本发明属于光纤陀螺的，尤其是涉及一种温度性能高的光纤环圈的制作方法及光纤陀螺。
背景技术：
1、光纤陀螺作为新型的光学陀螺仪表，具有可靠性高、耐冲击振动、寿命长、启动速度快等优点，已被广泛的应用于多个军用及民用领域中。但当光纤陀螺工作环境的温度发生变化时，在光纤陀螺核心部件光纤环形传感器（简称：光纤环圈）中将产生热致非互易性相位噪声，即shupe误差。这种误差与光纤陀螺感知地球转速的sagnac效应无法区分，严重降低了光纤陀螺的实际探测精度。现国内外对光纤环形传感器的此种传热性能进行了大量的理论研究，分别利用四极对称绕法、八极对称绕法及十六极对称绕法对光纤环圈进行绕制，以降低光纤环圈的温度误差，且这些绕制方案全部于国内外申请了相关的专利，但即使采用现有最为优化的十六极对称绕制方案（united states patent，us005475774），光纤环圈中残余的温度误差仍然很大，严重影响高精度光纤陀螺的温度性能。因此需要进一步优化设计降低光纤环圈温度误差。新型的反谐振式空芯光子晶体光纤由于其特殊的纤芯结构，使得光在空气中进行传播，较传统的保偏光纤，光在石英纤芯中传播，其温度敏感性会降低1-2个数量级，有低温度敏感性、高单模性、低损耗、低背向散射的特点，缺点是其抗弯曲能力较传统的保偏光纤差，小曲率半径下弯曲损耗会急剧增加，还可能导致小曲率半径下的光纤微结构损伤，无法满足在小曲率半径下，绕制光纤环圈的要求。为利用反谐振式空芯光子晶体光纤超低的温度敏感性，必须克服其在小曲率半径下环圈绕制引入的弯曲损耗及微结构损伤对光纤的影响。
技术实现思路
1、本发明要解决的问题是提供一种温度性能高的光纤环圈的制作方法及光纤陀螺，采用保偏光纤弯曲半径可以做到很小的优点，解决现阶段空芯反谐振光子晶体光纤虽然温度性能好，但是弯曲损耗很大，无法绕制小体积光纤环圈的问题，进一步解决了空芯反谐振光子晶体光纤和保偏光纤这两种光纤结合的技术障碍。这个优点具体是采用保偏光纤弯曲半径可以做到很小的优点，解决现阶段空芯反谐振光纤虽然温度性能好，但是弯曲损耗很大，无法绕制小体积光纤环圈的问题。
2、为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。
3、一种温度性能高的光纤环圈的制作方法，包括以下步骤：
4、s1：将空芯反谐振光子晶体光纤与保偏光纤通过直接耦合连接成为组成式光纤，保偏光纤位于所述组成式光纤的中部，所述空芯反谐振光子晶体光纤位于比所述保偏光纤所在的所述组成式光纤的中部更外侧的部位；
5、s2：将所述组成式光纤绕制成为光纤环圈，所述组成式光纤的几何长度中点作为绕制的起始点，将所述组成式光纤绕制成为所述光纤环圈。
6、根据本发明提供的一种温度性能高的光纤环圈的制作方法，所述s1中，所述空芯反谐振光子晶体光纤位于所述组成式光纤的两侧。
7、根据本发明提供的一种温度性能高的光纤环圈的制作方法，所述s1中，所述保偏光纤的几何长度中点与所述组成式光纤的几何长度中点重合，所述组成式光纤的两侧的所述空芯反谐振光子晶体光纤的长度相等。
8、根据本发明提供的一种温度性能高的光纤环圈的制作方法，利用所述光纤环圈的光纤陀螺的温度误差的计算式为：
9、，
10、其中，为利用所述光纤环圈的光纤陀螺的温度误差，为整个所述光纤环圈的平均直径，为所述组成式光纤的总长度，为所述保偏光纤的纤芯折射率，为所述保偏光纤的折射率随温度变化率，为所述空芯反谐振光子晶体光纤的纤芯折射率，为所述空芯反谐振光子晶体光纤的折射率随温度变化率，为第匝所述组成式光纤感受的环境温度变化率，为第匝所述组成式光纤对应的位置因子，为包括所述空芯反谐振光子晶体光纤和保偏光纤在内的所述组成式光纤在所述光纤环圈的径向上的层数，为所述保偏光纤在所述光纤环圈的径向上的层数，为所述光纤环圈在所述光纤环圈的轴向上的高度，为所述保偏光纤的直径，也是所述空芯反谐振光子晶体光纤的直径。
11、根据本发明提供的一种温度性能高的光纤环圈的制作方法，所述s1之前还有s0：
12、s0：通过算出的等于4的倍，如果为大于或等于1的正整数，，计算保偏光纤的长度的计算式为：
13、，
14、其中，为所述光纤环圈在所述光纤环圈的轴向上的高度，为所述保偏光纤的直径，也是所述空芯反谐振光子晶体光纤的直径，为圆周率，为光纤环圈的内半径，为所述空芯反谐振光子晶体光纤能保证正常弯曲损耗下的最小可弯曲半径，为所述保偏光纤在光纤环圈的径向上的最小层数。
15、根据本发明提供的一种温度性能高的光纤环圈的制作方法，所述s1之前还有s0：
16、s0：通过算出的等于4的倍，如果为大于1的小数，找出最接近的正整数，用再乘以4得到，，计算保偏光纤的长度的计算式为：，
17、为所述光纤环圈在光纤环圈的轴向上的高度，为所述保偏光纤的直径，也是所述空芯反谐振光子晶体光纤的直径，为圆周率，为光纤环圈的内半径，为所述空芯反谐振光子晶体光纤能保证正常弯曲损耗下的最小可弯曲半径，为所述保偏光纤在光纤环圈的径向上的最小层数。
18、根据本发明提供的一种温度性能高的光纤环圈的制作方法，s0还包括：计算所述空芯反谐振光子晶体光纤的长度，计算式为：，其中，为组成式光纤的总长度。
19、根据本发明提供的一种温度性能高的光纤环圈的制作方法，所述小于或等于，所述为光纤环圈的内径最小以及高度最大时的组成式光纤的总长度。
20、根据本发明提供的一种温度性能高的光纤环圈的制作方法，为4的整数倍，且大于。
21、本发明还提供一种光纤陀螺，包括前方所述的一种温度性能高的光纤环圈的制作方法制作的光纤环圈。
22、本发明的有益效果如下：
23、1）s1：将空芯反谐振光子晶体光纤与保偏光纤通过直接耦合连接成为组成式光纤，s2：将组成式光纤绕制成为光纤环圈，这样可以同时利用空芯反谐振光子晶体光纤和保偏光纤这两种光纤在光纤陀螺的温度性能上的优点，提升了光纤环圈的温度性能，进一步提高了光纤陀螺的温度性能。
24、2）s1中，空芯反谐振光子晶体光纤位于比保偏光纤所在的组成式光纤的中部更外侧的部位，s2中，组成式光纤的几何长度中点作为绕制的起始点，将组成式光纤绕制成为光纤环圈。空芯反谐振光子晶体光纤绕制过程中，曲率半径较大，这样解决了单独采用空芯反谐振光子晶体光纤在小曲率半径下过大的弯曲损耗的难题，还解决了小曲率半径下的光纤微结构损伤的难题，减小了空芯反谐振光子晶体光纤在绕制过程中的弯曲损耗，更有利于空芯反谐振光子晶体光纤完成环圈绕制，充分利用了空芯反谐振光子晶体光纤的对温度误差的抑制作用。
25、3）光纤环圈中，越靠近外侧的光纤，位置因子越大，更容易受到外界温度场的影响，s1中，空芯反谐振光子晶体光纤位于组成式光纤的两侧，绕制而成的光纤环圈中，空芯反谐振光子晶体光纤位于光纤环圈的最外侧，直接利用了空芯反谐振光子晶体光纤的超低温度敏感性，直接降低光纤环圈的温度误差。
26、4）利用所述光纤环圈的光纤陀螺的温度误差的计算式为：
27、，
28、采用本方式的光纤陀螺温度性能会有大幅提升。
29、5）s0：通过算出的等于4的倍，如果为大于或等于1的正整数，，计算保偏光纤2的长度的计算式为：
30、，
31、这样，与保偏光纤通过直接耦合连接的空芯反谐振光子晶体光纤最靠近保偏光纤的部分也能保证正常弯曲损耗，这样减小了小曲率半径下绕制引入的弯曲损耗及微结构损伤对空芯反谐振光子晶体光纤的影响，进一步更有利于空芯反谐振光子晶体光纤完成环圈绕制，进一步充分利用了空芯反谐振光子晶体光纤的对温度误差的抑制作用。
32、这样还可以采用对称绕制，更好的保障光纤环圈的处在光纤环圈的同一层的每一匝光纤都是保偏光纤或者都是空芯反谐振光子晶体光纤，避免了处在光纤环圈的同一层的某一匝光纤中既有保偏光纤又有空芯反谐振光子晶体光纤的情形，从而保证处在光纤环圈的同一层的某一匝光纤中只有保偏光纤或只有空芯反谐振光子晶体光纤，提高了光纤环圈的互易性，提高了光纤环圈的温度性能。
33、6）s0：通过算出的等于4的倍，如果为大于1的小数，找出最接近的正整数，用再乘以4得到，，计算保偏光纤2的长度的计算式为：，
34、这样可以采用对称绕制，更好的保障光纤环圈的处在光纤环圈的同一层的每一匝光纤都是保偏光纤或者都是空芯反谐振光子晶体光纤，避免了处在光纤环圈的同一层的某一匝光纤中既有保偏光纤又有空芯反谐振光子晶体光纤的情形，从而保证处在光纤环圈的同一层的某一匝光纤中只有保偏光纤或只有空芯反谐振光子晶体光纤，提高了光纤环圈的互易性，提高了光纤环圈的温度性能。