基于二次谐波减法的双路闭环谐振式光学陀螺Kerr效应噪声的抑制方法及装置

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	基于二次谐波减法的双路闭环谐振式光学陀螺Kerr效应噪声的抑制方法及装置
其他题名	基于二次谐波减法的双路闭环谐振式光学陀螺Kerr效应噪声的抑制方法及装置
	应迪清; 叶科斌; 王泽宇; 谢涛; 金仲和
	2018-11-13
专利权人	浙江大学
公开日期	2018-11-13
授权国家	中国
专利类型	发明申请
摘要	本发明公开了一种基于二次谐波减法技术的谐振式光学陀螺Kerr效应噪声的抑制方法及其装置。一种实现该方法的装置包括可调谐半导体激光器、隔离器、分光耦合器、第一相位调制器、第二相位调制器、第一路信号源、第二路信号源、第三相位调制器、第四相位调制器、入腔耦合器、光学环形谐振腔、出腔耦合器、第一路光电探测器、第一路锁相放大器、频率伺服回路、第三路锁相放大器、第二路光电探测器、第二路锁相放大器、移频模块、第四路锁相放大器和谐波减法补偿模块。本发明能有效减少Kerr效应带来的陀螺输出误差，采用的谐波相减算法，能做到实时补偿，算法只需在代码中实现，无需额外的光学器件和电学模块，结构简单，有利于系统小型化。
其他摘要	本发明公开了一种基于二次谐波减法技术的谐振式光学陀螺Kerr效应噪声的抑制方法及其装置。一种实现该方法的装置包括可调谐半导体激光器、隔离器、分光耦合器、第一相位调制器、第二相位调制器、第一路信号源、第二路信号源、第三相位调制器、第四相位调制器、入腔耦合器、光学环形谐振腔、出腔耦合器、第一路光电探测器、第一路锁相放大器、频率伺服回路、第三路锁相放大器、第二路光电探测器、第二路锁相放大器、移频模块、第四路锁相放大器和谐波减法补偿模块。本发明能有效减少Kerr效应带来的陀螺输出误差，采用的谐波相减算法，能做到实时补偿，算法只需在代码中实现，无需额外的光学器件和电学模块，结构简单，有利于系统小型化。
主权项	一种基于二次谐波减法技术的谐振式光学陀螺Kerr效应噪声的抑制方法，其特征在于包括如下步骤： 1)根据Sagnac效应和对由Kerr效应产生的扰动传播系数进行积分，Kerr效应引起的误差ΩK可以表示为：式中，uCW＝kc0(1-ɑc0)(1-ɑPM1)(1-ɑPM3)，其中kc0和ɑc0分别是50％耦合器(3)的耦合系数和插入损耗，ɑPM1和ɑPM3分别为第一相位调制器(4)和第三相位调制器(8)的插入损耗，uCCW＝kc0(1-ɑc0)(1-ɑPM2)(1-ɑPM4)，ɑPM2和ɑPM4分别为第二相位调制器(5)和第四相位调制器(9)的插入损耗，kc1和ɑc1分别为入腔耦合器(10)的耦合系数和插入损耗，kc2和ɑc2分别为出腔耦合器(12)的耦合系数和插入损耗，αL是光在光学谐振腔中的传输损耗，FSR＝c/(nrL)是自由谱线宽度，nr是光学谐振腔的介质折射率，c是真空中的光速，ω是激光器输出光的中心角频率，η是光学谐振腔介质的阻抗，A是光功率接受面的面积，n2为Kerr系数，I0为激光器初始输出光强，Δfe是由环境因素引起的第一锁定回路谐振点漂移，kf和ki分别为半导体激光器的频率和强度调制系数，fM_CW和fM_CCW是经过相位调制器之后的等效调频信号； 2)运用光场叠加原理得到正弦波相位调制下陀螺第一、二闭环路的二次频信号Vd2_CW、Vd2_CCW的表达式：式中，Jn(M)为贝塞尔函数，M为相位调制系数，h’n、hn分别为第一、二回路的谐振腔传递函数的幅度特性，分别为第一、二回路谐振腔传递函数的相位特性，P1、P2分别为为光电探测器(17)和(13)的转换系数，AD1、AD2分别为锁相放大器(19)和(16)的增益；定义一个归一化后的二倍频信号，表达式如下：步骤(1)中的和可以表示为： k1、k2为Kerr效应引起的陀螺输出误差与归一化后二倍频差之间的转换系数，因此，通过两路归一化后的二倍频差信号来表示Kerr效应引起的误差： k1和k2近似相等，因此，最终的陀螺输出为：ΩF'＝ΩF-k1·(PCW-PCCW)，ΩF为初始陀螺输出，包含了Kerr误差；其中，k1、k2由理论推导的表达式计算得到；或者通过测试最终的陀螺输出与归一化后的二倍频差之间的实际关系，并线性拟合两者的关系来得到k1与k2；k1、k2理论推导的表达式为：
申请日期	2018-06-08
专利号	CN108801237A
专利状态	申请中
申请号	CN201810589519.6
公开（公告）号	CN108801237A
IPC 分类号	G01C19/66
专利代理人	郑海峰
代理机构	杭州求是专利事务所有限公司
文献类型	专利
条目标识符	http://ir.opt.ac.cn/handle/181661/57115
专题	半导体激光器专利数据库
作者单位	浙江大学
推荐引用方式 GB/T 7714	应迪清,叶科斌,王泽宇,等. 基于二次谐波减法的双路闭环谐振式光学陀螺Kerr效应噪声的抑制方法及装置. CN108801237A[P]. 2018-11-13.

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CN108801237A.PDF（822KB）	专利		开放获取	CC BY-NC-SA	请求全文