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申请/专利权人：广东富思精仪科技有限责任公司

摘要：本发明提供一种光纤陀螺核心光路的偏振特性测试方法。基于白光干涉原理，对光纤陀螺核心光路整体进行两次测试：第一次测试针对Sagnac干涉仪外部的光纤与器件，第二次测试针对Sagnac干涉仪环路内部的光纤；通过分析两次测试结果中一阶和二阶串扰信息，判断光纤陀螺核心光路内是否存在故障与高串扰点，估算其数量并将其定位至某段光纤或某一器件，同时得到光纤陀螺核心光路中光纤、器件、熔接点、耦合点的偏振特性。该测试方法、所用光路模块简单；无需进行开环测试，无需各段光纤的长度信息，适用面广；测试结果中无杂散峰，信号峰易识别；适用于光纤陀螺核心光路的生产与装配检测，对光纤陀螺的故障排除、精度提升具有一定意义。

主权项：1.一种光纤陀螺核心光路的偏振特性测试方法，其特征在于：所述的偏振特性测试装置包括待测光纤陀螺核心光路模块（2）与测试光路模块（3）等两个部分，其中，测试光路模块（3）包括白光相干域偏振测量仪（31）与光路转接模块（32）两个部分；所述的偏振特性测试方法基于白光干涉原理，对光纤陀螺核心光路整体进行两次测试：第一次测试针对Sagnac干涉仪外部的光纤与器件，包括保偏光纤耦合器（203）的保偏光纤耦合器第一尾纤（203a）、保偏光纤耦合器第二尾纤（203b）、保偏光纤耦合器第三尾纤（203c）、Y波导第一尾纤（206a）；第二次测试针对Sagnac干涉仪环路内部的光纤，包括Y波导第二尾纤（206b）与Y波导第三尾纤（206c）、光纤敏感环（211）；通过分析两次测试结果中一阶和二阶串扰信息，判断光纤陀螺核心光路内是否存在故障与高串扰点，估算其数量并将其定位至某段光纤或某一器件，同时得到光纤陀螺核心光路中光纤、器件、熔接点、耦合点的偏振特性；该方法包括以下步骤：步骤一101：第一次测试待测光纤陀螺核心光路模块（2）与光路转接模块（32）的连接，将待测光纤陀螺核心光路模块的保偏光纤耦合器第一输入端（201）与白光相干域偏振测量仪OUT端口（312）连接、保偏光纤耦合器第二输入端（202）与光路转接模块（32）的第一端口（324）熔接，熔接时对轴角度为0°，并且45°光纤起偏器第一尾纤（322a）的光程差，需大于光源纹波的光程差，即SRipple＜Δnf×lPOL，式中Δnf代表线性双折射，lPOL代表45°光纤起偏器第一尾纤（322a）的长度；同时，将光路转接模块（32）中的1×2单模光开关（321）拨至1状态；步骤二（102）：在步骤一（101）的光路上进行第一次测试，启动白光相干域偏振测量仪（311），对光纤陀螺核心光路进行第一次测试，所设定的光程扫描范围应大于Δnf×lPOL+l203b+l203a+lEF，式中lEF、l203a、l203b和l203c分别表示Y波导第一尾纤（206a）、保偏光纤耦合器第一尾纤（203a）、保偏光纤耦合器第二尾纤（203b）、保偏光纤耦合器第三尾纤（203c）的长度（lEF、l203a、l203b和l203c只需要大致估算即可）；测试完成后，使用软件对测试结果进行色散补偿与归一化，并保存软件处理后的测试数据，识别测试结果中的一阶串扰峰信息依次为（X1,α1），（X2,α2）…（Xm,αm）；步骤三（103）：对步骤二（102）得到的第一次测试的数据进行解算，由光程追踪法计算出Sagnac干涉仪外部熔接点与器件一阶偏振串扰的理论光程差。保偏光纤耦合器第二尾纤（203b）与45°光纤起偏器第一尾纤（322a）熔接点的光程差为SPOL=Δnf×lPOL（该熔接点不属于光纤陀螺核心光路中的熔接点），保偏光纤耦合器（203）的光程差为SCoupler=Δnf×l203b+lPOL，F耦合点（204）的光程差为SF=Δnf×l203a+l203b+lPOL，E耦合点（205）的光程差为SE=Δnf×lEF+l203a+l203b+lPOL，其中Δnf是保偏光纤的线性双折射；当测试结果中一阶峰数量m=4时，按光程由小到大，一阶峰的含义分别为：保偏光纤耦合器第二尾纤（203b）与45°光纤起偏器第一尾纤（322a）的熔接点→保偏光纤耦合器（203）→F耦合点（204）→E耦合点（205）；若一阶峰数量m＞4，说明从Y波导（206）至45°光纤起偏器（322）之间的光路存在额外的高串扰点，可认为光路不合格，光路内高串扰点数量为m-4；此时，若已知各段光纤长度，可以依据上述式子精确定位高串扰点；步骤四（104）：在步骤一（101）中的光路上进行第二次测试待测光纤陀螺核心光路模块（2）与光路转接模块（32）的连接，断开保偏光纤耦合器第二输入端（202）与第一端口（324）的连接，并将保偏光纤耦合器第二输入端（202）与第二端口（323）熔接，同时将光路转接模块（32）中的1×2单模光开关（321）拨至2状态；步骤五（105）：在步骤四（104）中的光路上进行第二次测试，启动白光相干域偏振测量仪（311），对光纤陀螺核心光路进行第二次测试，所设定的光程扫描范围应大于Δnf×lFiber-Coil+2×lY-Waveguide，式中lFiber-Coil代表光纤敏感环（211）长度、lY-Waveguide代表Y波导（206）尾纤长度（lFiber-Coil与lY-Waveguide只需要大致估算即可）；测试完成后，使用软件对测试结果进行色散补偿与归一化，并保存软件处理后的测试数据；识别测试结果中的二阶串扰峰信息依次为（S1,ρ1），（S2,ρ2）…（Sn,ρn）；步骤六（106）：第二次测试的数据解算，讨论第二次测试结果中的二阶峰数量和位置，进而对Sagnac干涉仪环路内部熔接点，包括A耦合点（207）、B耦合点（208）、C熔接点（209）、D熔接点（210）进行解算；上述熔接点耦合点在测试结果中表现为6个二阶串扰峰，首先对A耦合点（207）和B耦合点（208）、A耦合点（207）和C熔接点（209）、B熔接点（208）和D熔接点（210）、C熔接点（209）和D熔接点（210）所形成的4个二阶进行讨论和定位：当光程范围Sn-1500~Snμm内的二阶串扰峰数量≤2时，说明各熔接点耦合点的偏振串扰较低，需要进一步判断：二阶串扰峰总数n≤2时，Sagnac干涉仪环路内部无其他高串扰点，各熔接点、耦合点串扰值非常低（仪器噪声一般值为-90dB，那么熔接点、耦合点串扰值应小于-45dB），可认为光路合格；二阶串扰峰总数n≥2时，光纤敏感环内部存在高串扰点（幅值＞-45dB），可认为光路不合格；当光程范围Sn-1500~Snμm内的二阶串扰峰数量＞2时，进入下一步判断；当光程范围Sn-1500~Snμm内的二阶串扰峰数量=3时，需要进一步判断二阶峰光程是否满足Sn-Sn-1=Sn-1-Sn-2；若满足该条件，B熔接点（208）和D熔接点（210）、与A熔接点（207）和C熔接点（209）的二阶峰发生重合，即Y波导第二尾纤（206b）与Y波导第三尾纤（206c）的长度相等，Sagnac干涉仪环路内出现对称熔接点，可认为光路不合格；若不满足该条件，说明Y波导（206）与光纤敏感环（211）的C熔接点（209）、D熔接点（210）串扰值较低（约-45dB），其对应二阶峰埋没在噪声中，该情况可继续进行后续步骤；当光程范围Sn-1500~Snμm内的二阶串扰峰数量＞3时，进入下一步判断；当光程范围Sn-1500~Snμm内的二阶串扰峰数量=4时，可直接进入下一步，对Sagnac干涉仪环路内部熔接点和耦合点进行解算；当光程范围Sn-1500~Snμm内的二阶串扰峰数量＞4时，Y波导（206）尾纤存在高串扰点（幅值＞-45dB），可认为光路不合格；上述的光程范围是依据Y波导（206）尾纤长度进行确定的，若Y波导（206）两分支的尾纤长度均小于am，尾纤线性双折射为Δnf，那么光程范围是Sn-2a×Δnf×106~Snμm；在上文中a取一般值1.5m，线性双折射Δnf=5×10-4；定位A熔接点（207）和D熔接点（210）、B熔接点（208）和C熔接点（209）所形成的2个二阶；根据光程追踪法可知，上述2个二阶峰对应的理论光程差分别为（Sn-Sn-1）和（Sn-Sn-2），其含义与二阶峰（Sn-1,ρn-1）、（Sn-2,ρn-2）的含义相对应；由理论光程差在测试结果中确定上述2个二阶峰；根据所确定的二阶峰之间的光程和幅值关系，计算Sagnac干涉仪环路内部A熔接点（207）、B熔接点（208）、C熔接点（209）、D熔接点（210）的偏振串扰及其所在位置（SA,ρA）、（SB,ρB）、（SC,ρC）、（SD,ρD）；步骤七（107）：通过步骤三（103）和步骤六（106）中得到的Sagnac干涉仪环路内部外部熔接点耦合点偏振串扰数据，判断二阶串扰峰数量是否满足n≤6；若满足该条件，说明Sagnac干涉仪环路内部无其他高串扰点，可认为光路合格；若不满足上述条件，说明光纤敏感环（211）内存在高串扰点（幅值＞-45dB），光路不合格；此时，光纤敏感环（211）内的高串扰点数量x可用式子进行估计。

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