Кольцевой волоконно-оптический интерферометр Советский патент 1987 года по МПК G01B9/02 

Изобретение относится к оптическим интерферометрам и может быть ис- пользов ано в качестве чувствительного элемента оптического гироскопа.

Цель изобретения - уменьшение га- баритов и расширение диапазона измерения за счет более чувствительного измерения углового вращения.

На чертеже представлена схема интерферометра.

Интерферометр содержттт излучатель 1, фотодетектор 2, входной 3 и выходной 4 световоды, оптические ответви- тели 5-7, кольцевой замкнутый световод 8, выполненный в виде многовитковой катушки, активный элемент 9, фазовый модулятор 10, последовательно соединенные источник 11 питания излучателя, импульсный трехканальный генератор 12, синхронный детектор 13 и индикатор 14, генератор 15 гармонических колебаний, источник 16 питания активного элемента.

Оптические ответвители 5-7 сопрягают входной и выходной светово- ды 3 и 4 и каждый из световодов 3 и 4 - с кольцевым световодом 8. Активный элемент-установлен в разрыве замкнутого кольцевого световода. Излучатель 1 и фотодетектор 2 оптически со прягаются входным к выходными световодами 3 и 4. Излучатель 1 соединен с выходом источника 11 питания излучателя, активный элемент 9 соединен ,с выходом источника 16 питания актив ного элемента, выход фотодетектора 2 соединен с первым входом синхронного детектора 13, с вторым входом ко- роге связан выход генератора 15 гармонических колебаний, вход которого соединен с вторым выходом импульсного трехканального генератора 12. Тре тий выход импульсного трехканального генератора 12 связан с входом источника 16 питания активного элемента. Фазовый модулятор 0 соединен с выходом генератора 15 гармонических колебаний.

Интерферометр работает -следуюпщм образом.

Импульс излучения от излучателя 1 длительностью i Т, где Т Ijn/C, L - длина материала световодов, п - показатель преломления материала световодов, с помощью входно го и выходного снетоводов 3 и 4 и оптических отнетвителей 5-7 расщепляется на две волны и .вводится в кольпевой световод 8 в противоположных направлениях. Далее в кольцевом световоде 8 начинается циркуляция двух световых цугов, длительностью f навстречу друг другу. Фазовый модулятор 10 при вводе излучения в контур не воздействует на свет. Далее начинается многократная циркуляция обеих йведенных в кольцевой световод волн в противоположных направлениях. В это время происходит накоплер ие саньяковского сигнала и его обработка для регистрации. Активный элемент 9, ЯВЛЯЮ1ЧИЙСЯ усилителем для световых циркулирующих импульсов, восполняет потери и позволяет осуществлять циркуляцию в течение длительного времени. С каждым новым проходом обеих волн по кольцу в противоположных направлениях разность фаз (саньяков- ский сигнал) возрастает и после N проходов составляет tf (N) NV , где Lf - саньяковский сигнал, накопленный в результате однократного пробега света по контуру.

Вывод излучения к фотодетектору 2 производится непрерывно в процессе циркуляции волн. Модулятор 10 осуществляет фазовую модуляцию одного из выводи1 1ых пучков и включается после ввода излучения в контур. Измерение сигнала -сводится к синхронной демодуляции фототока с помощью синхро- детектора 13. Индикатор 14 служит для вывода информации.

Бремя циркуляции NT является временем интегрирования в синхронном Детекторе 13 и определяется;автоматически по моменту достижения сигнала на выходе синхродетектора 13 некоторого заранее установленного уровня, превышающего шумовой фон. В этот момент сигнал с сикхродетектора 13 подается на импульсный трехканальный генератор 12, в результате чего отключается напряжение питания активного элемента 9, прекращается процесс циркуляции света в контуре. Система приводится в состояние готовности для нового импульсного цикла работы.

Увеличение предельной чувствительности означает также увеличение диапазона измерения угловых скоростей вращения и возможность уменьшения габаритов интерферометра, так как уменьшая .радиус катуижи (габариты интерферометра), следует увеличить время интегрирования сигнала NT и сохранить тем самым требуемую чувствительность,

Формула и

3

3 об

р е т е н и я

Кольцевой волоконно-оптический интерферометр, содержапшй излучатель, фотодетектор, замкнутый кольцевой световод, выполненный в виде много- витковой катушки, входной и выходной световоды, предназначенные для оптического сопряжения излучателя и фотодетектора с кольцевым 1 световодом, оптические ответвители, предназначенные для оптического сопряжения соот- ветственно входного и выходного световодов и каждого из световодов с

кольдевым .световодом, фазовый модуля-J5 выходом фотоприемника, выходы тор, отличающийся тем, что, с цепью расширения диапазона измерения и уменьшения габаритов интерферометра, он снабжен активным элементом, введенным в кольцевой свето- 20 вод, последовательно соединенными исисточника питания излучателя и источ ника питания активного элемента соединены соответственно с излучателем и активным элементом, а фазовый моду лятор установлен на одном из светово дов.

Редактор А. Сабо Заказ 2852/35

Составитель О. Несова Техред Л.Сердюкова

Корректор И

Тираж 677Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1322084

точником питания излучателя, импульс- HbfM трехканальным генератором, синхронным детектором и индикатором, источником питания активного элемента, генератором гармонических колебаний, второй и третий выходы импульсного трехканального генератора соединены соответственно с входами генератора гармонических колебаний и источника питания активного элемента, выход ге- нератора гармонических колебаний связан с первым входом синхронного детектора и с фазовым модулятором, второй вход синхронного детектора соеди выходом фотоприемника, выходы

источника питания излучателя и источника питания активного элемента соединены соответственно с излучателем и активным элементом, а фазовый модулятор установлен на одном из световодов.

Корректор И. Муска

Изобретение относится к оптическим интерферометрам и может быть использовано в качестве чувствительного элемента оптического гироскопа. Цель изобретения - уменьшение габаритов и расширение диапазона измерения за счет более чувствительного измерения углового вращения.Кольцевой волоконно-оптический интерферометр содержит излучатель 1 и фотодетектор 2, оптически сопряженные через входной и выходной световоды 3 и 4, кольцевой сЬетовод 8, оптически сопряженный со световодами 3, 4 оптическими ответвителями 5-7, активный элемент 9, фазовый модулятор 10 и схему обработки сигнала. Импульс излучения излзгчателя I приводит к непрерывной циркуляции -- двух световых цугов в кольцевом световоде 8. Активный элемент усиливают световые циркулирующие импульсы. Вывод излучения к фотодетектору 2 производится непрерьгоно в процессе циркуляции волн. Фазовый модулятор 10 осуществляет фазовую модуляцию одного из выводимых пучков. Измерение , сигнала сводится к синхронной демодуляции, осуществляемой в схеме обра- ботки сигнала. I ил. с СЛ