一种光纤陀螺仪用Y波导集成光学器件测试筛选系统的制作方法

本发明涉及光纤传感，具体为一种光纤陀螺仪用y波导集成光学器件测试筛选系统。

背景技术：

1、光纤陀螺中所用的y波导集成光学器件(以下简称y波导器件)是指含有y形分束器、偏振器和相位调制器功能的波导器件，该器件将光纤陀螺多个功能元件集成制作在同一个芯片上，减小了体积、减少了连接点、增加了可靠性并降低了成本。y波导器件的应用对光纤陀螺带来的好处包括：实现了宽带高速相位调制器的功能，使光纤陀螺可以实现高效的相位调制和闭环控制方案；具有很高的芯片偏振消光比，在光纤陀螺中发挥起偏器和检偏器作用，这对于光纤陀螺的性能提升和稳定性至关重要。因此，y波导器件也成为国内外各种高性能数字闭环光纤陀螺产品的核心器件。

2、但是，y波导器件研制生产技术工艺继承自光纤通信领域，采用的指标评价体系偏向于传统的高频载波和数字通信应用。而在光纤陀螺应用中，y波导器件是一个彻头彻尾的模拟器件，尤其对光电响应的灵敏度、线性度要求极高。

3、目前的y波导器件指标体系主要包括：插入损耗、分束比、芯片偏振消光比、尾纤偏振串音、调制半波电压、背向反射、调制频率带宽、残余强度调制、温度性能与力学性能测试等。对于光纤陀螺来说，上述指标体系并不完备，不足以代入模型得出对应的光纤陀螺性能指标。目前的y波导器件测试体系中还缺少调制响应的稳定性及其全温变化的描述，在光纤陀螺产品设计中，如果将这些指标理想化会带来很多产品工程应用的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种光纤陀螺仪用y波导集成光学器件测试筛选系统，以光纤陀螺应用为核心，建立一套新的y波导器件测试筛选系统，重点考察y波导器件对光纤陀螺产品性能的影响，并可以检测y波导器件与光纤陀螺电参数的匹配程度，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光纤陀螺仪用y波导集成光学器件测试筛选系统，包括如下步骤：

3、(a)、y波导器件对陀螺的影响常温静态测试系统；

4、(b)、y波导器件对陀螺的影响变温测试系统；

5、(c)、y波导器件对陀螺标度因数随温度变化影响测试系统；

6、(d)、y波导器件对陀螺瞬态角冲击响应半仿真测试。

7、优选的，在常温静态测试系统中设有大理石平台，所述大理石平台的内部设置有三个腔室，分别为腔室1、腔室2和腔室3，其中所述腔室1与腔室2通过光纤连接，所述舱室1和腔室2与舱室3之间分别通过电气连接，所述舱室1包含宽谱光源、光纤耦合器和探测器，所述光纤耦合器分别与款谱光源和探测器电性连接，所述舱室2包括y波导器件和光纤环，所述y波导器件与光纤耦合器电性连接，所述y波导器件和光纤环二者构成光纤干涉仪，所述y波导器件附近安装有温度传感器，温度传感器数据可通过信号处理部分读出；舱室3中是信号处理电路，所述信号处理电路分别与探测器与y波导器件电性连接，所述信号处理电路起到信号调制、反馈控制和信号检测的功能，并可以配置光纤陀螺的通信协议，除被测y波导器件，舱室内的部件默认为验证过的成熟部件，指标均满足要求。

8、优选的，在常温静态测试系统中，将静态测试系统中的被测y波导器件及温度传感器取出放入小型tec温度试验箱的测试工装上就构成了针对y波导器件的变温测试系统，其中，除被测y波导器件，舱室内的部件默认为验证过的成熟部件，指标均满足要求。tec温度试验箱的控温范围不低于光纤陀螺的工作温度范围，可变温速率不低于0.5℃/min，根据工作温度范围控制温度试验箱进行一个温度循环工作，观察y波导器件引起的陀螺输出随其附近的温度传感器输出的变化。

9、优选的，在陀螺标度因数随温度变化影响测试系统中，需要将静态测试系统中包含3个舱室的整个测试工装放置于温控转台中，测试工装先降至工作低温并保温一段时间，再将温度逐渐升至高温，随后再进行降温，整个过程中中空转台转速输出，根据转台转速以及环境温度变化，得到实际标度因数输出随环境温度变化。对比之前的测试结果，并综合统计整个批次器件的测试结果，可以分析出被测y波导器件对陀螺标度因数的影响及变化规律。

10、优选的，在静态测试系统中，在信号处理部分配置上电一段时间后发送给被测y波导器件一个脉冲信号，其引起的系统等效转速不高于最大启动转速值，配置测试系统通信协议，低转速输入时的数据被忽略，整体输出为零，使其在数据突变时容易识别。用高速示波器的两个端口分别测试被测y波导器件的调制电极和测试系统输出端口，得到图右侧的输出，可以得到角速度冲击响应的延时以及恢复时间等指标，进而判断y波导器件的光电响应是否满足要求。

11、优选的，在进行步骤(b)、步骤(c)和步骤(d)过程中，在信息处理模块上添加反馈控制模块，提升信息处理模块与被测y波导器件的信息反馈。

12、优选的，在步骤(d)中进行y波导器件对陀螺瞬态角冲击响应半仿真测试时，系统输出之间存在延迟时间，需要提前测量角冲击相应延迟时间的长短。

13、优选的，在进行y波导器件对陀螺标度因数随温度变化影响测试系统过程中，变温速度保持在0.5℃/min，保温时长为2h，升温与降温保持相同的变温速度，同时记录数据，分析升温和降温时标度因数随温度值变化的重复性、线性情况。

14、优选的，在进行高频数据输出时，一般数字输出波特率不低于921600bps，数据更新频率不低于8khz。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、1、本发明用于筛选出性能优秀的y波导器件，解决了目前y波导器件指标体系与高精度光纤陀螺需求脱节的问题，有利于促进器件厂家的技术提升，省去中间的各种指标对应关系的判断，直接在搭建的光纤陀螺系统中测试和筛选y波导器件，是一种简单有效的方法，本发明以光纤陀螺应用为核心，测试系统分为y波导器件对陀螺常温静态、变温静态、变温标度因数和瞬态角冲击响应4方面的测试和半仿真测试，建立一套新的y波导器件测试筛选系统，重点考察y波导器件对光纤陀螺产品性能的影响，并可以检测y波导器件与光纤陀螺电参数的匹配程度。

技术特征：

1.一种光纤陀螺仪用y波导集成光学器件测试筛选系统，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺仪用y波导集成光学器件测试筛选系统，其特征在于：在常温静态测试系统中设有大理石平台，所述大理石平台的内部设置有三个腔室，分别为腔室1、腔室2和腔室3，其中所述腔室1与腔室2通过光纤连接，所述舱室1和腔室2与舱室3之间分别通过电气连接，所述舱室1包含宽谱光源、光纤耦合器和探测器，所述光纤耦合器分别与款谱光源和探测器电性连接，所述舱室2包括y波导器件和光纤环，所述y波导器件与光纤耦合器电性连接，所述y波导器件和光纤环二者构成光纤干涉仪，所述y波导器件附近安装有温度传感器，温度传感器数据可通过信号处理部分读出；舱室3中是信号处理电路，所述信号处理电路分别与探测器与y波导器件电性连接，所述信号处理电路起到信号调制、反馈控制和信号检测的功能，并可以配置光纤陀螺的通信协议，除被测y波导器件，舱室内的部件默认为验证过的成熟部件，指标均满足要求。

3.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺仪用y波导集成光学器件测试筛选系统，其特征在于：在常温静态测试系统中，将静态测试系统中的被测y波导器件及温度传感器取出放入小型tec温度试验箱的测试工装上就构成了针对y波导器件的变温测试系统，其中，除被测y波导器件，舱室内的部件默认为验证过的成熟部件，指标均满足要求。tec温度试验箱的控温范围不低于光纤陀螺的工作温度范围，可变温速率不低于0.5℃/min，根据工作温度范围控制温度试验箱进行一个温度循环工作，观察y波导器件引起的陀螺输出随其附近的温度传感器输出的变化。

4.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺仪用y波导集成光学器件测试筛选系统，其特征在于：在陀螺标度因数随温度变化影响测试系统中，需要将静态测试系统中包含3个舱室的整个测试工装放置于温控转台中，测试工装先降至工作低温并保温一段时间，再将温度逐渐升至高温，随后再进行降温，整个过程中中空转台转速输出，根据转台转速以及环境温度变化，得到实际标度因数输出随环境温度变化。对比之前的测试结果，并综合统计整个批次器件的测试结果，可以分析出被测y波导器件对陀螺标度因数的影响及变化规律。

5.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺仪用y波导集成光学器件测试筛选系统，其特征在于：在静态测试系统中，在信号处理部分配置上电一段时间后发送给被测y波导器件一个脉冲信号，其引起的系统等效转速不高于最大启动转速值，配置测试系统通信协议，低转速输入时的数据被忽略，整体输出为零，使其在数据突变时容易识别。用高速示波器的两个端口分别测试被测y波导器件的调制电极和测试系统输出端口，得到图右侧的输出，可以得到角速度冲击响应的延时以及恢复时间等指标，进而判断y波导器件的光电响应是否满足要求。

6.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺仪用y波导集成光学器件测试筛选系统，其特征在于：在进行步骤(b)、步骤(c)和步骤(d)过程中，在信息处理模块上添加反馈控制模块，提升信息处理模块与被测y波导器件的信息反馈。

7.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺仪用y波导集成光学器件测试筛选系统，其特征在于：在步骤(d)中进行y波导器件对陀螺瞬态角冲击响应半仿真测试时，系统输出之间存在延迟时间，需要提前测量角冲击相应延迟时间的长短。

8.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺仪用y波导集成光学器件测试筛选系统，其特征在于：在进行y波导器件对陀螺标度因数随温度变化影响测试系统过程中，变温速度保持在0.5℃/min，保温时长为2h，升温与降温保持相同的变温速度，同时记录数据，分析升温和降温时标度因数随温度值变化的重复性、线性情况。

9.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺仪用y波导集成光学器件测试筛选系统，其特征在于：在进行高频数据输出时，数字输出波特率不低于921600bps，数据更新频率不低于8khz。

技术总结
本发明公开了一种光纤陀螺仪用Y波导集成光学器件测试筛选系统，属于光纤传感技术领域，本发明用于筛选出性能优秀的Y波导器件，解决了目前Y波导器件指标体系与高精度光纤陀螺需求脱节的问题，有利于促进器件厂家的技术提升，省去中间的各种指标对应关系的判断，直接在搭建的光纤陀螺系统中测试和筛选Y波导器件，是一种简单有效的方法，本发明以光纤陀螺应用为核心，测试系统分为Y波导器件对陀螺常温静态、变温静态、变温标度因数和瞬态角冲击响应4方面的测试和半仿真测试，建立一套新的Y波导器件测试筛选系统，重点考察Y波导器件对光纤陀螺产品性能的影响，并可以检测Y波导器件与光纤陀螺电参数的匹配程度。

技术研发人员：张琛,杜石鹏,凌卫伟,段威,陶添强,李欢
受保护的技术使用者：中船星惯科技(武汉)有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5