保偏光纤偏振特性分析

近年来光纤陀螺在各种装备中得到了快速应用,保偏光纤绕制的光纤环圈作为光纤陀螺中的关键器件,其技术性和可靠性受到了普遍的关注。主要介绍了保偏光纤偏振串音和h参数的定义以及它们的相互关系,对保偏光纤的偏振特性进行了描述。     

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.     

改进的1,550,nm细径保偏光纤预制棒

保偏光纤是制造光纤陀螺的核心材料,随着近些年的发展,光纤陀螺向着高精度和小型化发展,这就要求保偏光纤也要向细径光纤方向发展。125,μm保偏光纤研制阶段注重的是光纤损耗等光学参数,80,μm保偏光纤的研制更加注重光纤的结构参数。拍长是反映细径保偏光纤性能的一项重要参数,改进细径保偏光纤的拍长首先要从增加光纤芯区的应力双折射着手,其中减小r/a值是一种重要的手段。通过实验得到优化的过程参数,提高了细径保偏光纤的成品率,最终改进了细径保偏光纤的拍长,达到了客户实用化的要求。     

数字闭环光纤陀螺振动噪声处理方法

为了解决数字闭环光纤陀螺在实际工程应用中易受冲击、振动等环境因素影响的问题,通过分析振动影响下陀螺输出信号特点,研究振动对光纤环的应力及信号中附加相移的影响,建立了光纤陀螺信号的振动噪声模型.首先,引入一种具有自适应能力的改进局部均值分解方法,将原信号按频率大小分解为一系列谐波信号;其次,利用核主成分分析方法,将反映振动影响的有效信号和噪声进行有效分离;然后,通过重构得到抑制了振动噪声的信号.利用线振动实验研究了光纤陀螺在车载和机载环境下的振动特性,并对采集得到的10组振动实验数据进行了分析.结果表明,处理后信号的Allan方差分析结果中量化噪声和零偏不稳定性等误差系数均减小约50%,从而有效提高了光纤陀螺在振动环境下的输出精度.     

基于环形腔的谐振光纤陀螺仪仿真及设计研究

基于塞格奈克效应,对谐振光纤陀螺仪的关键器件--谐振腔谐振特性做了深入研究.通过对影响谐振特性的多个参数进行模拟仿真,确定谐振光纤陀螺仪工艺、器件的最佳选择.同时,对谐振腔输出光强与输入光频率的关系进行了仿真.结果表明,输出光强与谐振频率偏差在靠近谐振点附近存在一个良好的线性工作区;在激光器线宽一定的情况下,谐振腔光纤存在一个最佳长度.通过改变光纤的长度或光纤环的尺寸,可以获得不同的动态范围,这种几何的灵活性是光纤陀螺很重要的优点之一.     

谐振式光纤陀螺中全保偏环形谐振腔的研究

对谐振式光纤陀螺中全保偏环形谐振腔及其定向耦合器进行了理论和实验研究,推导了谐振条件的解析表达式,并分析了谐振腔基本参数对谐振特性的影响。通过压电陶瓷对光纤谐振腔进行调制,记录输出特性曲线,得到了保偏环形谐振腔的谐振特性。最后给出了实验结果及测试曲线。并提出了在谐振系统中应加以解决的问题,为下一步系统的工作奠定了理论及实验基础。     

基于Faraday效应的光纤陀螺频率响应测试方法

为解决光纤陀螺全频带频率响应测试问题,提出了基于光纤陀螺Faraday效应的频率响应测试原理。用有限元法建立光纤环的传输模型,在使用高折射率光纤和光纤环固化条件下推导了光纤陀螺的Faraday效应输出模型,得出光纤陀螺Faraday效应输出与磁场强度成正比的结论。根据光纤陀螺的检测原理,分析了该测试方法与角振动台测试法的等效性。设计了模型验证实验,结果表明该方法可以克服角振动台测试法输出频率低的缺点,可以对光纤陀螺的全频带频率响应进行测试。     

光纤陀螺中的相位差与谐振频率差的推导及理论分析

光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的环形干涉仪,常见的光纤陀螺包括干涉型和谐振型。首先,对于这2种光纤陀螺,本文采用了以惯性空间为参考系的路程叠加法证明了Sagnac效应是一种与介质无关的纯空间延迟,有效折射率n对Sagnac时间差Δt和光程差Δδ均没有影响;其次,对于干涉型光纤陀螺,有效折射率n对Sagnac相移差Δφ也没有影响;再次,对于谐振型光纤陀螺,文中提出了2种方法,即基于激光物理学中的行波谐振腔理论和基于多光束干涉机理,求出谐振环形腔的谐振频率差Δνq的表达式,其与光纤环匝数N无关。最后,得出光纤陀螺中的相位差Δφ和谐振频率差Δνq之间所满足的关系,并分别从数学形式和物理意义上对这一关系作出分析。2种陀螺的光路结构虽不同,但可使用统一的模型表达及分析光学物理量之间的关系。     

快速小波变换及其在光纤陀螺信号处理中的应用

为了提高光纤陀螺输出信号的精度和实时性,提出了一种适合在数字信号处理器(DSP)上实现的快速算法,该算法不需要传统小波变换中内插和抽取步骤,给出了相应的快速分解和快速重构实现公式,并采用半软阈值作为快速小波变换的重构阈值.实验结果表明:在静态和动态陀螺输出条件下,在TMS320C6713 DSP实现半软阈值快速小波变换处理信号时间比原来降低了一个数量级,而滤波精度与原来相当,并且易于硬件实现,完全满足光纤陀螺高精度和高实时性的要求.     

双环谐振型光纤陀螺的特性分析

提出了一种完全不同于传统单谐振环结构的双谐振环光纤陀螺结构。对照传统单谐振环结构分析了该结构方案所具有的显著特点和重要价值,同时通过详尽的公式推导和计算,给出了带焊接点谐振环和不带焊接点谐振环各自的谐振条件和谐振输出特性。     

一种基于保偏光纤干涉结构的稳定光谱测量方法

本文提出一种用于光谱测量的保偏光纤干涉结构.该结构基于保偏光纤、法拉第旋转镜、偏振分束器和保偏光环形器等光纤器件的.结构中采用的压电陶瓷光纤相位调制器,使干涉工作在光程线性调制区域,以减小压电陶瓷非线性光程调制产生的误差.结构中的法拉第旋转镜、保偏光纤及保偏光器件的结合使用保证了传输光的偏振稳定性,消除偏振衰落效应的影响,保证了稳定的光谱测量结果.实验测试了SLD光谱,测得结果和光谱仪测得结果一致,结果表明该系统测量光谱的稳定性.该系统可用于提供光纤传感器和通信应用中常用光源(如二极管激光器、LED和半导体激光器等)的光谱分析.     

双折射光纤环形腔

应用琼斯矩阵详尽地分析了光纤各种不同性质的双折射对光纤环形腔特性的影响,江纤的双折射和扭转使普通单模光纤环形腔的带阻输出特性中的谐振峰分裂为两组,谐振频率发生偏移,偏移量正比于双折射参数ｇ,两组谐振峰物相对幅度取决于光纤的双折射参数和输入偏振态。调整输入偏振态为双折射光纤本征偏振态之一时,就仅出现一组谐振峰。光纤的双折射与扭转对环形腔的精细度没有影响。     

光纤激光陀螺环形腔的优化设计

分析了有源环形谐振腔组成的光纤激光陀螺的精度与谐振腔特征参数的关系,采用单向泵浦光纤复合谐振腔结构的光学系统设计方案.在此结构上,对影响光纤激光陀螺理论精度的结构参数进行计算机数值仿真,详细讨论了系统参数的变化趋势对光纤激光陀螺理论精度的影响.初步仿真结果表明:选取合适掺铒光纤长度及泵浦功率可以有效提高理论精度,提高输入信号光强及选择合适的输出耦合器的耦合比,可进一步提高陀螺的理论精度.     

一种新颖的光纤环行腔式电流传感器

聚焦光纤电流传感器中电流灵敏度低的问题,提出新的光纤环行腔式电流传感器.该电流传感器将光纤环行腔与电流传感器结合在一起,采用脉冲光作为检测信号.利用脉冲信号在环行腔内多次通过传感头的特点,有效提高系统的电流灵敏度.该结构与传统光纤电流传感器相比,并且具有结构简单、装配容易、成本低等优点.     

分布式光纤压力传感器的光信号处理

在分析了来自传感光纤的微弱光信号的特点后，提出了一种带有声光调制器和偏振分光镜的马赫一泽德尔干涉仪来实现两正交偏振模的外差干涉。这种方法不仅消除了光源波动和背景光的影响，而且减小了信号处理中的损耗，提高了信噪比，得到了较高的测量精度。实验结果与理论分析得到较好的符合。     

有源环形腔滤波器

利用掺铒光纤放大补偿环形腔中的损耗,制作了有源带通型环形腔.初步实验表明,用它对窄带的光源进行滤波,可以获得线宽更窄的光谱.     

光纤环形腔的腔长调制速率限和应用

从理论上导出了有线性腔长调制时光纤环形腔的输出特性,首次得到了腔长调制速率限的定量公式,并给出了调制速率大于速率限时腔的有效带宽与调制速率之间的关系．计算结果表明：当调制速率大于速率限时,腔的输出特性出现振铃和不对称．讨论了它在光纤环形腔陀螺中的应用．     

频率调制在谐振腔光纤陀螺中的应用

对被动式谐振腔光纤陀螺进行双光路频率调制是降低瑞利背向散射最简便、效果最好的方法,且可以提高系统精度,改善开、闭环控制效果。文中简述了对陀螺信号进行调制的两种基本方法,即对谐振腔体进行调制和对入射光频率进行调制,得出后者在性能上的优势。采用洛仑兹公式描述光纤陀螺的传递函数,结合输入信号特征,建立其频域的数学模型,并给出了计算结果和相关图形,以及一些关键参数的优化值,且对全光路的结构提出了具体的配置     

受激布里渊散射对光纤的影响分析

光纤中的受激Brillouin散射及其影响是设计光纤激光器必须考虑的问题.本文对受激Brillouin散射的原理,光纤激光器中Brillouin散射的阈值,在某些应用中抑制Brillouin散射的方法,光纤中Brillouin散射的特性,以及这些特性在布里渊光纤放大器、布里渊光纤激光器、布里渊光纤传感器、布里渊光纤相位...     

光纤S型环形腔的非互易性分析

用功能块模型的方法详细分析了由于转动而引起的萨格纳克(Sagnac)非互易效应对光纤S型环形腔输出频谱特性的影响。光纤S型环形腔在一定的条件下具有双峰结构，由于转动而产生的非互易效应，会使双峰的间距发生变化，间距的大小与转速近似成正比。