本發(fā)明屬于機載導(dǎo)航級閉環(huán)光纖陀螺技術(shù)，具體涉及一種標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性、零偏穩(wěn)定性及其環(huán)境適應(yīng)性同時達(dá)到機載慣導(dǎo)系統(tǒng)要求的導(dǎo)航級干涉式閉環(huán)光子晶體光纖陀螺。

背景技術(shù)：

光纖陀螺儀作為新一代陀螺儀的代表，其大動態(tài)作戰(zhàn)要求及復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性水平的提升，對于戰(zhàn)略航空武器平臺及航空武器的發(fā)展具有重大意義。具體來說，大動態(tài)光纖陀螺儀的要求，實際上就是指：高性能的光纖陀螺儀產(chǎn)品，不但應(yīng)在靜止時具備穩(wěn)定且低噪的零位偏置，而且應(yīng)在整個動態(tài)范圍內(nèi)同時具備良好的精度。在機載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中，重點關(guān)注外界旋轉(zhuǎn)角速率積分導(dǎo)致的旋轉(zhuǎn)角度變化，并不是簡單地關(guān)注當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)角速率，所以任何過去的旋轉(zhuǎn)角速率測量誤差，將影響到之后的信息準(zhǔn)確性。機載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的這種工作特性，暗含著光纖陀螺應(yīng)在各種外界旋轉(zhuǎn)角速率條件下，均能夠保持精確測量的穩(wěn)定功能。綜上所述，如果將光纖陀螺應(yīng)用在機載慣導(dǎo)系統(tǒng)中，在不斷提升光纖陀螺靜態(tài)精度的基礎(chǔ)上，還應(yīng)將不斷提升其標(biāo)度因數(shù)性能作為重要一環(huán)。

經(jīng)過前期努力，光纖陀螺儀的零偏穩(wěn)定性及其環(huán)境適應(yīng)性已逐漸滿足機載慣導(dǎo)系統(tǒng)要求，即各種應(yīng)用環(huán)境條件下的零偏穩(wěn)定性由于0.01°/h，但是根據(jù)機載慣導(dǎo)系統(tǒng)的環(huán)境指標(biāo)要求，光纖陀螺儀在各種惡劣工作環(huán)境中的標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性指標(biāo)均應(yīng)低于5ppm量級，但是經(jīng)過不斷優(yōu)化的光纖陀螺儀的標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性也僅達(dá)到20ppm量級，這將是影響閉環(huán)光纖陀螺產(chǎn)品真正實現(xiàn)配套機載慣導(dǎo)系統(tǒng)最為棘手的、也是必須解決的難題。

科研工程專家針對適用于機載慣導(dǎo)系統(tǒng)的閉環(huán)光纖陀螺開展過大量理論研究及工程實踐，閉環(huán)光纖陀螺專家定義的標(biāo)度因數(shù)定量關(guān)系如下：

$K=\frac{2\mathrm{\π}LD}{\mathrm{\λ}c}\frac{V_{\mathrm{\π}}}{\mathrm{\π}}\frac{2^N}{V_{PP}}{2}^M$

由上述分析能夠發(fā)現(xiàn)，閉環(huán)光纖陀螺的標(biāo)度因數(shù)取決于光纖敏感環(huán)路的長度L及其平均直徑D、寬譜光信號的平均波長λ、集成光學(xué)調(diào)制器的半波電壓V_π、以及DA滿量程時對應(yīng)的調(diào)制電壓V_PP等參數(shù)。

首先關(guān)注V_π、V_PP兩個參量對標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性的影響。當(dāng)國外在上世紀(jì)80年代末期的全數(shù)字閉環(huán)方案的提出之后，根據(jù)光纖陀螺調(diào)制深度的不同，在整個階梯波上升及下降周期內(nèi)，光纖陀螺的平均輸出標(biāo)度因數(shù)與集成光學(xué)調(diào)制器的半波電壓V_π、DA滿量程時對應(yīng)的調(diào)制電壓V_PP變化量的二次方或三次方成正比，電路調(diào)制解調(diào)對于標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性的影響已經(jīng)抑制到足夠低。這篇專利引用全數(shù)字閉環(huán)方案。

接著關(guān)注L、D兩個參量對標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性的影響。由于光纖敏感環(huán)路的長度與平均直徑的全溫變化，主要取決于材料參數(shù)的選擇優(yōu)化，使用高線性熱膨脹系數(shù)的內(nèi)外涂層及繞環(huán)膠材料，使得光纖包層熔融石英部分被拖拽著產(chǎn)生周向應(yīng)變，形成～5ppm/℃的光纖環(huán)長度變化，使整個光纖環(huán)的頂面、底面的表面積產(chǎn)生變化，而光纖環(huán)的平均直徑則由于光纖環(huán)的內(nèi)層與外層的變化趨勢相反，有可能產(chǎn)生較小的變化量，但是其乘積仍然呈現(xiàn)準(zhǔn)線性的變化趨勢。解決這兩個參數(shù)的影響，應(yīng)選用線性熱膨脹系數(shù)較小的內(nèi)、外涂覆層及繞環(huán)膠材料降低尺寸變化溫敏性；可以采用非敏感光纖取代敏感光纖溫敏系數(shù)較大的部分，降低光纖環(huán)尺寸對溫度的敏感性；可以采用本征頻率跟蹤使標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性與光纖環(huán)長度關(guān)系脫敏，僅針對光纖環(huán)平均直徑的變化優(yōu)化材料及幾何參數(shù)，當(dāng)然采用此種方案使得標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性與繞環(huán)光纖有效折射率建立相關(guān)性，還需同時采用雙斜波調(diào)制方案使標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性與光纖有效折射率脫敏，以上幾種方案需要工程人員對材料特性做到精確掌握，工程難度及工程量非常大。比較簡單的工程方案是以對光纖環(huán)進(jìn)行精密溫控，使光纖環(huán)在全工作周期內(nèi)尺寸不發(fā)生變化，使光纖敏感環(huán)路的長度與平均直徑對光纖陀螺標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性影響抑制到足夠低。這篇專利引用光纖環(huán)精密溫控方案。

最后關(guān)注λ參量對標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性的影響。針對機載慣導(dǎo)系統(tǒng)對閉環(huán)光纖陀螺的標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性指標(biāo)分解，要求到達(dá)光電探測器光敏面上的平均波長穩(wěn)定性達(dá)到1ppm量級之內(nèi)，就需要光源信號的平均波長穩(wěn)定性達(dá)到0.1ppm量級。上世紀(jì)80年代末，國內(nèi)外普遍采用對超輻射發(fā)光二極管寬譜光信號進(jìn)行溫控及驅(qū)動電流控制，使寬譜光信號的平均波長穩(wěn)定在100ppm量級。上世紀(jì)90年代初期轉(zhuǎn)向研究可替代的稀土摻雜光纖寬譜光源，此種光源能夠提供更穩(wěn)定的平均波長，光路方案采用980nm/1480nm的泵浦二極管激光器激發(fā)摻鉺光纖，出射平均波長接近1550nm的ASE寬譜光信號，輸出的寬譜光信號的平均波長穩(wěn)定性達(dá)到20ppm，但是上述方案優(yōu)化的寬譜光信號的平均波長穩(wěn)定性還不能達(dá)到機載慣導(dǎo)系統(tǒng)要求。為使到達(dá)光電探測器的寬譜光信號平均波長穩(wěn)定性的影響降低至0.1ppm量級之內(nèi)，國內(nèi)外工程人員針對摻鉺光纖光源的泵浦波長、泵浦功率、泵浦偏振度、鉺纖長度進(jìn)行優(yōu)化選擇，必要時采用鉺纖溫度控制及光纖陀螺反向光信號的抑制方案；在光電探測器前端通過Bragg反饋光柵對原始光譜進(jìn)行窄譜濾波，這將使寬譜光源的平均波長穩(wěn)定性以原始譜寬及濾波譜寬比值平方的量級提升。但是以上的工藝優(yōu)化，仍然不能使到達(dá)光敏面上的平均波長穩(wěn)定性的影響降至1ppm，所以需要對平均波長進(jìn)行直接跟蹤反饋與控制。國外針對這方面的工程化公開文獻(xiàn)較少，但是從獲知的信息來看，要想控制寬譜光源的平均波長，都需要一個非常穩(wěn)定的波長參考系統(tǒng)作為參考源。從公開的文獻(xiàn)看，Honeywell公司通過將¹²C₂H₂氣室穩(wěn)頻的1GHz線寬DFB絕對波長參考、中心波長1531nm窄帶WDM進(jìn)行平均波長偏移探測、四象限光電探測器及其檢測電路、和/差及平均波長運算及反饋電路進(jìn)行平均波長偏移量解算及反饋等方式結(jié)合起來，在1h測試時長內(nèi)實現(xiàn)變溫平均波長穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)差低于4ppm量級的工程化樣機，而Draper實驗室采用相似原理及更為復(fù)雜的試驗方案，在60000s的測試時長內(nèi)實現(xiàn)變溫平均波長穩(wěn)定性性能低于1ppm量級的實驗室原理樣機，但是上述方案的復(fù)雜程度極高，機載慣導(dǎo)系統(tǒng)對閉環(huán)光纖陀螺的體積、成本及重量要求較高，所以即使方案成功，最終裝配至閉環(huán)光纖陀螺產(chǎn)品中的可能性不大。二十一世紀(jì)，Stanford針對寬譜光信號平均波長穩(wěn)定性難以抑制的工程問題，嘗試采用窄線寬激光器作為傳統(tǒng)光纖陀螺的信號輸入源，希望此項對光纖陀螺標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定度的影響降至1ppm之內(nèi)，但是窄線寬激光器的平均波長穩(wěn)定性仍然具有較大的溫度漂移現(xiàn)象，所以預(yù)期的標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性指標(biāo)仍很難達(dá)到機載慣導(dǎo)系統(tǒng)的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提供一種窄線寬干涉式閉環(huán)光子晶體光纖陀螺的設(shè)計及制造方法，通過這種方法能夠使閉環(huán)光纖陀螺在各種外界環(huán)境激勵下，其標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性、零偏穩(wěn)定性同時滿足機載慣導(dǎo)系統(tǒng)要求。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種窄線寬激光器21，其包括分布式反饋激光器41、第一光纖分束器42、第二光纖分束器43、擴束準(zhǔn)直透鏡44、氣室45、聚焦透鏡46、第一光電探測器組件47、第二光電探測器組件48、微處理器49，其中，分布式反饋激光器41的輸出尾纖與第一光纖分束器42的輸入尾纖熔接，第一光纖分束器42的輸出尾纖分別與第二光纖分束器43的輸入尾纖及第二光電探測器組件48的輸入尾纖熔接，第二光纖分束器43的輸出尾纖通過擴束準(zhǔn)直透鏡44與氣室45的對軸，氣室45后端通過聚焦透鏡46與第一光電探測器組件47的光敏面中心區(qū)域或者第一光電探測器組件47輸入尾纖的纖芯對準(zhǔn)，第一光電探測器組件47、第二光電探測器組件48均連接到微處理器49，同時微處理器49與分布式反饋激光器41相互連接。

分布式反饋激光器41的平均波長為1525～1575nm，其線寬不能低于300MHz。

氣室45內(nèi)放置氣體的吸收峰與分布式反饋激光器41的平均波長一致。

所述分布式反饋激光器41、第一光纖分束器42、第二光纖分束器43、擴束準(zhǔn)直透鏡44、氣室45、聚焦透鏡46、第一光電探測器組件47、第二光電探測器組件48、微處理器49封裝在殼體內(nèi)構(gòu)成窄線寬激光器21。

一種窄線寬慣導(dǎo)級閉環(huán)光子晶體光纖陀螺，其包括光纖耦合器22、集成光學(xué)調(diào)制器23、空芯光子晶體光纖環(huán)24、光電探測器組件25、閉環(huán)光纖陀螺電路部分30以及所述的窄線寬激光器21，窄線寬激光器21、光纖耦合器22、集成光學(xué)調(diào)制器23、空芯光子晶體光纖環(huán)24以熔接的方式連接成閉環(huán)光纖陀螺光路部分20，且光纖耦合器22與光電探測器組件25熔接，同時光電探測器組件25和集成光學(xué)調(diào)制器23分別連接閉環(huán)光纖陀螺電路部分30的輸入和輸出上。

窄線寬激光器21與光纖耦合器22以及集成光學(xué)調(diào)制器23與微型光纖環(huán)24之間的光纖上設(shè)置有偏振控制器件26。

偏振控制器件26輸出尾纖與空芯光子晶體光纖環(huán)24輸入尾纖熔接時，應(yīng)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(jìn)行熔接。

本發(fā)明的有益效果：通過本發(fā)明公開的一種窄線寬干涉式閉環(huán)光子晶體光纖陀螺的設(shè)計及制造方法，通過這種方法能夠使閉環(huán)光纖陀螺在溫場、磁場、振動場等各種外界環(huán)境激勵下，零偏穩(wěn)定性降低至0.01°/h量級之內(nèi)，標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性降低至1ppm量級之內(nèi)，從而使零偏穩(wěn)定性、標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性同時滿足機載慣導(dǎo)系統(tǒng)要求，同時能夠滿足機載慣導(dǎo)系統(tǒng)對閉環(huán)光纖陀螺體積、成本及重量的要求，使閉環(huán)光纖陀螺能夠真正應(yīng)用于機載慣導(dǎo)系統(tǒng)中。

附圖說明

圖1為采用窄線寬激光器、空芯光子晶體光纖環(huán)的干涉式閉環(huán)光纖陀螺原理及組成框圖。

圖2為窄線寬激光器內(nèi)部組成框圖。

圖3為繞制空芯光子晶體光纖環(huán)采用的空芯光子晶體光纖端面設(shè)計圖。

其中，10-閉環(huán)光纖陀螺、20-閉環(huán)光纖陀螺光路部分、30-閉環(huán)光纖陀螺電路部分、21-窄線寬激光器、22-光纖耦合器、23-集成光學(xué)調(diào)制器、24-空芯光子晶體光纖環(huán)、25-光電探測器組件、26-偏振控制器件、31-光信號探測及光電轉(zhuǎn)換模擬電路、32-電信號量化、調(diào)制解調(diào)及數(shù)字解算輸出電路、33-數(shù)字反饋產(chǎn)生及施加模擬電路；41-分布式反饋激光器、42-第一光纖分束器、43-第二光纖分束器、44-擴束準(zhǔn)直透鏡、45-氣室、46-聚焦透鏡、47-第一光電探測器組件、48-第二光電探測器組件、49-微處理器；50-空芯光子晶體光纖、51-空芯光子晶體光纖空氣纖芯、52-空芯光子晶體光纖平行空氣孔陣列、53-空芯光子晶體光纖包層、54-空芯光子晶體光纖涂覆層。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

請參閱圖1，本發(fā)明窄線寬慣導(dǎo)級閉環(huán)光子晶體光纖陀螺包括光纖耦合器22、集成光學(xué)調(diào)制器23、空芯光子晶體光纖環(huán)24、光電探測器組件25、閉環(huán)光纖陀螺電路部分30以及窄線寬激光器21，其中，窄線寬激光器21、光纖耦合器22、集成光學(xué)調(diào)制器23、空芯光子晶體光纖環(huán)24以熔接的方式連接成閉環(huán)光纖陀螺光路部分20，且光纖耦合器22與光電探測器組件25熔接，同時光電探測器組件25和集成光學(xué)調(diào)制器23分別連接閉環(huán)光纖陀螺電路部分30的輸入和輸出上。

另外，窄線寬激光器21與光纖耦合器22以及集成光學(xué)調(diào)制器23與空芯光子晶體光纖環(huán)24之間的光纖上設(shè)置有偏振控制器件26。

請參閱圖2，本發(fā)明窄線寬激光器21包括分布式反饋激光器41、第一光纖分束器42、第二光纖分束器43、擴束準(zhǔn)直透鏡44、氣室45、聚焦透鏡46、第一光電探測器組件47、第二光電探測器組件48、微處理器49。其中，分布式反饋激光器41的輸出尾纖與第一光纖分束器42的輸入尾纖熔接，第一光纖分束器42的輸出尾纖分別與第二光纖分束器43的輸入尾纖及第二光電探測器組件48的輸入尾纖熔接，第二光纖分束器43的輸出尾纖通過擴束準(zhǔn)直透鏡44與氣室45對軸，氣室45后端通過聚焦透鏡46與第一光電探測器組件47的光敏面中心區(qū)域或者第一光電探測器組件47輸入尾纖的纖芯對準(zhǔn)，第一光電探測器組件47、第二光電探測器組件48均連接到微處理器49，同時微處理器49與分布式反饋激光器41相互連接。

本發(fā)明窄線寬慣導(dǎo)級干涉式閉環(huán)光子晶體光纖陀螺，通過氣室穩(wěn)頻技術(shù)，形成平均波長穩(wěn)定的小型化窄線寬激光器21，此外通過采用結(jié)構(gòu)及材料優(yōu)化的空芯光子晶體光纖50繞制空芯光子晶體光纖環(huán)24，有效抑制閉環(huán)光纖陀螺10的環(huán)境場敏感度，最后通過優(yōu)化窄線寬激光器21的線寬達(dá)到抑制相干背向散射、背向反射、非線性克爾效應(yīng)及偏振誤差導(dǎo)致的負(fù)面影響，實現(xiàn)零偏穩(wěn)定性、標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性及其環(huán)境適應(yīng)性同時達(dá)到機載慣導(dǎo)系統(tǒng)要求。

本發(fā)明窄線寬慣導(dǎo)級閉環(huán)光子晶體光纖陀螺實際裝配制造過程如下：

步驟1：制作平均波長穩(wěn)定的窄線寬激光器21作為閉環(huán)光纖陀螺光路部分20的信號輸入源。窄線寬激光器21選用平均波長為1525～1575nm的分布式反饋激光器41，其線寬不能低于300MHz。將分布式反饋激光器41的輸出尾纖與第一光纖分束器42的輸入尾纖熔接，將第一光纖分束器42的輸出尾纖分別與第二光纖分束器43的輸入尾纖及第二光電探測器組件48的輸入尾纖熔接，將第二光纖分束器43的輸出尾纖通過擴束準(zhǔn)直透鏡44與氣室45對軸，氣室45后端通過聚焦透鏡46與第一光電探測器組件47的光敏面中心區(qū)域或者第一光電探測器組件47輸入尾纖的纖芯對準(zhǔn)。分布式反饋激光器41輸出的窄線寬光信號經(jīng)過第一光纖分束器42，超過一半的光功率前向傳輸至第二光纖分束器43，剩余光功率被第二光電探測器組件48接收、通過微處理器49處理實時反饋調(diào)整驅(qū)動電流，用于穩(wěn)定分布式反饋激光器41的光功率輸出；經(jīng)過第二光纖分束器43的光信號，超過一半的光功率直接輸出，剩余光功率通過長度厘米量級的C₂H₂的氣室45，C₂H₂氣體吸收峰穩(wěn)定在1525～1575nm且不隨外界環(huán)境輸入變化，線寬約1GHz，當(dāng)分布式反饋激光器41的線寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于氣體吸收峰的線寬時，氣室45輸出光信號平均波長將穩(wěn)定在1525～1575nm范圍內(nèi)且不隨外界環(huán)境輸入變化，同時微處理器49通過溫度傳感器實時測量分布式反饋激光器41的環(huán)境溫度，實時調(diào)整溫控電流調(diào)整發(fā)光芯片溫度，用于穩(wěn)定分布式反饋激光器41的光功率及平均波長輸出。將上述各器件封裝在一塊長方體殼體內(nèi)作為閉環(huán)光纖陀螺10的信號輸入源，閉環(huán)光纖陀螺10的標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性有望降低至1ppm之內(nèi)，同時優(yōu)選線寬的窄線寬激光器21能夠抑制相干背向散射、背向反射、非線性克爾效應(yīng)及偏振誤差導(dǎo)致的負(fù)面影響，零偏穩(wěn)定性到達(dá)0.01°/h之內(nèi)。

步驟2：采用結(jié)構(gòu)及材料參數(shù)經(jīng)過優(yōu)化的空芯光子晶體光纖50及其匹配繞制用膠，按照特定對稱的方案繞制空芯光子晶體光纖環(huán)24，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(shè)置進(jìn)行固化。采用結(jié)構(gòu)及材料參數(shù)經(jīng)過優(yōu)化的空芯光子晶體光纖50能夠有效抑制閉環(huán)光纖陀螺10的環(huán)境敏感度，溫變場、電磁場及振動場等環(huán)境場的激勵下，其零偏穩(wěn)定性到達(dá)0.01°/h之內(nèi)。

步驟3：將步驟1、步驟2中制作的窄線寬激光器21、空芯光子晶體光纖環(huán)24以及其它通用光電、光學(xué)無源器件按照一定順序相互連接組成閉環(huán)光纖陀螺光路部分20。具體來說窄線寬激光器21的輸出尾纖與偏振控制器件26輸入尾纖熔接、偏振控制器件26輸出尾纖與光纖耦合器22的第一端輸入尾纖進(jìn)行熔接、光纖耦合器22的第一端輸出尾纖與集成光學(xué)調(diào)制器23的輸入尾纖進(jìn)行熔接、集成光學(xué)調(diào)制器23的兩根輸出尾纖分別與另兩只偏振控制器件22的輸入尾纖進(jìn)行熔接，另兩只偏振控制器件22的輸出尾纖分別與空芯光子晶體光纖環(huán)24的兩端輸入尾纖進(jìn)行熔接、光纖耦合器22的第二端輸入尾纖與光電探測器組件25的輸入尾纖進(jìn)行熔接，形成閉環(huán)光纖陀螺光路部分20。熔接過程通過普通光纖熔接機按照設(shè)定程序進(jìn)行，注意偏振控制器件26輸出尾纖與空芯光子晶體光纖環(huán)24輸入尾纖熔接時，應(yīng)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(jìn)行熔接。將閉環(huán)光纖陀螺光路部分20與閉環(huán)光纖陀螺電路部分30結(jié)合，最終組成閉環(huán)光纖陀螺10。該種閉環(huán)光纖陀螺10能夠?qū)崿F(xiàn)零偏穩(wěn)定性、標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性及其環(huán)境適應(yīng)性同時達(dá)到機載慣導(dǎo)系統(tǒng)要求。

本發(fā)明窄線寬慣導(dǎo)級閉環(huán)光子晶體光纖陀螺的窄線寬激光器選用平均波長為1525～1575nm的分布式反饋激光器21，在閉環(huán)光纖陀螺的整個工作溫度范圍內(nèi)，平均波長變化量不大于0.15pm，本身較過去采用的自發(fā)輻射放大寬譜光源，已經(jīng)具有相對較好的平均波長穩(wěn)定性。通過優(yōu)選氣體做成的氣室進(jìn)行吸收穩(wěn)頻，能夠使分布式反饋激光器21的平均波長穩(wěn)定性有更大水平地提升。采用該方案的閉環(huán)光纖陀螺10的標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性有望降低至1ppm量級之內(nèi)。

另外，空芯光子晶體光纖50由空芯光子晶體光纖空氣纖芯51、空芯光子晶體光纖平行空氣孔陣列52、空芯光子晶體光纖包層53、空芯光子晶體光纖涂覆層54四部分組成，通過特定對稱繞制方式，使空芯光子晶體光纖50形成閉環(huán)光纖陀螺光路部分20中的空芯光子晶體光纖環(huán)24。這種光纖較過去采用的實芯光纖的主要區(qū)別為光信號的傳輸介質(zhì)為空氣，而不是熔融石英，光信號傳輸介質(zhì)的改變將帶來一系列閉環(huán)光纖陀螺環(huán)境適應(yīng)性能的提升：通過對空芯光子晶體光纖50結(jié)構(gòu)及材料參數(shù)的優(yōu)化，其熱場敏感系數(shù)降低23倍，磁場敏感系數(shù)降低90倍。此外當(dāng)窄線寬激光器21的相干長度足夠長時，使用窄線寬激光器21驅(qū)動的閉環(huán)光纖陀螺10與使用自發(fā)輻射放大寬譜光源驅(qū)動的閉環(huán)光纖陀螺10的精度近似，所以通過優(yōu)化選擇窄線寬激光器21的線寬，可以抑制由于采用窄線寬激光器21而劣化的相干背向散射、背向反射、非線性克爾效應(yīng)及偏振誤差等非互易相位差導(dǎo)致的負(fù)面影響。綜合采用優(yōu)選的窄線寬激光器21及空芯光子晶體光纖50，閉環(huán)光纖陀螺10在溫變場、電磁場、振動場激勵下，其零偏穩(wěn)定性有望降低至0.01°/h之內(nèi)。