光纤陀螺中的光电子与光纤器材
1 偏振坚持光纤/细经光纤/匹配型保偏光纤
光纤陀螺灵敏线圈中的光纤长度需求几百米至一公里，用一般的单模光纤制作光纤环圈是不合适的。众所周知两束具有相同的波长，相同的偏振态，相同的光强度，而且处于相干长度内的光会发作最佳相干度的安稳的光干与。可是当光传输经过单模光纤时，因为单模光纤的非均匀性，输入的线偏振光将分解为重量的办法传达，而且资料的非均匀性和受环境影响，使重量的巨细和传达速度沿着转播空间不规则改变，这种所谓的相位滞后使偏振态椭园化，具有了空间和时刻的不确认性。具有不确认性偏振态的两束光在经过捡偏器后的相干光强度将会随时刻涨落。在干与型光纤陀螺中，对角速率的衡量是经过对相干光强的丈量而完成的。因而用单模光纤制作的陀螺是不安稳的。偏振坚持光纤是经过在光纤中添加应力区，使光纤内具有确认的应力散布的单模光纤。这种应力散布应远大于外界影响，这样，当平面偏振光的振荡方向与保偏光纤的光轴共一起，光将沿着这个方向一向传达下去，坚持了偏振相干的安稳性。关于高精度光纤陀螺，有必要用高质量的保偏光纤制作灵敏环圈。光纤陀螺对角速率的灵敏度与光纤环圈中的光纤长度成份额，为了使光纤陀螺小型化，光纤陀螺必然会运用 0.08mm 左右的细经保偏光纤。细经保偏光纤是保偏光纤开展的方向。在保偏的光学系统中，光纤耦合器也有必要是保偏的。为了制作保偏耦合器，还需求有匹配型保偏光纤和专用的制作设备。
2 超辐射二极管/高灵敏度宽带/PIN-FET
当光在几百米长的光纤中传输时，瑞利散射对陀螺的影响是有必要考虑的。背向的瑞利散射与该方向上的传输光发作的相干光强度会搅扰陀螺的正常输出，构成瑞利噪声。在光纤陀螺中瑞利散射与传输光之间的相位差不是定值，而是随光纤不同的方位而改变，但绝大部分的相位差或者说光程差都大于 SAGNAC 相移，明显，只需运用短相干长度的光源就能够去除大部分的瑞利噪声，进步陀螺功能。为了到达以上意图，一起考虑到光功率的需求，在光纤陀螺中运用了宽带光源超辐射二极管（ SLD ） , 这种半导体二极管介于 LD 和 LED 之间，譜宽在 30nm 以上，发光功率应不低于 150mW / 100 μ A （出纤）。超辐射二极管在光纤陀螺中占有很重要的位置，除了上面说到的要求外，还有工程上的一些特别要求。可是现在就超辐射二极管进行针对性的结构和工艺研讨甚少，器材研制和陀螺运用之间还未构成良性循环，这种状况是急待改善的。有源器材中还有一项重要器材是高灵敏度宽带 PIN-FET 。高灵敏度与宽带是对立的，形成了这种器材研制的难度。
3 特种耦合器
在光纤陀螺中运用的耦合器是特种耦合器。主要有三类：保偏耦合器、 1 × 3 （ 1 × 4 ）耦合器、特别波长耦合器。 保偏耦合器的基本原理与规范耦合器类似，可是制作保偏光纤耦合器的设备是专用的，还要合作一系列专用技能，其间包含光纤平行熔融拉锥、光轴调理与测定、熔融拉锥工艺过程中的坚持光轴安稳、器材封装等。此外关于保偏光纤也有特别要求，专用的光纤有必要具是折射率匹配型保偏光纤。1 × 3 （ 1 × 4 ）耦合器也要契合保偏器材的要求。光纤陀螺中的特别波长耦合器用于自发辐射型的掺饵光纤光源，和 EDFA 中的耦合器相同。 为了下降克尔效应的影响，用于高精度光纤陀螺中的耦合器对分束比有较高的要求。
4 多功能集成光器材
光纤陀螺中运用的多功能集成光器材的主要功能包含偏振、相位调制和光分路。代替用于全光纤陀螺中的偏振器、相位调制器和耦合器。制作集成光学器材的衬底资料能够有多种挑选，如 Ⅲ- Ⅴ属半导体、在硅资料上制备的二氧化硅、玻璃等。但关于光纤陀螺来说，最好的挑选仍是铌酸锂资料（ lithium niobate — LiNb03），这是因为这种资料具有很好的电光功能，当经过电极对波导施加电场时，波导的折射率将发作相应的改变，并使光波发作相移，这种相位调制功能关于干与型光纤陀螺来说是十分必要的。调制器上的电极是经过第2次蚀刻工艺将金属制作在波导两边。在衬底上紧挨着的电极电容大约为 10pF, 对 50 负载阻抗的调制带宽为 300MHz, 关于光纤陀螺来说 , 这样的带宽现已够用了。在这样带宽范围内 , 调制器的响应是平整的 , 使集成光学相位调制器在光纤陀螺中成为一种抱负的器材。LiNb0 集成光学波导一般是用鈦（ TI ）分散技能制作的。为了取得最佳功率 , 必需将晶体加工成 X- 切向 (X 轴与衬底面笔直 ) 、 Y- 向传达的波导 ( 即波导与 Y 轴平行 ) 。所以，与 Z 轴平行的 ，即 TE 模能受平行于波导的金属电极有用调制。在集成光器材中将波导规划成 Y 型，并在单 Y 型波导的分路上别离做上电极，使得 Y 型波导既是相位调制器又相当于全光纤陀螺中的光纤分路器。钛分散波导的缺陷是，在钛分散加温时会发作衬底外表 外分散的问题然后发作一个十分偏振光的寄生平面波导（即 X －切的 TE 模） , 这种寄生的平面波导会在正常分散的波导间发作光的走漏或波导间的串音。质子交流是处理钛分散波导缺陷的有用办法。质子交流是在较低的温度下（约 200 － 300 ℃ ）进行的，这样就避免了高温下外分散的问题，可是低温交流会使器材的长时间安稳性差。运用退火技能能使寿数明显进步，现在的质子交流对光纤陀螺来说已成为一种很好的挑选，因为，经过质子交流技能可取得波导的高偏振度，而高偏振度是高精度陀螺的必要条件。
5 EDFA
在光通信领域中 EDFA 用于特定波长下的光信号扩大，这种扩大器被称之为掺饵光纤扩大器。用泵浦光源鼓励掺饵光纤并使其作业在自发辐射状况，此刻掺饵光纤的输出是波长与光功率安稳的宽带光源，这种光源的出纤光功率大，使得添加光纤环圈中的光纤长度成为可能，然后完成光纤陀螺的高灵敏度。还有一个杰出长处是光纤光源的波长安稳，改善了光纤陀螺由波长漂移所形成的不安稳性。EDFA 用于光纤陀螺需求做许多改善，包含适用于陀螺仪运用的，与小型化相关的一系列工艺和技能的改善。用掺饵光纤光源的光纤陀螺在国外现已实用化，这种高精度陀螺已被用于舰船的导航系统。
6 光纤消偏器
光纤陀螺的开展，一方面向高精度，另一方面是向着低本钱。特别间低精度的光纤陀螺有着巨大的运用商场，如若本钱过高，则将失掉竞赛优势。下降本钱的要素是多方面的，但就陀螺本身而言，消偏陀螺是有用的途径。在前面咱们现已介绍，在光纤陀螺中的偏振噪声是因为线偏振光传输经过单模光纤时变成不安稳的椭园偏振光所引起的。当以顺时针方向和以逆时针方向的椭圆偏振光在捡偏方向发作干与时，干与光强不安稳，形成了陀螺输出的漂移。假如顺时针方向或逆时针方向的椭圆偏振光别离以正交办法呈现，一对正交的椭圆偏振光强在捡偏方向上是互补的，他们又是互不相关的，那末输出干与光强将是安稳的。消偏器在光纤陀螺中就能起这样的效果。光纤消偏器用两段长度不同的保偏光纤制成，主光轴互成 45 度。这种消偏器称为 Lyot 型消偏器，是一种特别的光纤无源器材。
7 微小型光纤偏振控制器
全单模光纤的光纤陀螺是能够完成的，乃至无需运用光纤消偏器。为了使这种陀螺处于最好的作业状况，在光路中需参加一个光纤偏振控制器。偏振控制器的原理是清楚的，可是作为光纤陀螺中运用，要完成小型化和高偏振安稳度确是有难度的。运用微型光纤偏振控制器能够制成低本钱的全单模光纤陀螺，这种形式的光纤陀螺有广泛的运用商场，如用于轿车导航系统、机器人等。
