一種光子帶隙光纖陀螺中光纖環(huán)熔接點反射的測量裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光子帶隙光纖陀螺中光纖環(huán)熔接點反射的測量裝置及方法，測量裝置包括激光光源、耦合器、Y波導(dǎo)、光子帶隙光纖環(huán)、探測器、信號發(fā)生器、示波器；激光光源的輸出尾纖與耦合器的O1尾纖采用法蘭盤對接，耦合器的O2端與探測器尾纖熔接，耦合器的O3端與Y波導(dǎo)輸入尾纖熔接，Y波導(dǎo)輸出尾纖設(shè)有端面A和端面B，根據(jù)測量需要，選擇端面A或者端面B與光子帶隙光纖環(huán)尾纖熔接，熔點分別為A或者B，信號發(fā)生器為Y波導(dǎo)提供調(diào)制信號，利用示波器檢測探測器信號。本發(fā)明提出了采用鋸齒波調(diào)制的光子帶隙光纖陀螺熔點反射的測量方法；本發(fā)明能實時測量熔接過程中光纖環(huán)熔點的反射，實現(xiàn)對熔點質(zhì)量在線檢測。
【專利說明】一種光子帶隙光纖陀螺中光纖環(huán)熔接點反射的測量裝置及 方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光子帶隙光纖陀螺中光纖環(huán)熔接點反射的測量裝置及方法，屬于 光纖陀螺【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 光纖陀螺作為發(fā)展極為迅速的一種新型慣性角速度傳感器，以其特有的技術(shù)和性 能優(yōu)勢，如全固態(tài)結(jié)構(gòu)、可靠性高、壽命長；啟動速度快，響應(yīng)時間短；測量范圍大，動態(tài)范 圍寬；抗沖擊、振動，耐化學(xué)腐蝕；體積小、重量輕、成本低；適合大批量生產(chǎn)等，已經(jīng)廣泛用 于各領(lǐng)域。
[0003] 光子帶隙光纖是一種基于光子帶隙效應(yīng)的新型光纖，通過在二氧化硅和空氣孔周 期性排列構(gòu)成對光波產(chǎn)生限制的二維光子晶體材料，然后在周期性材料中引入缺陷，使光 波在缺陷中傳播，這是一種基于低折射率材料（空氣）在高折射率背景材料（二氧化硅） 中的二維周期性排列而形成的微結(jié)構(gòu)光纖。這種原理與結(jié)構(gòu)上的獨特性使得光子帶隙光纖 具有眾多不同于傳統(tǒng)光纖的特性，如對溫度、電磁場、空間福射等環(huán)境因素的敏感度低，對 彎曲不敏感，具備無限單模傳輸能力等。因此，光子帶隙光纖是解決光纖陀螺環(huán)境適應(yīng)性問 題的理想選擇，是光纖陀螺的發(fā)展趨勢。
[0004] 在普通光纖陀螺中，光纖環(huán)與器件尾纖均為二氧化硅纖芯的普通保偏光纖，熔點 反射可忽略不計；在光子帶隙光纖陀螺中，光纖環(huán)與Y波導(dǎo)尾纖的熔點是二氧化硅纖芯的 普通光纖與空氣纖芯的帶隙光纖的熔點，纖芯折射率在熔點處存在階躍，因此存在反射。這 種在熔點處的反射光會和主波進行干涉，進而會影響光纖陀螺的精度，背向反射誤差是影 響帶隙光纖陀螺精度的主要誤差源之一，抑制反射誤差的前提是需要精確測量光子帶隙光 纖環(huán)與Y波導(dǎo)尾纖熔點的反射強度。目前針對熔點反射的測試方法是利用OTDR測試熔點 的反射光強。由于OTDR空間分辨率有限，此種測試方法不夠精確，同時，當(dāng)光纖環(huán)兩端均與 Y波導(dǎo)尾纖熔接上后，光路閉合，無法利用OTDR對熔點反射進行測試。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提出一種采用鋸齒波調(diào)制的帶隙光纖陀螺光 纖環(huán)與Y波導(dǎo)尾纖熔點反射強度的測量裝置及方法。
[0006] -種光子帶隙光纖陀螺中光纖環(huán)熔接點反射的測量裝置，包括激光光源、耦合器、 Y波導(dǎo)、光子帶隙光纖環(huán)、探測器、信號發(fā)生器、示波器；
[0007] 激光光源的輸出尾纖與耦合器的O1尾纖采用法蘭盤對接，耦合器的O2端與探測器 尾纖熔接，耦合器的O 3端與Y波導(dǎo)輸入尾纖熔接，Y波導(dǎo)輸出尾纖設(shè)有端面A和端面B，根 據(jù)測量需要，選擇端面A或者端面B與光子帶隙光纖環(huán)尾纖熔接，熔點分別為A或者B，信號 發(fā)生器為Y波導(dǎo)提供調(diào)制信號，利用示波器檢測探測器信號。
[0008] 基于上述裝置的一種光子帶隙光纖陀螺中光纖環(huán)熔接點反射的測量方法，當(dāng)對光 纖環(huán)熔接進行在線測量時，具體為：
[0009] 激光光源輸出的光經(jīng)過耦合器輸入到Y(jié)波導(dǎo)，信號發(fā)生器通過Y波導(dǎo)對光進行鋸 齒波調(diào)制，在熔接熔點A之前，測量反射光I。強度；在熔接熔點A點時，熔點產(chǎn)生的反射光 I a再次經(jīng)過Y波導(dǎo)調(diào)制后與耦合器C端反射光I。發(fā)生干涉，通過示波器觀測探測器輸出， 此時信號峰-峰值為V1 ;熔點A反射光強Ia計算公式如下：
[0010] Ia = (V4)2/Ic
[0011] 在熔接熔點B時，掐斷耦合器C端反射，反射光IA、Ib再次經(jīng)過Y波導(dǎo)調(diào)制后發(fā)生 干涉，通過示波器觀測兩束光波的干涉信號，此時的最大峰-峰值為V 2 ;熔點B反射光強Ib 計算公式如下：
[0012] Ib = (V2/4)2/Ia
[0013] 當(dāng)測量已裝配完成的光子帶隙光纖陀螺中熔點反射強度，具體為：
[0014] 激光光源輸出的光經(jīng)過耦合器輸入到Y(jié)波導(dǎo)，信號發(fā)生器通過Y波導(dǎo)對光進行鋸 齒波調(diào)制，在熔點A、熔點B產(chǎn)生的兩束反射光I A、Ib再次經(jīng)過Y波導(dǎo)調(diào)制后與耦合器C端 反射光I。發(fā)生干涉，通過示波器觀測三束光波的干涉信號，此時的最大峰-峰值為V 3 ;將耦 合器C端反射點掐斷，抑制耦合器C端點反射光，測量此時信號峰-峰值為V4 ;熔點A、熔點 B反射光滿足如下方程：
[0015]

【權(quán)利要求】
1. 一種光子帶隙光纖陀螺中光纖環(huán)熔接點反射的測量裝置，包括激光光源、耦合器、Y 波導(dǎo)、光子帶隙光纖環(huán)、探測器、信號發(fā)生器、示波器； 激光光源的輸出尾纖與耦合器的O1尾纖采用法蘭盤對接，耦合器的O2端與探測器尾纖 熔接，耦合器的O3端與Y波導(dǎo)輸入尾纖熔接，Y波導(dǎo)輸出尾纖設(shè)有端面A和端面B，根據(jù)測 量需要，選擇端面A或者端面B與光子帶隙光纖環(huán)尾纖熔接，熔點分別為A或者B，信號發(fā)生 器為Y波導(dǎo)提供調(diào)制信號，利用示波器檢測探測器信號。
2. 基于權(quán)利要求1所述裝置的一種光子帶隙光纖陀螺中光纖環(huán)熔接點反射的測量方 法，當(dāng)對光纖環(huán)熔接進行在線測量時，具體為： 激光光源輸出的光經(jīng)過耦合器輸入到Y(jié)波導(dǎo)，信號發(fā)生器通過Y波導(dǎo)對光進行鋸齒波 調(diào)制，在熔接熔點A之前，測量反射光I。強度；在熔接熔點A點時，熔點產(chǎn)生的反射光Ia再 次經(jīng)過Y波導(dǎo)調(diào)制后與耦合器C端反射光I。發(fā)生干涉，通過示波器觀測探測器輸出，此時 信號峰-峰值為V 1 ;熔點A反射光強Ia計算公式如下： Ia= (V4) Vlc 在熔接熔點B時，掐斷耦合器C端反射，反射光IA、Ib再次經(jīng)過Y波導(dǎo)調(diào)制后發(fā)生干涉， 通過示波器觀測兩束光波的干涉信號，此時的最大峰-峰值為V2 ;熔點B反射光強Ib計算 公式如下： Ib = (V2/4)2/Ia 當(dāng)測量已裝配完成的光子帶隙光纖陀螺中熔點反射強度，具體為： 激光光源輸出的光經(jīng)過耦合器輸入到Y(jié)波導(dǎo)，信號發(fā)生器通過Y波導(dǎo)對光進行鋸齒波 調(diào)制，在熔點A、熔點B產(chǎn)生的兩束反射光IA、Ib再次經(jīng)過Y波導(dǎo)調(diào)制后與耦合器C端反射 光I。發(fā)生干涉，通過示波器觀測三束光波的干涉信號，此時的最大峰-峰值為V 3 ;將耦合器 C端反射點掐斷，抑制耦合器C端點反射光，測量此時信號峰-峰值為V4 ;熔點A、熔點B反 射光滿足如下方程：
根據(jù)以上方程，得到熔點A、熔點B的反射光強如下：
【文檔編號】G01C25/00GK104374410SQ201410713110
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】金靖, 張智昊, 宋凝芳, 徐小斌, 宋鏡明, 張春熹 申請人:北京航空航天大學(xué)