评估光纤陀螺用超荧光掺铒光纤光源光谱非对称度的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106546266A(43)申请公布日2017.03.29(21)申请号201610947464.2(22)申请日2016.10.26(71)申请人北京航天时代光电科技有限公司地址100094北京市海淀区丰滢东路1号(72)发明人闾晓琴于海成黄继勋石海洋黄鑫岩杨学礼王宁王冠颖(74)专利代理机构中国航天科技专利中心11009代理人范晓毅(51)Int.Cl.G01C25/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图6页(54)发明名称评估光纤陀螺用超荧光掺铒光纤光源光谱非对称度的方法(57)摘要本发明涉及评估光纤陀螺用超荧光掺铒光纤光源光谱非对称度的方法，该方法将宽带超荧光掺铒光纤光源光谱转换为功率谱密度，找出功率谱密度的中心频率，将功率谱密度分为对称的偶函数部分和反对称的奇函数部分，通过傅里叶变换得到各自的自相干函数，然后对奇函数部分零级条纹附近的自相干函数进行泰勒展开，其一次项的系数就是零极条纹附近光谱非对称部分相干度大小的参数，一次项的系数的值越大，说明光谱的非对称度越大，本发明弥补了光纤陀螺用宽带超荧光掺铒光纤光源光谱非对称度评估方法的空白，对光纤陀螺用宽带超荧光掺铒光纤光源研制过程光谱的设计和光纤陀螺“四态调制”中误差的修正有重要的意义。CN106546266ACN106546266A权利要求书1/2页1.评估光纤陀螺用超荧光掺铒光纤光源光谱非对称度的方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)、将光谱转换成功率谱密度α2(f)；(2)、选取功率谱密度α2(f)的中心频率定义一个中心型的功率谱密度将中心谱密度分为对称的偶函数部分和反对称的奇函数部分其中：(3)、将进行傅里叶变换为Γc(τ)，其中偶函数部分通过傅立叶变换产生一个实的自相干函数Γce(τ)，奇函数部分通过傅立叶变换产生一个纯虚数的自相干函数iΓco(τ)，其中：Γc(τ)＝Γce(τ)+iΓco(τ)；(4)、对Γce(τ)和Γco(τ)进行归一化，得到如下表达式：其中：γce(τ)为经归一化的自相干函数的偶分量；γco(τ)为经归一化的自相干函数的奇分量；Γc(0)为零级条纹处的相干度；(5)、用泰勒级数将γce(τ)和γco(τ)展开，得到Kco、Kce与γce(φ)、γco(φ)的关系式：2γce(φ)＝1-Kce·φγco(φ)＝Kco·φ其中：φ为两束反向传播光波之间的相位差，φ与时间延迟τ的关系为：Kce为零级条纹附近光谱对称部分次相干峰相干度衰减的参数，取值越大，光谱的谱宽越大；Kco为零极条纹附近光谱非对称部分相干度大小的参数，表征光谱的非对称度，取值越大，光谱的非对称性越大。2.根据权利要求1所述的评估光纤陀螺用超荧光掺铒光纤光源光谱非对称度的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，中心频率的选取使最小。3.根据权利要求1所述的评估光纤陀螺用超荧光掺铒光纤光源光谱非对称度的方法，其特征在于：干涉光的强度I与γce(τ)、γco(τ)的关系表达式如下：其中：Io为光纤陀螺仪输入光强度的大小，τ为时间延迟。4.根据权利要求3所述的评估光纤陀螺用超荧光掺铒光纤光源光谱非对称度的方法，其特征在于：与对称谱的情形相比，表达式中多出了一个附加项由于存在着这个附加项，条纹调制的零交叉点失去了余弦项的等周期性。5.根据权利要求1所述的评估光纤陀螺用超荧光掺铒光纤光源光谱非对称度的方法，其特征在于：所述步骤(5)中时间延迟τ取值较小，为零极条纹附近四个条纹内，即零极条纹左侧两个条纹及右侧两个条纹区域内。2CN106546266A权利要求书2/2页6.根据权利要求1所述的评估光纤陀螺用超荧光掺铒光纤光源光谱非对称度的方法，其特征在于：所述步骤(5)中的Kco若小于规定的非对称度基准值，则光谱满足要求，否则光谱不满足要求。3CN106546266A说明书1/5页评估光纤陀螺用超荧光掺铒光纤光源光谱非对称度的方法技术领域[0001]本发明涉及一种评估光纤陀螺用宽带超荧光掺铒光纤光源光谱非对称度的方法。背景技术[0002]与传统的光纤陀螺相比，高精度光纤陀螺在光路设计上的突出特征是采用了宽带超荧光掺铒光纤光源。但是超荧光掺铒光纤光源是利用掺铒光纤中Er3+离子在泵浦光的作用下产生放大的自发辐射而实现的，通常情况下是一个非对称的光谱。这种非对称宽谱光源使得陀螺的响应函数曲线与理想的单波长情况相比略有差别。单一波长的陀螺响应函数曲线是理想的余弦函数曲线，但由于实际中我们采用的是宽谱光源，故实际的响应曲线与理想的余弦函数有一定的偏差。这种偏差将会对陀螺实际工作点的光功率产生一定的影响，从而使解调出的信号发生一定的偏差。另外由于非对称性光谱展宽还会造成“四态调制”方波信号误差，主要由光谱的不对称部