本發(fā)明屬于小型化、高可靠戰(zhàn)術級閉環(huán)光纖陀螺技術，具體涉及體積微小、靜態(tài)精度較高的高可靠戰(zhàn)術級閉環(huán)光纖陀螺。

背景技術：

為實現(xiàn)閉環(huán)光纖陀螺在較小體積的前提下達到較高精度水平，科研工作者及工程化專家不斷進行研究改進，下面分為兩部分進行簡要闡述。

首先針對閉環(huán)光纖陀螺的體積小型化，這方面的工作主要集中在將組成閉環(huán)光纖陀螺的分立器件小型化、集成化。將分立器件小型化的技術方案進行匯總，基本上國內(nèi)外的工程化專家進行以下兩種工作：使用較細徑的135um傳感光纖，替代之前使用的250um傳統(tǒng)通信光纖，有效降低光纖敏感環(huán)占用體積；此外采用小型化器件替代正常尺寸的光路器件，比如使用封裝尺寸的光纖耦合器替代的光纖耦合器等。將分立器件集成化的技術方案進行匯總，這方面工作主要包括僅需要一只多通路波導將光纖耦合器、集成光學調(diào)制器兩只器件的功能，使用多功能器件替代摻鉺光纖光源的波分復用器、光纖耦合器、光纖隔離器三只器件的功能，最終實現(xiàn)閉環(huán)光纖陀螺的小型化設計要求，這篇專利引用了與這方面類似的技術方案。

接著針對閉環(huán)光纖陀螺的精度提升，這方面的工作主要分為提升閉環(huán)光纖陀螺信號的信噪比、抑制寬譜光信號的強度噪聲等。提升閉環(huán)光纖陀螺的信噪比就是增加輸入光信號功率，抑制寬譜光信號的強度噪聲分為光路、電路兩大方面。國內(nèi)為相關研究及工程化產(chǎn)品主要采用電路方案，實現(xiàn)低頻段噪聲的抑制，但是采用電路方案將增加電路布板的有效面積、增加電路工藝復雜性，帶來不可預估的串擾問題而影響閉環(huán)光纖陀螺的體積及其它性能；光路則主要通過增加參考光路、與主光路實現(xiàn)信號的強度噪聲相減的功能，采用光路方案增加光路器件的數(shù)量，亦增加閉環(huán)光纖陀螺的體積及裝配調(diào)試復雜程度。此外無論采用電路方案，還是采用光路方案都不能脫離另外一方面的改動，比如采用電路方案，也得在光路上增加參考光電探測器，從而改變光路，采用光路方案，必須進行電路的濾波器重新設計及優(yōu)化，從而更改電路，所以將進一步增加其工藝的復雜程度。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提供一種體積微小、精度較高的低強度噪聲、微小型閉環(huán)光纖陀螺的制造方法。

本發(fā)明的技術方案：一種低強度噪聲微小型閉環(huán)光纖陀螺的制造方法，將超寬譜光信號源4、光纖耦合器5、集成光學調(diào)制器6、微型光纖環(huán)7以熔接的方式連接成光路，并在光纖耦合器5上熔接光電探測器組件8，光電探測器組件8和集成光學調(diào)制器6分別連接光纖陀螺電路部分3的輸入和輸出，其中，所述微型光纖環(huán)7采用直徑30um～100um的極細徑光纖繞制而成，且超寬譜光信號源4的信號輸出光譜半波全寬的加權(quán)平均值能夠達到1000nm量級。

微型光纖環(huán)7的外直徑至少2cm。

所述極細徑光纖12為光子晶體光纖，該光子晶體光纖中間具有極細徑光纖空氣纖芯13，且圍繞極細徑光纖空氣纖芯13設置有極細徑光纖平行空氣孔陣列14，并由極細徑光纖包層15環(huán)繞，再由單層極細徑光纖涂覆層16環(huán)繞。

集成光學調(diào)制器6的兩根輸出尾纖分別與微型光纖環(huán)7的兩端輸入尾纖熔接，且熔接應通過連續(xù)小電流、短時間間隔電弧放電的方法或者采用模場直徑匹配的過渡光纖進行。

光纖陀螺電路部分3包括順次連接的光信號探測及光電轉(zhuǎn)換模擬電路模塊9、電信號量化、調(diào)制解調(diào)及數(shù)字解算輸出電路模塊10以及數(shù)字反饋產(chǎn)生及施加模擬電路模塊11，數(shù)字反饋產(chǎn)生及施加模擬電路模塊11的輸出分別施加在集成光學調(diào)制器6的兩個電極上。

本發(fā)明的有益效果：通過本發(fā)明公開的一種低強度噪聲微小型閉環(huán)光纖陀螺的制造方法，使閉環(huán)光纖陀螺在外直徑2cm時的零偏穩(wěn)定性達到0.003°/h量級，使閉環(huán)光纖陀螺實現(xiàn)體積微小、精度較高的戰(zhàn)術級應用。

附圖說明

圖1為采用超寬譜光信號源、微型光纖環(huán)的干涉式閉環(huán)光纖陀螺組成框圖。

圖2為繞制微型光纖環(huán)采用的極細徑光纖端面設計圖。

1-閉環(huán)光纖陀螺、2-閉環(huán)光纖陀螺光路部分、3-閉環(huán)光纖陀螺電路部分、4-超寬譜光信號源、5-光纖耦合器、6-集成光學調(diào)制器、7-微型光纖環(huán)、8-光電探測器或其組件、9-光信號探測及光電轉(zhuǎn)換模擬電路模塊、10-電信號量化、調(diào)制解調(diào)及數(shù)字解算輸出電路模塊、11-數(shù)字反饋產(chǎn)生及施加模擬電路模塊、12-極細徑光纖、13-極細徑光纖空氣纖芯、14-極細徑光纖平行空氣孔陣列、15-極細徑光纖包層、16-極細徑光纖涂覆層。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明：

請參閱圖1，本發(fā)明一種低強度噪聲微小型閉環(huán)光纖陀螺的制造方法，在微小型設計方面，采用極細徑光纖12繞制微型光纖環(huán)7，此外通過微小型化光源器件及功能集成化光路器件共同實現(xiàn)；在精度提升方面，采用極寬譜光信號源4，輸出光信號半波全寬的加權(quán)平均值達到1000nm量級，有效抑制閉環(huán)光纖陀螺1的強度噪聲水平。該種低強度噪聲微小型閉環(huán)光纖陀螺的具體制造過程如下：

步驟1：采用結(jié)構(gòu)及材料參數(shù)經(jīng)過優(yōu)化的極細徑光纖12及其匹配繞制用膠，按照特定對稱的方案繞制外直徑為2cm左右的微型光纖環(huán)7，繞制過程中注意控制繞制張力最大值及波動絕對值，繞制完成后可以通過紫外光輻射或者階梯溫度設置的方案進行固化。

步驟2：將超寬譜光信號源4的輸出尾纖與光纖耦合器5的第一端輸入尾纖熔接，接著將光纖耦合器5的第一端輸出尾纖與集成光學調(diào)制器6的輸入尾纖熔接，接著將集成光學調(diào)制器6的兩根輸出尾纖分別與微型光纖環(huán)7的兩端輸入尾纖熔接，最后將光纖耦合器5的第二端輸入尾纖與光電探測器組件8的輸入尾纖熔接。熔接完成后，形成整套閉環(huán)光纖陀螺光路部分2。熔接過程通過普通光纖熔接機按照設定程序進行，注意集成光學調(diào)制器6的兩根輸出尾纖與微型光纖環(huán)7的兩端輸入尾纖熔接時，應通過連續(xù)小電流、短時間間隔電弧放電或者采用模場直徑匹配的過渡光纖進行熔接。

步驟3：將閉環(huán)光纖陀螺光路部分2與閉環(huán)光纖陀螺電路部分3結(jié)合，最終組成閉環(huán)光纖陀螺1。

由于閉環(huán)光纖陀螺1的角度隨機游走與光信號的半波全寬的加權(quán)平均值成反比，即光信號的半波全寬的加權(quán)平均值越大，閉環(huán)光纖陀螺1的角度隨機游走越優(yōu)，故采用超寬譜光信號源4作為光信號輸入，超寬譜光信號源4輸出光信號半波全寬的加權(quán)平均值達到1000nm量級，閉環(huán)光纖陀螺1的強度噪聲降低12.9倍，角度隨機游走降低2.67倍。

采用未摻雜的光子晶體光纖作為傳輸介質(zhì)能夠有效降低超寬譜光信號的傳輸損耗，此外由于僅需一層涂覆介質(zhì)作為防護，所以能將直徑做到很低，用其繞制的光纖敏感環(huán)能夠達到微小尺寸。由于閉環(huán)光纖陀螺1的零偏穩(wěn)定性與光纖敏感環(huán)繞制長度呈正比，即繞制而成的光纖敏感環(huán)的長度越長，閉環(huán)光纖陀螺1的零偏穩(wěn)定性指標越優(yōu)。采用極細徑光纖12繞制的微型光纖環(huán)7的外直徑為2cm時，實際的光纖敏感環(huán)的繞制長度已經(jīng)超過2km，所以閉環(huán)光纖陀螺的零偏穩(wěn)定性達到0.003°/h量級。