Кольцевой волоконно-оптический интерферометр

 

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 обработки сигнала. I ил. с СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (И1

А1 (511 G 01 В 9/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ф р(5» гич.:1 е р l! i ll ë » 1 1 J

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ д ц

К А BTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2!) 39642!4/24-28 (22) 14,10,85 (46) О?.07.87. Бюл. Ф 25 (72) В.К ° Сахаров (53) 531.7)7(088.8) (56) Патент Великобритании Р 2049172, кл. G 01 P 3/36, 1980. (54) КОЛЬЦЕВОЙ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ

ИНТЕРФЕРОМЕТР (57) 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 световод

8, оптически сопряженный со световодами 3, 4 оптическими ответвителями

5 — 7, активный элемент 9, фазовый модулятор 10 и схему обработки сигнала. Импульс излучения излучателя 1

l приводит к непрерывной циркуляции двух световых цугов в кольцевом световоде 8. Активный элемент усиливают световые циркулирующие импульсы. Вывод излучения к фотодетектору 2 производится непрерывно в процессе циркуляции волн. Фазовый модулятор !О осуществляет фаэовую модуляцию одного из выводимых пучков. Измерение сигнала сводится к синхронной демодуляции, осуществляемой в схеме обработки сигнала. 1 ил.

13? 20

Изобретение относится к оптическим интерферометрам и может быть использовано в качестве чувствительного элемента оптического гироскопа.

Цель изобретения — уменьшение габаритов и расширение диапазона измерения эа счет Голее чувствительного измерения углового вращения.

На чертеже представлена схема интерферометра. 10

Интерферометр содержит излучатель

1, фотодетектор 2, входной 3 и выходной 4 световоды, оптические ответвители 5 — 7, кольцевой замкнутый световод 8, выполненный в виде многовит- 15 ковой катушки, активный элемент 9, фазовый модулятор 10, последовательно соединенные источник ll питания излучателя, импульсный трехканальный генератор 12, синхронный детектор !3 20 и индикатор 14, генератор 15 гармонических колебаний, источник 16 питания активного элемента.

Оптические ответвители 5 — 7 сопрягают входной и выходной световоды 3 и 4 и каждый из световбдов 3

4 — с кольцевым световодом 8. Активный элемент установлен в разрыве замкнутого кольцевого световода. Излучатель 1 и фотодетектор 2 оптически со-30 прягаются входным к выходными свето— водами 3 и 4. Излучатель 1 соединен с выходом источника 11 питания излучателя, активный элемент 9 соединен, с выходом источника 16 питания актив- 35 ного элемента, выход фотодетектора

2 соединен с первым входом синхронного детектора 13, с вторым входом корого связан выход генератора 15 гармонических колебаний, вход которого 40 соединен с вторым выходом импульсного трехканального генератора 12. Третий выход импульсного трехканального генератора 12 связан с входом источника 16 питания активного элемента. 4g

Фазовый модулятор 10 соединен с выходом генератора 15 гармонических колебаний.

Интерферометр работает .следующим образом. 50

Импульс излучения от излучателя

1 длительностью . „(Т, где Т = — I.n/Ñ, L — длина материала светово— дов, n — показатель преломления материала световодов, с помощью входно- 55 го и выходного снетоводов 3 и 4 и оптических o7ветвителей 5 — 7 расщепляется на две волны и .вводится в кольпевой световод 8 в противополож84 г ных направлениях. Далее в кольцевом световоде 8 начинается циркуляция двух световых цугов, длительностью навстречу друг другу. Фазовый модулятор 10 при вводе излучения в контур не воздействует на свет. Далее начинается многократная циркуляция обеих введенных в кольцевой световод волн в прЬтивоположных направлениях.

В это время происходит накопление саньякояского сигнала и его обработка для регистрации ° Активный элемент

9, являющийся усилителем для световых циркулирующих импульсов, восполняет потери и позволяет осуществлять циркуляцию в течение длительного времени, С каждым HQRblM проходом обеих волн по кольцу в противоположных направлениях разность фаз (саньяковский сигнал) возрастает и после N проходов составляет q (N) = Ху, где у — 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 выводимых пучков и включается после ввода излучения в контур. Измерение сигнала сводится к синхронной демодуляции фототока с помощью синхродетектора 13. Индикатор 14 служит для вывода информации.

Время циркуляции ИТ 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 синхродетектора 13 подается на импульс.ный трехканальный генератор !2, 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 габаритовинтерферометра, так как уменьшая, радиус катушки (габариты интерферометра), следует увеличить время интегрирования сигнала NT и сохранить тем самым требуемую чувствительность, Составитель О. Несова

Редактор А. Сабо Техред Л.Сердюкова Корректор И. Муска

Тираж 677 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2852/35

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

3 13220

Формула изобретения

Кольцевой волоконно-оптический интерферометр, содержащий излучатель, фотодетектор, замкнутый кольцевой световод, выполненный в виде многовитковой катушки, входной и выходной световоды, предназначенные для оптического сопряжения излучателя и фотодетектора с кольцевым световодом, 10 оптические ответвители, предназначенные для оптического сопряжения соответственно входного и выходного световодов и каждого из световодов с кольцевым световодом, фазовый модуля- 15 тор, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с цельи расширения диапазона измерения и уменьшения габаритов интерферометра, он снабжен активным элементом, введенным в кольцевой свето- 2р вод, последовательно соединенными ис84 4 точником питания излучателя, импульсным 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 соединен с выходом фотоприемника, выходы источника питания излучателя и источника питания активного элемента соединены соответственно с излучателем и активным элементом, а фазовый моду-. лятор установлен на одном из световодов.