沃拉斯頓棱鏡的第二快軸輸出，慢軸光E' 2x進(jìn)入第一沃拉斯頓 棱鏡，由第一沃拉斯頓棱鏡的第一快軸輸出。
[0037] 本發(fā)明還提供一種晶體集成光纖陀螺儀，所述晶體集成光纖陀螺儀包括所述的偏 振分光五端口器件。
[0038] 優(yōu)選的，晶體集成光纖陀螺儀包括可調(diào)諧激光器、光纖環(huán)、延遲環(huán)、雙端尾纖探測(cè) 器和檢測(cè)電路，所述可調(diào)諧激光器、光纖環(huán)、延遲環(huán)和雙端尾纖探測(cè)器與所述偏振分光五端 口器件連接，所述檢測(cè)電路與所述雙端尾纖探測(cè)器連接。
[0039] 優(yōu)選的，所述可調(diào)諧激光器與所述偏振分光五端口器件的第一端口連接，所述光 纖環(huán)的兩端與所述偏振分光五端口器件的第二端口和第三端口連接，所述延遲環(huán)的兩端分 別與偏振分光五端口器件的第四端口和雙端尾纖探測(cè)器連接，所述雙端尾纖探測(cè)器分別與 偏振分光五端口器件的第五端口和檢測(cè)電路連接。
[0040]優(yōu)選的，所述偏振分光五端口器件的第一端口為第一沃拉斯頓棱鏡的第一慢軸， 所述偏振分光五端口器件的第二端口為第二旋光片與第三沃拉斯頓棱鏡的第三慢軸連接 的另一端，所述偏振分光五端口器件的第三端口為第三沃拉斯頓棱鏡的第三快軸，所述偏 振分光五端口器件的第四端口為第二沃拉斯頓棱鏡的第二快軸，所述偏振分光五端口器件 的第五端口為第一沃拉斯頓棱鏡的第一快軸。
[0041 ] 優(yōu)選的，所述可調(diào)諧激光器與可調(diào)諧激光器驅(qū)動(dòng)器連接。
[0042] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：
[0043] 上述方案中，通過設(shè)置包括第一沃拉斯頓棱鏡、第二沃拉斯頓棱鏡、第一旋光片、 第三沃拉斯頓棱鏡和第二旋光片的偏振分光五端口器件，從而實(shí)現(xiàn)光路的集成，減小光路 體積，可以有效降低對(duì)可調(diào)諧激光器和光路功率穩(wěn)定性的要求，減小光路對(duì)外界溫度的敏 感度，降低器件和光纖陀螺的成本，提高產(chǎn)品的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0044] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的振分光五端口器件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的晶體集成光纖陀螺儀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046][主要元件符號(hào)說(shuō)明]
[0047 ]第一沃拉斯頓棱鏡1;
[0048] 第二沃拉斯頓棱鏡2;
[0049] 第一旋光片3;
[0050]第三沃拉斯頓棱鏡4;
[00511第二旋光片5;
[0052] 光纖環(huán)6;
[0053] 偏振分光五端口器件7;
[0054] 可調(diào)諧激光器8;
[0055] 延遲環(huán)9;
[0056] 雙端尾纖探測(cè)器10;
[0057] 檢測(cè)電路11;
[0058] 可調(diào)諧激光器驅(qū)動(dòng)器12。
【具體實(shí)施方式】
[0059]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具 體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0060] 如圖1所不，本發(fā)明實(shí)施例的一種偏振分光五端口器件，所述偏振分光五端口器件 包括:第一沃拉斯頓棱鏡1、第二沃拉斯頓棱鏡2、第一旋光片3、第三沃拉斯頓棱鏡4、第二旋 光片5,所述第一沃拉斯頓棱鏡1與第二沃拉斯頓棱鏡2連接，所述第二沃拉斯頓棱鏡2與所 述第一旋光片4連接，所述第一旋光片3與所述第三沃拉斯頓棱鏡4連接，所述第三沃拉斯頓 棱鏡4設(shè)置有第三慢軸和第三快軸，所述第三慢軸與所述第二旋光片5連接。
[0061]優(yōu)選的，所述第一沃拉斯頓棱鏡設(shè)置有第一慢軸和第一快軸，所述第二沃拉斯頓 棱鏡設(shè)置有第二慢軸和第二快軸，所述第一沃拉斯頓棱鏡的第一慢軸與所述第二沃拉斯頓 棱鏡的第二慢軸連接，所述第二沃拉斯頓棱鏡的第二慢軸與所述第一旋光片連接，所述第 一旋光片與所述第三沃拉斯頓棱鏡的第三慢軸和第三快軸連接。
[0062]優(yōu)選的，所述第二旋光片5與光纖環(huán)6的慢軸連接，所述第三沃拉斯頓棱鏡4的第三 快軸與光纖環(huán)6的快軸連接。
[0063]本發(fā)明實(shí)施例的偏振分光五端口器件，
[0064]通過設(shè)置包括第一沃拉斯頓棱鏡、第二沃拉斯頓棱鏡、第一旋光片、第三沃拉斯頓 棱鏡和第二旋光片的偏振分光五端口器件，從而實(shí)現(xiàn)光路的集成，減小光路體積，可以有效 降低對(duì)可調(diào)諧激光器和光路功率穩(wěn)定性的要求，減小光路對(duì)外界溫度的敏感度，降低器件 和光纖陀螺的成本，提高產(chǎn)品的可靠性。
[0065]優(yōu)選的，所述第一沃拉斯頓棱鏡的第一慢軸與所述第二沃拉斯頓棱鏡的第二慢軸 連接的熔接角度為〇°，所述第二沃拉斯頓棱鏡的第二慢軸與所述第一旋光片連接的熔接角 度為〇°，所述第一旋光片與所述第三沃拉斯頓棱鏡第三慢軸和第三快軸連接的熔接角度為 0〇〇
[0066] 優(yōu)選的，當(dāng)線偏振光心=E沿光纖慢軸輸入第一沃拉斯頓棱鏡的慢軸時(shí)，第一沃 拉斯頓棱鏡輸出的線偏振光為：
[0067] fxl = [J
[0068] Exl進(jìn)入第二沃拉斯頓棱鏡的慢軸，第二沃拉斯頓棱鏡輸出的線偏振光為：
[0069] Fx2 = [J =
[0070] Exl進(jìn)入第一旋光片，第一旋光片使光的偏振態(tài)發(fā)生45°旋轉(zhuǎn)，偏振光耦合：
[0072]得到慢軸光為：
[0074]得到快軸光為：
[0076]慢軸光E3x進(jìn)入第三沃拉斯頓棱鏡慢軸形成慢軸光：
[0078]慢軸光E3y進(jìn)入第三沃拉斯頓棱鏡快軸形成快軸光：
[0080] 慢軸光E4x進(jìn)入第二旋光片后，光的偏振態(tài)發(fā)生90s旋轉(zhuǎn)：
[0082] 偏振光E' 4x親合進(jìn)光纖環(huán)的快軸，形成順時(shí)針傳播的光即CW光；
[0083] 快軸光E4y耦合進(jìn)入光纖環(huán)的快軸，形成逆時(shí)針光即CCW光，CCW光E4y進(jìn)入第二旋光 片后，輸出為：
[0085]快軸光E' 4y進(jìn)入第三沃拉斯頓棱鏡的慢軸；
[0086]慢軸光E%x進(jìn)入第一旋光片，形成：
[0088]快軸光E^y進(jìn)入第一旋光片，形成：
[0090]慢軸光E' 3x經(jīng)過第二沃拉斯頓棱鏡后，慢軸光為：
[0092]快軸光 ESyS:
[0094]快軸光E' ^由第二沃拉斯頓棱鏡的第二快軸輸出，慢軸光E' 2x進(jìn)入第一沃拉斯頓 棱鏡，由第一沃拉斯頓棱鏡的第一快軸輸出。
[0095] 如圖2所示本發(fā)明還提供一種晶體集成光纖陀螺儀，所述晶體集成光纖陀螺儀包 括以上所述的偏振分光五端口器件7。
[0096] 優(yōu)選的，晶體集成光纖陀螺儀包括可調(diào)諧激光器8、光纖環(huán)6、延遲環(huán)9、雙端尾纖探 測(cè)器10和檢測(cè)電路11，所述可調(diào)諧激光器8、光纖環(huán)6、延遲環(huán)9和雙端尾纖探測(cè)器10與所述 偏振分光五端口器件7連接，所述檢測(cè)電路11與所述雙端尾纖探測(cè)器10連接。
[0097] 本發(fā)明實(shí)施例的晶體集成光纖陀螺儀，通過設(shè)置可調(diào)諧激光器、偏振分光五端口 器件、光纖環(huán)、延遲環(huán)、雙端尾纖探測(cè)器和檢測(cè)電路，并將可調(diào)諧激光器、光纖環(huán)、延遲環(huán)和 雙端尾纖探測(cè)器與偏振分光五端口器件連接，能夠簡(jiǎn)化陀螺儀安裝的繁瑣程度，提高器件 集成度，保證器件的穩(wěn)定性。
[0098] 優(yōu)選的，所述可調(diào)諧激光器與所述偏振分光五端口器件的第一端口連接，所述光 纖環(huán)的兩端與所述偏振分光五端口器件的第二端口和第三端口連接，所述延遲環(huán)的兩端分 別與偏振分光五端口器件的第四端口和雙端尾纖探測(cè)器連接，所述雙端尾纖探測(cè)器分別與 偏振分光五端口器件的第五端口和檢測(cè)電路連接。
[0099]優(yōu)選的，所述偏振分光五端口器件的第一端口為第一沃拉斯頓棱鏡的第一慢軸， 所述偏振分光五端口器件的第二端口為第二旋光片與第三沃拉斯頓棱鏡的第三慢軸連接 的另一端，所述偏振分光五端口器件的第三端口為第三沃拉斯頓棱鏡的第三快軸，所述偏 振分光五端口器件的第四端口為第二沃拉斯頓棱鏡的第二快軸，所述偏振分光五端口器件 的第五端口為第一沃拉斯頓棱鏡的第一快軸。
[0100] 優(yōu)選的，所述可調(diào)諧激光器與可調(diào)諧激光器驅(qū)動(dòng)器12連接。
[0101] 在使用時(shí)，可以利用可調(diào)諧激光器驅(qū)動(dòng)提供可調(diào)諧激光器發(fā)光的驅(qū)動(dòng)和溫度控制 電流，可調(diào)諧激光器發(fā)出偏振光，偏振光經(jīng)過五端口被分成兩束偏振態(tài)相互正交的偏振光， 分別為順時(shí)針光CW和逆時(shí)針光CCWXW和CCW光耦合進(jìn)入光纖環(huán)，經(jīng)過光纖環(huán)相向傳播，分別 耦合進(jìn)入偏振分光五端口器件，經(jīng)過合光和分光后，形成兩束光，分別耦合進(jìn)入雙端尾纖探 測(cè)器和延遲環(huán)，光經(jīng)過延遲環(huán)的延遲時(shí)間進(jìn)入雙端尾纖探測(cè)器的另外一端，經(jīng)過雙端尾纖 探測(cè)器光電轉(zhuǎn)換后進(jìn)入檢測(cè)電路。
[0102] 以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也 應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種偏振分光五端口器件，其特征在于，所述偏振分光五端口器件包括:第一沃拉斯 頓棱鏡、第二沃拉斯頓棱鏡、第一旋光片、第三沃拉斯頓棱鏡和第二旋光片，所述第一沃拉 斯頓棱鏡與第二沃拉斯頓棱鏡連接，所述第二沃拉斯頓棱鏡與所述第一旋光片連接，所述 第一旋光片與所述第三沃拉斯頓棱鏡連接，所述第三沃拉斯頓棱鏡設(shè)置有第三慢軸和第三 快軸，所述第三慢軸與所述第二旋光片連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振分光五端口器件，其特征在于，所述第一沃拉斯頓棱鏡設(shè) 置有第一慢軸和第一快軸，所述第二沃拉斯頓棱鏡設(shè)置有第二慢軸和第二快軸，所述第一 沃拉斯頓棱鏡的第一慢軸與所述第二沃拉斯頓棱鏡的第二慢軸連接，所述第二沃拉斯頓棱 鏡的第二慢軸與所述第一旋光片連接，所述第一旋光片與所述第三沃拉斯頓棱鏡的第三慢 軸和第三快軸連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的偏振分光五端口器件，其特征在于，所述第二旋光片與光纖環(huán) 的慢軸連接，所述第三沃拉斯頓棱鏡的第三快軸與光纖環(huán)的快軸連接。4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的偏振分光五端口器件，其特征在于，所述第一沃 拉斯頓棱鏡的第一慢軸與所述第二沃拉斯頓棱鏡的第二慢軸連接的熔接角度為〇°，所述第 二沃拉斯頓棱鏡的第二慢軸與所述第一旋光片連接的熔接角度為〇°，所述第一旋光片與所 述第三沃拉斯頓棱鏡第三慢軸和第三快軸連接的熔接角度為0°。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的偏振分光五端口器件，其特征在于，當(dāng)線偏振光沿光纖慢軸輸入第一沃拉斯頓棱鏡的慢軸時(shí)，第一沃拉斯頓棱鏡輸出的線偏振 光為：Exl進(jìn)入第二沃拉斯頓棱鏡的慢軸，第二沃拉斯頓棱鏡輸出的線偏振光為：Exl進(jìn)入第一旋光片，第一旋光片使光的偏振態(tài)發(fā)生45°旋轉(zhuǎn)，偏振光耦合：得到慢軸光為：得到快軸光為：慢軸光E3x進(jìn)入第三沃拉斯頓棱鏡慢軸形成慢軸光：慢軸光E3y進(jìn)入第三沃拉斯頓棱鏡快軸形成快軸光：慢軸光E4x進(jìn)入第二旋光片后，光的偏振態(tài)發(fā)生90s旋轉(zhuǎn)：偏振光E' 4x親合進(jìn)光纖環(huán)的快軸，形成順時(shí)針傳播的光即CW光； 快軸光E4y耦合進(jìn)入光纖環(huán)的快軸，形成逆時(shí)針光即CCW光，CCW光E4y進(jìn)入第二旋光片后， 輸出為：快軸光E' 4y進(jìn)入第三沃拉斯頓棱鏡的慢軸； 慢軸光E' 4x進(jìn)入第一旋光片，形成：快軸光E' 4y進(jìn)入第一旋光片，形成：幔軸光E' 3x經(jīng)過第二沃拉斯頓棱鏡后，慢軸光為：快軸光ESyS:快軸光E' &由第二沃拉斯頓棱鏡的第二快軸輸出，慢軸光E' 2x進(jìn)入第一沃拉斯頓棱鏡， 由第一沃拉斯頓棱鏡的第一快軸輸出。6. -種晶體集成光纖陀螺儀，其特征在于，所述晶體集成光纖陀螺儀包括權(quán)利要求1至 5任意一項(xiàng)所述的偏振分光五端口器件。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的晶體集成光纖陀螺儀，其特征在于，晶體集成光纖陀螺儀包括 可調(diào)諧激光器、光纖環(huán)、延遲環(huán)、雙端尾纖探測(cè)器和檢測(cè)電路，所述可調(diào)諧激光器、光纖環(huán)、 延遲環(huán)和雙端尾纖探測(cè)器與所述偏振分光五端口器件連接，所述檢測(cè)電路與所述雙端尾纖 探測(cè)器連接。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的晶體集成光纖陀螺儀，其特征在于，所述可調(diào)諧激光器與所述 偏振分光五端口器件的第一端口連接，所述光纖環(huán)的兩端與所述偏振分光五端口器件的 第二端口和第三端口連接，所述延遲環(huán)的兩端分別與偏振分光五端口器件的第四端口和雙 端尾纖探測(cè)器連接，所述雙端尾纖探測(cè)器分別與偏振分光五端口器件的第五端口和檢測(cè)電 路連接。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的晶體集成光纖陀螺儀，其特征在于，所述偏振分光五端口器件 的第一端口為第一沃拉斯頓棱鏡的第一慢軸，所述偏振分光五端口器件的第二端口為第二 旋光片與第三沃拉斯頓棱鏡的第三慢軸連接的另一端，所述偏振分光五端口器件的第三端 口為第三沃拉斯頓棱鏡的第三快軸，所述偏振分光五端口器件的第四端口為第二沃拉斯頓 棱鏡的第二快軸，所述偏振分光五端口器件的第五端口為第一沃拉斯頓棱鏡的第一快軸。10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的晶體集成光纖陀螺儀，其特征在于，所述可調(diào)諧激光器與可 調(diào)諧激光器驅(qū)動(dòng)器連接。
【文檔編號(hào)】G01C19/72GK105928500SQ201610202773
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年3月31日
【發(fā)明人】朱奎寶
【申請(qǐng)人】深圳市太陽(yáng)訊傳感科技有限公司