(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202211059471.0 (22)申请日 2022.09.01 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115127535 A (43)申请公布日 2022.09.30 (73)专利权人 中国船舶重 工集团公司第七0七 研究所 地址 300130 天津市红桥区丁字沽一 号路 268号 (72)发明人 梁鹄　赵坤　姚琪　王彬　于杰　 (74)专利代理 机构 天津展誉 专利代理有限公司 12221 专利代理师 刘红春 (51)Int.Cl. G01C 19/72(2006.01)G01D 21/02(2006.01) (56)对比文件 CN 111129923 A,2020.0 5.08 CN 110308516 A,2019.10.08 CN 10162 9825 A,2010.01.20 CN 1013824 41 A,2009.03.11 CN 101008569 A,2007.08.01 CN 101261 127 A,20 08.09.10 CN 113465878 A,2021.10.01 EP 3772656 A1,2021.02.10 US 2011019198 A1,201 1.01.27 CN 110519043 A,2019.1 1.29 李茂春.空芯微结构光纤陀螺性能提升分析 与验证. 《中国惯性 技术学报》 .2021, 审查员 安然 (54)发明名称 基于模分复用的光纤陀螺及其精度提升方 法 (57)摘要 本发明涉及光纤陀螺应用技术领域， 提供一 种基于模分复用的光纤陀螺及其精度提升方法。 该基于模分复用的光纤陀螺， 包括光源发生单 元， 用以输出基模光和高阶模光； 第一传感单元 包括第一耦合子单元和第一光纤环圈， 第一耦合 子单元用以接收基模光， 并对基模光进行耦合处 理； 第二传感单元包括第二耦合子单元和第二光 纤环圈， 第二耦合子单元用以接收高阶模光， 并 对高阶模光进行耦合处理； 第一光纤环圈和第二 光纤环圈用以同步测量温度和角速率。 本发明实 现抑制温度等噪声因素对陀螺输出的影 响， 以解 决复杂温度环 境下光纤陀螺的精度受限问题， 满 足高精度长航时惯性 导航系统应用需求。 权利要求书2页 说明书9页 附图4页 CN 115127535 B 2022.11.04 CN 115127535 B 1.一种基于模分复用的光纤陀螺， 其特 征在于， 包括： 光源发生单 元， 所述光源发生单 元用以输出基模光和高阶模光； 第一传感单元， 包括第一耦合子单元和第一光纤环圈， 所述第一耦合子单元与所述光 源发生单元的第一输出端连接， 用以接收基模光， 并对基模光进 行耦合处理， 所述第一光纤 环圈与所述第一耦合子单 元连接； 第二传感单元， 包括第二耦合子单元和第二光纤环圈， 所述第二耦合子单元与所述光 源发生单元的第二输出端连接， 用以接收高阶模光， 并对高阶模光进 行耦合处理， 所述第二 光纤环圈与所述第二耦合子单 元连接； 其中， 所述第一 光纤环圈和所述第二 光纤环圈用以同步测量温度和角速率。 2.根据权利要求1所述的基于模分复用的光纤陀螺， 其特征在于， 所述光源发生单元包 括宽谱光源和模式选择耦合器， 所述宽谱光源的输出端与所述模式选择耦合器的输入端连 接， 用以向所述模式选择耦合器输出基模光， 所述模式选择耦合器用以将部分基模光耦合 转化为高阶模光。 3.根据权利要求2所述的基于模分复用的光纤陀螺， 其特征在于， 所述模式选择耦合器 包括少模光纤和单模光纤， 所述单模光纤与所述少模光纤熔融拉锥连接， 所述单模光纤的 输入端与所述宽谱光源连接， 所述单模光纤的输出端与所述第一耦合子单元连接， 所述少 模光纤的输出端与所述第二耦合子单 元连接。 4.根据权利要求1所述的基于模分复用的光纤陀螺， 其特征在于， 所述第 一耦合子单元 包括第一保偏光纤耦合器和第一Y波导， 所述第一保偏光纤耦合器的输入端与所述光源发 生单元连接， 用以耦合基模光， 所述第一Y波导的输入端与所述第一保偏光纤耦合器的输出 端连接， 用以传输和调制基模光， 所述第一Y波导与所述第一 光纤环圈连接 。 5.根据权利要求1所述的基于模分复用的光纤陀螺， 其特征在于， 所述第 二耦合子单元 包括第二保偏光纤耦合器和第二Y波导， 所述第二保偏光纤耦合器的输入端与所述光源发 生单元连接， 用以耦合高阶模光， 所述第二Y波导的输入端与所述第二保偏光纤耦合器的输 出端连接， 用以传输和调制高阶模光， 所述第二Y波导与所述第二 光纤环圈连接 。 6.根据权利要求5所述的基于模分复用的光纤陀螺， 其特征在于， 所述第 二保偏光纤耦 合器包括第一少模光纤和 第二少模光纤， 所述第一少模光纤和所述第二少模光纤熔融拉锥 连接； 或， 所述第二保偏光纤耦合器包括第一多模光纤和第二多模光纤， 所述第一多模光纤 与所述第二多模光纤熔融拉锥连接 。 7.根据权利要求5所述的基于模分复用的光纤陀螺， 其特征在于， 所述第 二保偏光纤耦 合器的输入端和输出端的耦合比为5 0:50。 8.一种如权利要求1至7任一项所述的基于模分复用的光纤陀螺的精度提升方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S10、 基于模分复用原 理， 调控模式选择耦合器 中的少模光纤和单模光纤的熔融度以及 直径参数， 以调整模式选择耦合器的工作带宽和高阶模式耦合效率； S20、 调控第 二保偏光纤耦合器 中的两根光纤的熔融度， 以实现第 二保偏光纤耦合器的 输入端和输入端的耦合比为5 0:50； S30、 采用少模光纤或多模光纤制备第二 光纤环圈；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115127535 B 2S40、 对光纤陀螺进行温度性能测试， 建立二维传感矩阵， 并消除外界温度变化对光纤 陀螺精度的影响。 9.根据权利要求8所述的基于模分复用的光纤陀螺的精度提升方法， 其特征在于， 还包 括如下步骤： S11、 通过模式选择耦合器利用相位匹配方法对部分基模光进行耦合， 并输出基模光和 高阶模光。 10.根据权利要求8所述的基于模分复用的光纤陀螺的精度提升方法， 其特征在于， 所 述S40步骤中， 建立 二维传感矩阵具体包括： 基于模分复用原理， 建立基模光和高阶模光的有效折射率和角速率随温度变化的二维 矩阵， 对二维矩阵解调， 获得光纤陀螺零偏稳定性曲线。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115127535 B 3