偏振及双折射效应对全光纤退偏陀螺性能的影响

通过对退偏陀螺的分析,指出偏振及双折射误差对其性能的影响不同于保偏光纤陀螺.为定量分析偏振过程、双折射误差,考虑到部分偏振光的实际存在,运用弥勒矩阵描述光路进程.在偏振误差的解析后,提出了限制退偏器的角度误差及采用高消光比的偏振器等措施来改善退偏陀螺性能,获得了0.1°/h精度全光纤退偏陀螺的设计方案     

干涉型全光纤退偏陀螺中偏振过程的研究

分析了退偏陀螺干涉的实现过程，对干涉型全光纤退偏陀螺退偏过程、偏振控制、双折射现象进行数学描述，完成了全光纤退偏陀螺模型的设计，得出了退偏陀螺元件的弥勒矩阵．使用偏振光学矩阵分析理论，进一步对退偏理论、退偏器的设计、退偏技术的实现、退偏器的精度对退偏陀螺性能的影响等进行理论推导和实验分析．     

布里渊光纤陀螺环形腔中偏振串扰及消除方法

建立了布里渊光纤陀螺环形腔中泵浦光及布里渊激光的偏振传输模型,推导出了2本征态的本征值,分析了环境因素波动引起的偏振误差.研究结果表明：采用保偏光纤构建光纤环形腔并旋转熔接点偏振主轴90°能使泵浦光及布里渊激光2本征偏振态在激光器中保持稳定的谐振间距,从而消除偏振串扰给陀螺带来的误差;采用单偏振单模光纤构建布里渊光纤陀螺环形腔能消除偏振串扰.针对2种消除偏振串扰的方法进行了实验,实验结果与理论分析相符.     

光纤陀螺光路传输模型仿真

为了分析偏振耦合误差对光纤陀螺(FOG)干涉输出的影响,根据实际的光纤陀螺的光路物理模型和琼斯矩阵理论,建立了分立光学器件及光纤焊接点传输模型,并最终推导出完整的光路系统传输模型。结果表明:光纤熔接角、偏振耦合点位置和多功能集成相位调制器的消光比都会产生偏振耦合误差;在偏振耦合误差变化以及存在相位噪声的情况下,将导致干涉输出产生噪声波动。该成果对光纤陀螺光路设计和误差抑制具有一定的参考价值和指导意义。     

高圆双折射光纤的分析与设计

本文对高圆双折射光纤的偏振特性作了分析，提出了一个能确定高圆双折射光纤保偏性能的特性参数．文中还给出了对线偏振光输入、出射光消光比满足一定设计值下高圆双折射光纤固有线双折射及弯曲半径与光纤扭转率之间的关系曲线．这些结果为这类光纤的设计及性能判定提供了理论依据．     

全光纤型圆偏振起偏器的工作原理及理论分析

提出了以高扭转率旋转应力型双折射光纤来实现手征光纤光栅,并进而实现易于在线制成的全光纤圆起偏器.采用耦合模理论分析表明,以小于1mm的扭转周期旋转领结光纤或熊猫光纤可以实现圆起偏器.与已有的基于特殊光纤的手征光纤光栅不同,旋转光纤基于商用应力高双折射光纤,容易与普通光纤连接.耦合模分析还揭示了这类由旋转光纤形成的手征光纤光栅中圆偏振模相耦合的偏振选择机理和实现起偏器的必要条件.数值分析表明,对数值孔径为0.1865、拍长为1.25mm的熊猫光纤以右手螺旋方向进行旋转,当旋转周期和光纤长度分别为0.375mm和33.2mm时,该起偏器在谐振波长1550nm处输出左旋圆偏振光.     

布里渊光时域分析传感器扰偏性能研究

普通单模光纤中存在的偏振效应会对布里渊光时域分析传感器性能产生较大影响。理论分析并实验研究了扰偏器对布里渊光时域分析传感器性能的影响。结果表明,采用扰偏器时光纤末端处的检测信号增益的均方根误差相对于不采用扰偏器时降低约4.26dB,有效地抑制了检测信号的偏振起伏,降低了系统偏振噪声;信号增益提高约1.14dB,降低了信号的偏振相关衰落;布里渊频移的均方根误差降至1.6MHz,提高了布里渊频移的测量准确度。     

定长光纤环形谐振腔不同匝数对光纤陀螺信号输出参数的影响

谐振式光纤陀螺由于其在小型化、集成化和高精度等方面比干涉型光纤陀螺占有优势,引起了国内外研究机构的广泛关注,而光纤环形谐振腔作为光纤陀螺的核心敏感部件对陀螺信号的输出至关重要。本文分析对比了半长1.10 m,定长2.2 m,保偏耦合器偏振消光比为20 dB,分光比为50∶50的光纤环腔在相同室温条件下,不同匝数谐振谱线的谐振深度ρ、半高全宽(FWHM)以及光纤陀螺的输出信号包括动态范围、频率带宽、标度因数、系统极限灵敏度的各项陀螺关键指标,为定长保偏光纤环腔作为光学陀螺的核心部件提供相关指导。     

基于双折射基片的微纳光纤起偏器研究

给出了一种以双折射晶体为衬底,实现高消光比的微纳光纤起偏器的方法.利用双折射晶体为衬底,研究了在不同折射率和半径的微纳光纤中传播的光波的偏振特性.当采取的微纳光纤的折射率在双折射晶体的寻常光折射率和非寻常光主折射率之间,且光纤和晶体光轴夹角足够大时,可以实现在微纳光纤中起偏.改变微纳光纤半径以及光纤和双折射晶体光轴之间的夹角可以对消光比进行调控,半径越小,消光比越大;角度越大,消光比越大.对于半径为2.1μm微纳光纤,最大的消光比为22.74dB.     

旋光退偏器用于星载光栅成像光谱仪分析

对紫外-可见光谱区星载光栅光谱仪的响应偏振敏感性的问题,采用加入退偏器的方法来消除仪器的偏振响应,保证成像光谱仪测量结果的准确性.退偏器根据大气偏振的特点采用简单双光楔结构旋光退偏器,给出了其退偏度理论表达式,计算分析了系统的线性偏振敏感度.采用矩阵计算法推导分析了退偏器的偏振像差矩阵和光学传递矩阵,重点分析了退偏器引入的双像对成像光谱仪像质的影响.分析结果表明,加入退偏器后,仪器偏振响应敏感度小于1%,系统MTF下降小于1.5%,像质满足使用要求,完全可应用于星载光栅成像光谱仪.