阅读说明：本技术 一种三轴光纤陀螺仪用ase光源 (ASE light source for three-axis optical fiber gyroscope ) 是由 杨志怀 胡慧珠 刘铭 于 2020-11-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种三轴光纤陀螺仪用ASE光源,多段独立的掺铒光纤通过980nm波长耦合器共享一个980nm泵浦激光器,所述的掺铒光纤至少为三段,所述的耦合器的端口至少为3×3；多段独立的掺铒光纤的b端口做折纤处理,或者与一个反射镜相连从而形成双程ASE光源；采用1550nm波长耦合器将多段独立掺铒光纤输出的光波进行和波后再分为多束光波,从而提高输出光波的谱宽,进而抑制光纤陀螺仪相对强度噪声,所述的1550nm波长耦合器的端口至少为3×3。本发明可以提高三轴陀螺仪用光源集成度和降低成本,通过耦合器将多路独立的掺铒光纤输出光波进行和波后再分为多束输出光波,提高光纤陀螺仪输入光源光波的等效谱宽,实现光纤陀螺仪相对强度噪声的抑制,提高检测精度。(The invention discloses an ASE light source for a triaxial fiber gyroscope, wherein multiple sections of independent erbium-doped fibers share a 980nm pump laser through a 980nm wavelength coupler, the erbium-doped fibers are at least three sections, and the ports of the coupler are at least 3 multiplied by 3; the b port of each section of independent erbium-doped fiber is subjected to fiber folding treatment or is connected with a reflector so as to form a double-pass ASE light source; the 1550nm wavelength coupler is adopted to perform line-traveling and wave-backward re-splitting on the light waves output by the multiple sections of independent erbium-doped optical fibers into multiple light waves, so that the spectral width of the output light waves is improved, the relative intensity noise of the optical fiber gyroscope is further suppressed, and the port of the 1550nm wavelength coupler is at least 3 x 3. The invention can improve the integration level of the light source for the triaxial gyroscope and reduce the cost, and the coupler divides the multiple independent erbium-doped optical fiber output light waves into multiple output light waves after traveling and wave-back, thereby improving the equivalent spectral width of the input light source light waves of the optical fiber gyroscope, realizing the suppression of the relative intensity noise of the optical fiber gyroscope and improving the detection precision.)

一种三轴光纤陀螺仪用ASE光源

技术领域

本发明属于光纤陀螺仪技术领域，具体涉及一种三轴光纤陀螺仪用ASE光源。

背景技术

在光纤陀螺仪中，采用基于放大自发辐射（Amplified Spontaneous Emission,ASE）的掺铒光纤光源可以抑制光纤环中的背向反射和散射噪声、光学Kerr效应噪声。光纤陀螺仪的主要噪声源包含散粒噪声、热噪声、相关强度噪声、信号采样量化噪声等。通过提高光源光功率、前放增益可以大大抑制热噪声和量化在噪声。

光纤陀螺仪中，有用信号的幅度与光源功率成正比，散粒噪声大小与光源光功率的平方根成正比，相关强度噪声大小与光源功率成正比。因此，当光源功率达到一定值时，相关强度噪声就成为最主要的噪声源。此时，光纤陀螺仪的信噪比不再随着光功率的增加而提高。

抑制光纤陀螺仪中的相关强度噪声，可以有效提高信噪比，从而提高检测精度，对高精度光纤陀螺仪的应用具有重要意义。目前，抑制光纤陀螺仪相关强度噪声的方法主要有：电路相消方案、光路相消方案、基于光强度调制器的主动反馈方案等。电路相消方案由于需要严格的时序控制，算法复杂、实现难度较大。光路相消方案需要实时匹配参考光与信号光的幅度才能有较好的抑制效果。基于光强度调制器的主动反馈方案中由于反馈信号带宽有限，很难抑制相对强度噪声中的高频分量。

相关强度噪声是由于ASE宽谱光源的拍频引起的，是ASE光源中各种Fourier（傅里叶）分量之间的拍频引起的附加噪声，其大小与ASE光源谱宽的平方根成反比。因此可以将多个独立ASE光源进行和波，将和波后的光束作为光纤陀螺仪的输入光源，可以增加等效谱宽，有效抑制相关强度噪声。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术的不足之处，提供一种三轴光纤陀螺仪用ASE光源，以解决相关强度噪声抑制的技术问题。该发明可以增加光纤陀螺仪输入光源光波的等效谱宽，直接提高相关强度噪声抑制效果，从而提高光纤陀螺仪检测精度。

本发明的目的是通过以下技术手段实现的：

一种三轴光纤陀螺仪用ASE光源，多段独立的掺铒光纤通过980nm波长耦合器共享一个980nm泵浦激光器，所述的掺铒光纤至少为三段，所述的耦合器的端口至少为3×3；多段独立的掺铒光纤的b端口做折纤处理，或者与一个反射镜相连从而形成双程ASE光源；采用1550nm波长耦合器将多段独立掺铒光纤输出的光波进行和波后再分为多束光波，从而提高输出光波的谱宽，进而抑制光纤陀螺仪相对强度噪声，所述的1550nm波长耦合器的端口至少为3×3。

所述的一种三轴光纤陀螺仪用ASE光源，包括980nm泵浦激光器、980nm波长3×3耦合器、第一波分复用器、第二波分复用器、第三波分复用器、第一掺铒光纤、第二掺铒光纤、第三掺铒光纤、第一隔离器、第二隔离器、第三隔离器、1550nm波长3×3耦合器；其中，

980nm泵浦激光器与980nm波长3×3耦合器的b端口相连，

980nm波长3×3耦合器的a和c端口做折纤处理，

980nm波长3×3耦合器的d端口与第一波分复用器的b端口相连，

980nm波长3×3耦合器的e端口与第二波分复用器的b端口相连，

980nm波长3×3耦合器的f端口与第三波分复用器的b端口相连，

第一波分复用器的c端口与第一掺铒光纤的a端口相连，

第二波分复用器的c端口与第二掺铒光纤的a端口相连，

第三波分复用器的c端口与第三掺铒光纤的a端口相连，

第一掺铒光纤的b端口做折纤处理或与一反射镜相连，

第二掺铒光纤的b端口做折纤处理或与一反射镜相连，

第三掺铒光纤的b端口做折纤处理或与一反射镜相连，

第一波分复用器的a端口与第一隔离器的a端口相连，

第二波分复用器的a端口与第二隔离器的a端口相连，

第三波分复用器的a端口与第三隔离器的a端口相连，

第一隔离器的b端口与1550nm波长3×3耦合器的a端口相连，

第二隔离器的b端口与1550nm波长3×3耦合器的b端口相连，

第三隔离器的b端口与1550nm波长3×3耦合器的c端口相连，

1550nm波长3×3耦合器的d、e、f端口作为三路独立的输出光源。

本发明的有益效果是：

1.本发明可采用980nm波长3×3耦合器（或者端口更多）实现三段独立的掺铒光纤共享一个980nm泵浦激光器，提高三轴陀螺仪用光源集成度并降低成本。

2.本发明可采用1550nm波长3×3耦合器（或者端口更多）将三段独立掺铒光纤输出的光波进行和波后再分为多束光波的方式，提高光纤陀螺仪输入光源的等效谱宽来直接降低相关强度噪声，从而提高光纤陀螺仪的精度。

3.该方法工程实现方便，适应性强。

附图说明

图1是一种三轴光纤陀螺仪用ASE光源结构示意图；

图中，980nm泵浦激光器1、980nm波长3×3耦合器2、第一波分复用器3、第二波分复用器4、第三波分复用器5、第一掺铒光纤6、第二掺铒光纤7、第三掺铒光纤8、第一隔离器9、第二隔离器10、第三隔离器11、1550nm波长3×3耦合器12。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明工作原理：

光纤陀螺仪的相对强度噪声幅度与输入光源谱宽的平方根成反比，可以表示为：

（1）

其中，σ _RIN 为相关强度噪声幅度，Δv为光源等效谱宽。

实施例一

下面结合图1对本发明作详细说明。

如图1所示，本发明涉及的一种三轴光纤陀螺仪用光源包括980nm泵浦激光器1、980nm波长3×3耦合器2、第一波分复用器3、第二波分复用器4、第三波分复用器5、第一掺铒光纤6、第二掺铒光纤7、第三掺铒光纤8、第一隔离器9、第二隔离器10、第三隔离器11、1550nm波长3×3耦合器12，采用光纤熔接的方式连接组成。

其中，980nm泵浦激光器1与980nm波长3×3耦合器2的b端口相连，

980nm波长3×3耦合器2的a和c端口做折纤处理，

980nm波长3×3耦合器2的d端口与第一波分复用器3的b端口相连，

980nm波长3×3耦合器2的e端口与第二波分复用器4的b端口相连，

980nm波长3×3耦合器2的f端口与第三波分复用器5的b端口相连，

第一波分复用器3的c端口与第一掺铒光纤6的a端口相连，

第二波分复用器4的c端口与第二掺铒光纤7的a端口相连，

第三波分复用器5的c端口与第三掺铒光纤8的a端口相连，

第一掺铒光纤6的b端口做折纤处理或与一反射镜相连，

第二掺铒光纤7的b端口做折纤处理或与一反射镜相连，

第三掺铒光纤8的b端口做折纤处理或与一反射镜相连，

第一波分复用器3的a端口与第一隔离器9的a端口相连，

第二波分复用器4的a端口与第二隔离器10的a端口相连，

第三波分复用器5的a端口与第三隔离器11的a端口相连，

第一隔离器9的b端口与1550nm波长3×3耦合器12的a端口相连，

第二隔离器10的b端口与1550nm波长3×3耦合器12的b端口相连，

第三隔离器11的b端口与1550nm波长3×3耦合器12的c端口相连，

1550nm波长3×3耦合器12的d、e、f端口作为三路独立的输出光源。

本发明采用980nm波长3×3耦合器实现三段独立的掺铒光纤共享一个980nm泵浦激光器、采用1550nm波长3×3耦合器将三段独立掺铒光纤输出的光波进行和波后再分为多束光波的方式，提高三轴陀螺仪用光源集成度并降低成本，提高光纤陀螺仪输入光源的等效谱宽来直接降低相关强度噪声，从而提高光纤陀螺仪的精度。