CN112051411A - 一种基于非线性光波分束与合束的角运动测量装置 - Google Patents
一种基于非线性光波分束与合束的角运动测量装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112051411A CN112051411A CN202010791277.6A CN202010791277A CN112051411A CN 112051411 A CN112051411 A CN 112051411A CN 202010791277 A CN202010791277 A CN 202010791277A CN 112051411 A CN112051411 A CN 112051411A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- light beam
- modulation
- modulated
- field
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 47
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 241000084490 Esenbeckia delta Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/36—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
Description
技术领域
本发明属于非线性光学、量子光学及精密测量技术领域,尤其涉及一种基于非线性光波分束与合束的角运动测量装置。
背景技术
角运动测量装置在航空、航海、航天等各个领域均有着广泛的应用。传统干涉仪中,使用的是线性分、合束器,对光源入射光进行分光及合并,但是这种光的分、合束过程遵循能量守恒,例如一个50:50的分束器,入射光的频率、强度分别为f1、A1,那么经该分束器后两束光的频率和强度均为f1、A1/2,即传统分束器对光的频率、强度等特征并无放大作用,而且基于这种分束与合束的干涉仪,其灵敏度受标准量子极限制约,难以实现超高精度。
发明内容
本发明解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供了一种基于非线性光波分束与合束的角运动测量装置,对光源光进行非线性的分束,而后两束光经过对称性均匀性的传播路径,最大程度上降低了两路光的相位差,提高了***的测量精度。
本发明目的通过以下技术方案予以实现:一种基于非线性光波分束与合束的角运动测量装置,包括:光源、非线性分束器、第一环形器、第一调制器、光纤环、第二环形器、第二调制器、非线性合束器和探测器;其中,光源发出的出射光E0经过第一非线性分束器被分成第一光束E1和第二光束E2;第一光束E1通过第一环形器的p01端口进入,从p11端口出射,进入第一调制器后得到第一次被调制后第一光束E11,第一次被调制后光束E11随后进入光纤环,在光纤环内循环一周后进入第二调制器,而后通过第二环形器的p02端口进入,从p12端口出射得到第二次被调制后第一光束E12;第二光束E2通过第二环形器的p12端口进入,从p02端口出射,进入第二调制器后得到第一次被调制后第二光束E21,随后进入光纤环,在光纤环内循环一周后进入第一调制器,而后通过第一环形器的p11端口进入,从p01端口出射得到第二次被调制后第二光束E22;从第二环形器的p12端口出射的第二次被调制后第一光束E12与从第一环形器的p01端口出射的第二次被调制后第二光束E22通过第二非线性合束器进行合束,最后利用探测器探测信号光。
上述基于非线性光波分束与合束的角运动测量装置中,E1为第一光束的光场,E1为第一光束的光场振幅,i为虚部单位,w1为第一光束的光场频率,φ1为第一光束的光场相位,t为时间。
上述基于非线性光波分束与合束的角运动测量装置中,E2为第二光束的光场,E2为第二光束的光场振幅,i为虚部单位,w2为第二光束的光场频率,φ2为第二光束的光场相位,t为时间。
上述基于非线性光波分束与合束的角运动测量装置中,第一次被调制后第一光束E11的表达式为:其中,E11为第一次被调制后第一光束的光场,E11为第一次被调制后第一光束的光场振幅,i为虚部单位,w11为第一次被调制后第一光束的光场频率,φ11为第一次被调制后第一光束的光场相位,t为时间。
上述基于非线性光波分束与合束的角运动测量装置中,第二次被调制后第一光束E12的表达式为:其中,E12为第二次被调制后第一光束的光场,E12为第二次被调制后第一光束的光场振幅,i为虚部单位,w12为第二次被调制后第一光束的的光场频率,φ12为第二次被调制后第一光束的光场相位,t为时间。
上述基于非线性光波分束与合束的角运动测量装置中,第一次被调制后第二光束E21的表达式为:其中,E21表示第一次被调制后第二光束的光场,E21为第一次被调制后第二光束的光场振幅,i为虚部单位,w21为第一次被调制后第二光束的光场频率,φ21为第一次被调制后第二光束的光场相位,t为时间。
上述基于非线性光波分束与合束的角运动测量装置中,第二次被调制后第二光束E22的表达式为:其中,E22表示第二次被调制后第二光束的光场,E22为第二次被调制后第二光束的光场振幅,i为虚部单位,w22为第二次被调制后第二光束的光场频率,φ22为第二次被调制后第二光束的光场相位,t为时间。
上述基于非线性光波分束与合束的角运动测量装置中,第二次被调制后第一光束E12和第二次被调制后第二光束E22的相位差为:Δφ=φ12-φ22=8πNSΩ/cλ;
其中,S表示光纤环面积,N表示光纤环的绕制圈数,c为光速,λ为入射激光光源波长,Ω为干涉装置所处的载体转速。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果:
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
图1是本发明实施例提供的基于非线性光波分束与合束的角运动测量装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1是本发明实施例提供的基于非线性光波分束与合束的角运动测量装置的结构示意图。如图1所示,该基于非线性光波分束与合束的角运动测量装置包括:光源、非线性分束器、第一环形器、第一调制器、光纤环、第二环形器、第二调制器、非线性合束器和探测器;其中,
光源发出的出射光E0经过第一非线性分束器被分成第一光束E1和第二光束E2;
第一光束E1通过第一环形器的p01端口进入,从p11端口出射,进入第一调制器后得到第一次被调制后第一光束E11,第一次被调制后光束E11随后进入光纤环,在光纤环内循环一周后进入第二调制器,而后通过第二环形器的p02端口进入,从p12端口出射得到第二次被调制后第一光束E12;
第二光束E2通过第二环形器的p12端口进入,从p02端口出射,进入第二调制器后得到第一次被调制后第二光束E21,随后进入光纤环,在光纤环内循环一周后进入第一调制器,而后通过第一环形器的p11端口进入,从p01端口出射得到第二次被调制后第二光束E22;
从第二环形器的p12端口出射的第二次被调制后第一光束E12与从第一环形器的p01端口出射的第二次被调制后第二光束E22通过第二非线性合束器进行合束,最后利用探测器探测信号光。
显然两束光E1和E2经过的是两条对称性均匀性的传播路径,所用的两次调制器一致,使得两路光的相位差仅取决于经光纤环产生的相位差,即Δφ=φ12-φ22=8πNSΩ/cλ,其中S表示光纤环面积,N表示光纤环的绕制圈数,从而最大程度上减小了调制器引进的两束光的相位差。
第一环形器的一端(图1中的左端)设置有p01端口,第一环形器的另一端(图1中的右端)设置有p11端口,第二环形器的一端(图1中的左端)设置有p12端口,第一环形器的另一端(图1中的右端)设置有p02端口。
第一光束被第二次调制后光束E12的表达式为:其中,E12为第一光束E1第一次被调制后光场信号E11在经第二调制器后被调制的光束,E12为调制后的光场振幅,i为虚部单位,w12为调制后的光场频率,φ12为光场相位,t为时间;
本实施例中的非线性分束器是指基于参量放大器的光参量放大过程或基于85Rb原子的四波混频过程,由于以上过程涉及到光信号的放大过程,故称为非线性分束器,分束后的光子数要大于分束前的光子数。同时,本专利中的非线性合束器则是将两束频率不同的光合并起来,并且两束光在输出端表现出干涉特性。
本实施例使用基于参量放大器的光参量放大过程或四波混频过程,该过程可以对输入的光信号进行放大,还可以将频率不同的两束光合并在一起,实现不同频率光之间的量子关联。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上,但其并不是用来限定本发明,任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改,因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰,均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于非线性光波分束与合束的角运动测量装置,其特征在于包括:光源、非线性分束器、第一环形器、第一调制器、光纤环、第二环形器、第二调制器、非线性合束器和探测器;其中,
光源发出的出射光E0经过非线性分束器被分成第一光束E1和第二光束E2;
第一光束E1通过第一环形器的p01端口进入,从p11端口出射,进入第一调制器后得到第一次被调制后第一光束E11,第一次被调制后光束E11随后进入光纤环,在光纤环内循环一周后进入第二调制器,而后通过第二环形器的p02端口进入,从p12端口出射得到第二次被调制后第一光束E12;
第二光束E2通过第二环形器的p12端口进入,从p02端口出射,进入第二调制器后得到第一次被调制后第二光束E21,随后进入光纤环,在光纤环内循环一周后进入第一调制器,而后通过第一环形器的p11端口进入,从p01端口出射得到第二次被调制后第二光束E22;
从第二环形器的p12端口出射的第二次被调制后第一光束E12与从第一环形器的p01端口出射的第二次被调制后第二光束E22通过非线性合束器进行合束,最后利用探测器探测信号光。
9.根据权利要求1所述的基于非线性光波分束与合束的角运动测量装置,其特征在于:第二次被调制后第一光束E12和第二次被调制后第二光束E22的相位差为:Δφ=φ12-φ22=8πNSΩ/cλ;
其中,S表示光纤环面积,N表示光纤环的绕制圈数,c为光速,λ为入射激光光源波长,Ω为干涉装置的载体转速。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010791277.6A CN112051411A (zh) | 2020-08-07 | 2020-08-07 | 一种基于非线性光波分束与合束的角运动测量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010791277.6A CN112051411A (zh) | 2020-08-07 | 2020-08-07 | 一种基于非线性光波分束与合束的角运动测量装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112051411A true CN112051411A (zh) | 2020-12-08 |
Family
ID=73601252
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010791277.6A Pending CN112051411A (zh) | 2020-08-07 | 2020-08-07 | 一种基于非线性光波分束与合束的角运动测量装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112051411A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113726448A (zh) * | 2021-09-01 | 2021-11-30 | 北京理工大学 | 一种基于非线性分束器的连续变量强纠缠相干性增强装置 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2616538A1 (fr) * | 1987-06-11 | 1988-12-16 | Alsthom | Systeme interferometrique a fibre optique de type sagnac |
ES2094234T3 (es) * | 1990-08-31 | 1997-01-16 | British Telecomm | Interferometro. |
CN101718557A (zh) * | 2009-11-06 | 2010-06-02 | 北京大学 | 一种双偏振干涉式光纤陀螺的联合信号处理方法 |
CN102128621A (zh) * | 2010-12-23 | 2011-07-20 | 北京大学 | 用于多维矢量测量的干涉式光纤陀螺仪 |
CN104075705A (zh) * | 2014-06-26 | 2014-10-01 | 中航捷锐(北京)光电技术有限公司 | 一种提高速率敏感性的光纤陀螺仪 |
CN105277188A (zh) * | 2015-08-28 | 2016-01-27 | 华东师范大学 | Sagnac角速度测量***及方法 |
CN106225666A (zh) * | 2016-07-13 | 2016-12-14 | 南京大学 | 一种量子光纤干涉仪 |
CN106289049A (zh) * | 2016-07-21 | 2017-01-04 | 哈尔滨工业大学 | 基于压缩真空态注入的量子干涉测量装置及方法 |
-
2020
- 2020-08-07 CN CN202010791277.6A patent/CN112051411A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2616538A1 (fr) * | 1987-06-11 | 1988-12-16 | Alsthom | Systeme interferometrique a fibre optique de type sagnac |
ES2094234T3 (es) * | 1990-08-31 | 1997-01-16 | British Telecomm | Interferometro. |
CN101718557A (zh) * | 2009-11-06 | 2010-06-02 | 北京大学 | 一种双偏振干涉式光纤陀螺的联合信号处理方法 |
CN102128621A (zh) * | 2010-12-23 | 2011-07-20 | 北京大学 | 用于多维矢量测量的干涉式光纤陀螺仪 |
CN104075705A (zh) * | 2014-06-26 | 2014-10-01 | 中航捷锐(北京)光电技术有限公司 | 一种提高速率敏感性的光纤陀螺仪 |
CN105277188A (zh) * | 2015-08-28 | 2016-01-27 | 华东师范大学 | Sagnac角速度测量***及方法 |
CN106225666A (zh) * | 2016-07-13 | 2016-12-14 | 南京大学 | 一种量子光纤干涉仪 |
CN106289049A (zh) * | 2016-07-21 | 2017-01-04 | 哈尔滨工业大学 | 基于压缩真空态注入的量子干涉测量装置及方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
焦新泉: "谐振式光学陀螺的关键技术研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
王巍: "非线性光学干涉仪的研究现状及发展趋势", 《导航与控制》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113726448A (zh) * | 2021-09-01 | 2021-11-30 | 北京理工大学 | 一种基于非线性分束器的连续变量强纠缠相干性增强装置 |
CN113726448B (zh) * | 2021-09-01 | 2022-05-24 | 北京理工大学 | 一种基于非线性分束器的连续变量强纠缠相干性增强装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3875422A (en) | Four photon parametric amplification in glassy optical waveguides | |
US8144334B2 (en) | Fiber-optic, digital system for laser Doppler vibrometers (LDVs) | |
JP2006126168A (ja) | 距離測定装置および距離測定方法 | |
Mance et al. | Time-stretched photonic Doppler velocimetry | |
CN218782406U (zh) | 一种相干测风激光雷达*** | |
JPS6235051B2 (zh) | ||
JPS6316690B2 (zh) | ||
US4284354A (en) | Sensitive nonlinear optical spectroscopy | |
CN112051411A (zh) | 一种基于非线性光波分束与合束的角运动测量装置 | |
EP0645616A1 (en) | Dispersion interferometer | |
JPH03504902A (ja) | 帯域を保持するブリュアン位相共役鏡および方法 | |
US6141138A (en) | Apparatus and method for measuring characteristics of light | |
WO2022233325A1 (zh) | 一种用于激光雷达的光源组件及激光雷达 | |
CN115102031A (zh) | 一种基于原子跃迁调节激光器输出频率的装置及其方法 | |
JPS61155706A (ja) | 回転速度計測装置 | |
JP3152314B2 (ja) | 後方散乱光の測定方法およびその装置 | |
CN111089605A (zh) | 一种谐振式光学陀螺的检测装置和方法 | |
JP2015222242A (ja) | コヒーレント光周波数領域リフレクトメトリ測定装置 | |
CN114370992B (zh) | 一种微腔色散探测装置 | |
JP2003322589A (ja) | ブリルアンスペクトル分布測定方法および装置 | |
CN117572444B (zh) | 一种调频连续波激光雷达测距测速***及方法 | |
JPH06235641A (ja) | 光ファイバジャイロスコープ | |
JPH02140639A (ja) | 後方散乱光測定装置 | |
Naveau et al. | Non-invasive distributed characterization in phase and intensity of the nonlinear stage of modulation instability | |
JP2852768B2 (ja) | リング共振ジャイロスコープにおける光ビームの周波数を制御する装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201208 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |