專(zhuān)利名稱(chēng)：光纖陀螺及其制作過(guò)程中在線檢測(cè)光纖耦合質(zhì)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳感裝置，尤其涉及一種光纖陀螺及其制作過(guò)程中在線檢測(cè)光纖耦合質(zhì)量的方法。
背景技術(shù)：
集成光學(xué)技術(shù)起源于二十世紀(jì)八十年代初，受啟發(fā)于集成電路，把多個(gè)光學(xué)分離器件集成在同一芯片上，減小系統(tǒng)的體積和重量，提系統(tǒng)高可靠性。經(jīng)過(guò)近三十年的研發(fā)，集成光學(xué)器件國(guó)外已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，以光強(qiáng)度調(diào)制器和用于光纖陀螺的Y波導(dǎo)集成光學(xué)器件為代表品種。光纖陀螺(FOG)是利用光纖傳感技術(shù)測(cè)量空間慣性器件角速率的一種新型傳感器，其基本結(jié)構(gòu)如圖I所示。與激光陀螺和機(jī)械陀螺相比，光纖陀螺具有體積小、重量輕、精度高、啟動(dòng)時(shí)間短、動(dòng)態(tài)范圍寬、功耗小、成本低、壽命長(zhǎng)、無(wú)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于慣性參考、導(dǎo)航、姿態(tài)控制、導(dǎo)向、石油轉(zhuǎn)井平臺(tái)等許多海陸空軍民兩用領(lǐng)域?，F(xiàn)有技術(shù)中的光纖陀螺的制作過(guò)程為首先將Y波導(dǎo)設(shè)置于基片上，然后將Y波導(dǎo)分叉端(也即輸出端)的兩個(gè)端頭分別與兩條輔助尾纖(如圖中標(biāo)記7所示部件)進(jìn)行耦合(其連接處如圖中標(biāo)記A所示)，在耦合過(guò)程中，向Y波導(dǎo)施加光激勵(lì)，通過(guò)檢測(cè)從輔助尾纖的自由端(即輔助尾纖上靠近B位置處那端)輸出的光參數(shù)來(lái)對(duì)耦合狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)Y波導(dǎo)與輔助尾纖的耦合狀態(tài)達(dá)到要求后，再采用光纖熔接機(jī)等設(shè)備將兩條輔助尾纖的自由端分別與光纖環(huán)的兩個(gè)連接端進(jìn)行連接(其連接處如圖中標(biāo)記B所示)；
前述的現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題有首先，該技術(shù)在制作光纖陀螺時(shí)，僅能對(duì)Y波導(dǎo)與輔助尾纖之間的連接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，而無(wú)法對(duì)輔助尾纖與光纖環(huán)之間的連接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，這就導(dǎo)致在連接輔助尾纖和光纖環(huán)時(shí)，輔助尾纖與光纖環(huán)之間的熔接點(diǎn)極易由于端面反射等效應(yīng)而引入額外噪聲，造成信噪比下降，同時(shí)會(huì)引入熔接損耗，最終將導(dǎo)致光纖陀螺的精度降低；其次，由于各條光纖之間的連接處無(wú)硬件結(jié)構(gòu)為其提供保護(hù)和支撐，連接處容易發(fā)生斷裂，導(dǎo)致光纖陀螺的壽命和質(zhì)量大幅降低；另外，前述的光纖陀螺制作過(guò)程中還存在需要對(duì)光纖進(jìn)行多次連接操作的問(wèn)題，導(dǎo)致光纖陀螺制作過(guò)程十分復(fù)雜，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)背景技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種光纖陀螺，它由基片、Y波導(dǎo)、兩條直波導(dǎo)、兩條尾纖、光纖環(huán)和陪片組成；
Y波導(dǎo)設(shè)置于基片上，Y波導(dǎo)右端為分叉端，Y波導(dǎo)分叉端的兩個(gè)端頭的軸心線互相平行且與基片右端端面垂直，Y波導(dǎo)分叉端的兩個(gè)端頭的端面與基片右端端面齊平；
兩條直波導(dǎo)分別設(shè)置于基片上Y波導(dǎo)的兩側(cè)，直波導(dǎo)的軸心線與Y波導(dǎo)分叉端端頭的軸心線平行，直波導(dǎo)右端端面與基片右端端面齊平；
光纖環(huán)的兩個(gè)連接端設(shè)置于陪片上，兩個(gè)連接端的軸心線互相平行且與陪片左端端面垂直，兩個(gè)連接端的端面與陪片左端端面齊平；兩條尾纖設(shè)置于陪片上，且兩條尾纖分別位于光纖環(huán)的兩個(gè)連接端的外側(cè)；尾纖的軸心線與光纖環(huán)的連接端的軸心線互相平行，尾纖左端面與陪片左端端面齊平；
兩條尾纖和兩條直波導(dǎo)的位置一一對(duì)正設(shè)置，Y波導(dǎo)分叉端的兩個(gè)端頭和光纖環(huán)的兩個(gè)連接端的位置一一對(duì)正設(shè)置；光纖環(huán)的兩個(gè)連接端和Y波導(dǎo)分叉端的兩個(gè)端頭通過(guò)陣列耦合工藝一一對(duì)應(yīng)地耦接，尾纖和直波導(dǎo)通過(guò)陣列耦合工藝一一對(duì)應(yīng)地耦接，同時(shí)，陪片左端與基片右端固定連接。采用前述結(jié)構(gòu)后，光纖陀螺中的各條光纖的耦接可通過(guò)一次工藝完成，簡(jiǎn)化了光纖陀螺的制作過(guò)程，降低了制作的難度，同時(shí)，Y波導(dǎo)與光纖環(huán)之間的連接點(diǎn)數(shù)量得到了減少，提高了整個(gè)傳輸光路的機(jī)械性能；另外，光纖之間的連接處位于基片和陪片所形成的剛性結(jié)構(gòu)體的中部，使連接點(diǎn)得到了很好的保護(hù)，不容易發(fā)生斷裂，提高了光纖陀螺的質(zhì)量和壽命；
基于前述的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還提出了一種光纖陀螺制作過(guò)程中在線檢測(cè)光纖耦合質(zhì)量的方法，該方法步驟為1)在基片上設(shè)置Y波導(dǎo)，Y波導(dǎo)右端為分叉端，Y波導(dǎo)分叉端的兩個(gè)端頭的軸心線互相平行且與基片右端端面垂直，Y波導(dǎo)分叉端的兩個(gè)端頭的端面與基片右端端面齊平；
2)在基片上設(shè)置兩條直波導(dǎo)，兩條直波導(dǎo)分別設(shè)置于基片上Y波導(dǎo)的兩側(cè)，直波導(dǎo)的軸心線與Y波導(dǎo)分叉端端頭的軸心線平行，直波導(dǎo)右端端面與基片右端端面齊平；
3)將光纖環(huán)的兩個(gè)連接端設(shè)置在陪片上，兩個(gè)連接端的軸心線互相平行且與陪片左端端面垂直，兩個(gè)連接端的端面與陪片左端端面齊平；光纖環(huán)的兩個(gè)連接端的軸心線之間的間距與Y波導(dǎo)分叉端的兩個(gè)端頭軸心線之間的間距相同；
4)在陪片上設(shè)置兩條尾纖，兩條尾纖分別位于光纖環(huán)的兩個(gè)連接端的外側(cè)；尾纖的軸心線與光纖環(huán)的連接端的軸心線互相平行，尾纖左端面與陪片左端端面齊平；兩條尾纖軸心線之間的間距與兩條直波導(dǎo)的軸心線之間的間距相同；
5)采用陣列耦合工藝，將兩條尾纖和兩條直波導(dǎo)一一對(duì)應(yīng)地耦接，同時(shí)，將光纖環(huán)的兩個(gè)連接端和Y波導(dǎo)分叉端的兩個(gè)端頭一一對(duì)應(yīng)地耦接；
6)在陣列耦合工藝的操作過(guò)程中，向直波導(dǎo)的左端輸入光激勵(lì)，采用檢測(cè)設(shè)備對(duì)尾纖右端的輸出光進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)輸出光的檢測(cè)結(jié)果判斷尾纖和直波導(dǎo)之間的耦合狀態(tài)的優(yōu)
若尾纖和直波導(dǎo)之間的耦合狀態(tài)滿(mǎn)足要求，則說(shuō)明Y波導(dǎo)和光纖環(huán)之間的耦合狀態(tài)也滿(mǎn)足要求，無(wú)需對(duì)陣列耦合工藝的工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；若尾纖和直波導(dǎo)之間的耦合狀態(tài)不滿(mǎn)足要求，則說(shuō)明Y波導(dǎo)和光纖環(huán)之間的耦合狀態(tài)也不滿(mǎn)足要求，需要對(duì)陣列耦合工藝的工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。前述方法的檢測(cè)原理為尾纖、直波導(dǎo)之間的連接操作和Y波導(dǎo)、光纖環(huán)之間的連接操作均采用相同工藝、相同參數(shù)、同時(shí)耦接，機(jī)械化設(shè)備可保證兩種連接操作的一致性，因此，可借由檢測(cè)尾纖和直波導(dǎo)之間的耦合質(zhì)量來(lái)反應(yīng)Y波導(dǎo)和光纖環(huán)之間的耦合質(zhì)量，從而使本發(fā)明方法在降低制作工藝難度的同時(shí)，還保證了光纖陀螺內(nèi)的光纖耦合質(zhì)量，使光纖陀螺在機(jī)械性能、檢測(cè)精度和使用壽命等多方面的性能得到全面提高。其中，檢測(cè)輸出光參數(shù)的設(shè)備和原理與現(xiàn)有技術(shù)相同，陣列耦合工藝也采用現(xiàn)有的成熟設(shè)備。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是降低了光纖陀螺的制作難度，簡(jiǎn)化了制作工藝，提高了光纖陀螺內(nèi)部光纖的機(jī)械性能，從結(jié)構(gòu)上保證了可在光纖陀螺的制作過(guò)程中對(duì)光纖耦合質(zhì)量進(jìn)行在線檢測(cè)，并在線調(diào)整耦合工藝。


圖I、現(xiàn)有的光纖陀螺的結(jié)構(gòu)示意圖2、本發(fā)明的光纖陀螺的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式—種光纖陀螺，其結(jié)構(gòu)為它由基片1、Y波導(dǎo)2、兩條直波導(dǎo)3、兩條尾纖4、光纖環(huán)5和陪片6組成；
Y波導(dǎo)2設(shè)置于基片I上，Y波導(dǎo)2右端為分叉端，Y波導(dǎo)2分叉端的兩個(gè)端頭的軸心線互相平行且與基片I右端端面垂直，Y波導(dǎo)2分叉端的兩個(gè)端頭的端面與基片I右端端面齊平；
兩條直波導(dǎo)3分別設(shè)置于基片I上Y波導(dǎo)2的兩側(cè)，直波導(dǎo)3的軸心線與Y波導(dǎo)2分叉端端頭的軸心線平行，直波導(dǎo)3右端端面與基片I右端端面齊平；
光纖環(huán)5的兩個(gè)連接端設(shè)置于陪片6上，兩個(gè)連接端的軸心線互相平行且與陪片6左端端面垂直，兩個(gè)連接端的端面與陪片6左端端面齊平；
兩條尾纖4設(shè)置于陪片6上，且兩條尾纖4分別位于光纖環(huán)5的兩個(gè)連接端的外側(cè)；尾纖4的軸心線與光纖環(huán)5的連接端的軸心線互相平行，尾纖4左端面與陪片6左端端面齊平;
兩條尾纖4和兩條直波導(dǎo)3的位置一一對(duì)正設(shè)置，Y波導(dǎo)2分叉端的兩個(gè)端頭和光纖環(huán)5的兩個(gè)連接端的位置一一對(duì)正設(shè)置；光纖環(huán)5的兩個(gè)連接端和Y波導(dǎo)2分叉端的兩個(gè)端頭通過(guò)陣列耦合工藝一一對(duì)應(yīng)地耦接，尾纖4和直波導(dǎo)3通過(guò)陣列耦合工藝一一對(duì)應(yīng)地耦接，同時(shí)，陪片6左端與基片I右端固定連接。一種光纖陀螺制作過(guò)程中在線檢測(cè)光纖耦合質(zhì)量的方法，該方法步驟為1)在基片I上設(shè)置Y波導(dǎo)2，Y波導(dǎo)2右端為分叉端，Y波導(dǎo)2分叉端的兩個(gè)端頭的軸心線互相平行且與基片I右端端面垂直，Y波導(dǎo)2分叉端的兩個(gè)端頭的端面與基片I右端端面齊平；
2)在基片I上設(shè)置兩條直波導(dǎo)3，兩條直波導(dǎo)3分別設(shè)置于基片I上Y波導(dǎo)2的兩側(cè)，直波導(dǎo)3的軸心線與Y波導(dǎo)2分叉端端頭的軸心線平行，直波導(dǎo)3右端端面與基片I右端端面齊平；
3)將光纖環(huán)5的兩個(gè)連接端設(shè)置在陪片6上，兩個(gè)連接端的軸心線互相平行且與陪片6左端端面垂直，兩個(gè)連接端的端面與陪片6左端端面齊平；光纖環(huán)5的兩個(gè)連接端的軸心線之間的間距與Y波導(dǎo)2分叉端的兩個(gè)端頭軸心線之間的間距相同；
4)在陪片6上設(shè)置兩條尾纖4，兩條尾纖4分別位于光纖環(huán)5的兩個(gè)連接端的外側(cè)；尾纖4的軸心線與光纖環(huán)5的連接端的軸心線互相平行，尾纖4左端面與陪片6左端端面齊平；兩條尾纖4軸心線之間的間距與兩條直波導(dǎo)3的軸心線之間的間距相同；
5)采用陣列耦合工藝，將兩條尾纖4和兩條直波導(dǎo)3—一對(duì)應(yīng)地耦接，同時(shí)，將光纖環(huán)5的兩個(gè)連接端和Y波導(dǎo)2分叉端的兩個(gè)端頭一一對(duì)應(yīng)地耦接；
6)在陣列耦合工藝的操作過(guò)程中，向直波導(dǎo)3的左端輸入光激勵(lì)，采用檢測(cè)設(shè)備對(duì)尾
5纖4右端的輸出光進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)輸出光的檢測(cè)結(jié)果判斷尾纖4和直波導(dǎo)3之間的耦合狀態(tài)的優(yōu)劣
若尾纖4和直波導(dǎo)3之間的耦合狀態(tài)滿(mǎn)足要求，則說(shuō)明Y波導(dǎo)2和光纖環(huán)5之間的耦合狀態(tài)也滿(mǎn)足要求，無(wú)需對(duì)陣列耦合工藝的工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；若尾纖4和直波導(dǎo)3之間的耦合狀態(tài)不滿(mǎn)足要求，則說(shuō)明Y波導(dǎo)2和光纖環(huán)5之間的耦合狀態(tài)也不滿(mǎn)足要求，需要對(duì)陣列耦合工藝的工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種光纖陀螺，其特征在于它由基片(I)、Y波導(dǎo)(2)、兩條直波導(dǎo)(3)、兩條尾纖(4)、光纖環(huán)(5)和陪片(6)組成；Y波導(dǎo)(2)設(shè)置于基片(I)上，Y波導(dǎo)(2)右端為分叉端，Y波導(dǎo)(2)分叉端的兩個(gè)端頭的軸心線互相平行且與基片(I)右端端面垂直，Y波導(dǎo)(2)分叉端的兩個(gè)端頭的端面與基片(I)右端端面齊平； 兩條直波導(dǎo)(3)分別設(shè)置于基片(I)上Y波導(dǎo)(2)的兩側(cè)，直波導(dǎo)(3)的軸心線與Y波導(dǎo)(2)分叉端端頭的軸心線平行，直波導(dǎo)(3)右端端面與基片(I)右端端面齊平； 光纖環(huán)(5)的兩個(gè)連接端設(shè)置于陪片(6)上，兩個(gè)連接端的軸心線互相平行且與陪片(6)左端端面垂直，兩個(gè)連接端的端面與陪片(6)左端端面齊平； 兩條尾纖(4)設(shè)置于陪片(6)上，且兩條尾纖(4)分別位于光纖環(huán)(5)的兩個(gè)連接端的外側(cè)；尾纖(4)的軸心線與光纖環(huán)(5)的連接端的軸心線互相平行，尾纖(4)左端面與陪片(6)左端端面齊平； 兩條尾纖(4)和兩條直波導(dǎo)(3)的位置一一對(duì)正設(shè)置，Y波導(dǎo)(2)分叉端的兩個(gè)端頭和光纖環(huán)(5)的兩個(gè)連接端的位置一一對(duì)正設(shè)置；光纖環(huán)(5)的兩個(gè)連接端和Y波導(dǎo)(2)分叉端的兩個(gè)端頭通過(guò)陣列耦合工藝一一對(duì)應(yīng)地耦接，尾纖(4)和直波導(dǎo)(3)通過(guò)陣列耦合工藝一一對(duì)應(yīng)地耦接，同時(shí)，陪片(6)左端與基片(I)右端固定連接。
2.一種光纖陀螺制作過(guò)程中在線檢測(cè)光纖耦合質(zhì)量的方法，其特征在于該方法步驟為1)在基片(I)上設(shè)置Y波導(dǎo)(2)，Y波導(dǎo)(2)右端為分叉端，Y波導(dǎo)(2)分叉端的兩個(gè)端頭的軸心線互相平行且與基片(I)右端端面垂直，Y波導(dǎo)(2)分叉端的兩個(gè)端頭的端面與基片(I)右端端面齊平； 2)在基片(I)上設(shè)置兩條直波導(dǎo)(3)，兩條直波導(dǎo)(3)分別設(shè)置于基片(I)上Y波導(dǎo)(2)的兩側(cè)，直波導(dǎo)(3)的軸心線與Y波導(dǎo)(2)分叉端端頭的軸心線平行，直波導(dǎo)(3)右端端面與基片(I)右端端面齊平； 3)將光纖環(huán)(5)的兩個(gè)連接端設(shè)置在陪片(6)上，兩個(gè)連接端的軸心線互相平行且與陪片(6)左端端面垂直，兩個(gè)連接端的端面與陪片(6)左端端面齊平；光纖環(huán)(5)的兩個(gè)連接端的軸心線之間的間距與Y波導(dǎo)(2 )分叉端的兩個(gè)端頭軸心線之間的間距相同；4)在陪片(6)上設(shè)置兩條尾纖(4)，兩條尾纖(4)分別位于光纖環(huán)(5)的兩個(gè)連接端的外側(cè)；尾纖(4)的軸心線與光纖環(huán)(5)的連接端的軸心線互相平行，尾纖(4)左端面與陪片(6)左端端面齊平；兩條尾纖(4)軸心線之間的間距與兩條直波導(dǎo)(3)的軸心線之間的間距相同； 5)采用陣列耦合工藝，將兩條尾纖(4)和兩條直波導(dǎo)(3)—一對(duì)應(yīng)地耦接，同時(shí)，將光纖環(huán)(5)的兩個(gè)連接端和Y波導(dǎo)(2)分叉端的兩個(gè)端頭一一對(duì)應(yīng)地耦接； 6)在陣列耦合工藝的操作過(guò)程中，向直波導(dǎo)(3)的左端輸入光激勵(lì)，采用檢測(cè)設(shè)備對(duì)尾纖(4)右端的輸出光進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)輸出光的檢測(cè)結(jié)果判斷尾纖(4)和直波導(dǎo)(3)之間的耦合狀態(tài)的優(yōu)劣 若尾纖(4)和直波導(dǎo)(3)之間的耦合狀態(tài)滿(mǎn)足要求，則說(shuō)明Y波導(dǎo)(2)和光纖環(huán)(5)之間的耦合狀態(tài)也滿(mǎn)足要求，無(wú)需對(duì)陣列耦合工藝的工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；若尾纖(4)和直波導(dǎo)(3)之間的耦合狀態(tài)不滿(mǎn)足要求，則說(shuō)明Y波導(dǎo)(2)和光纖環(huán)(5)之間的耦合狀態(tài)也不滿(mǎn)足要求，需要對(duì)陣列耦合工藝的工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種光纖陀螺及其制作過(guò)程中在線檢測(cè)光纖耦合質(zhì)量的方法，將Y波導(dǎo)與光纖環(huán)對(duì)接耦合，還在Y波導(dǎo)芯片內(nèi)、位于Y波導(dǎo)兩則各設(shè)置有一條直波導(dǎo)作為輔助波導(dǎo)，作為檢測(cè)Y波導(dǎo)與光纖環(huán)對(duì)接耦合狀態(tài)。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是降低了光纖陀螺的制作難度，簡(jiǎn)化了制作工藝，提高了光纖陀螺內(nèi)部光纖的機(jī)械性能，從結(jié)構(gòu)上保證了可在光纖陀螺的制作過(guò)程中對(duì)光纖耦合質(zhì)量進(jìn)行在線檢測(cè)，并在線調(diào)整耦合工藝。
文檔編號(hào)G01C25/00GK102927979SQ20121046529
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者華勇, 舒平, 朱學(xué)軍, 黃建, 田自君 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十四研究所