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。     

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.     

被动式谐振腔光纤蛇螺的偏振分析

分析了光纤谐振环中光的偏振波动对整个系统输出信号精度的影响,指出这种误差能够降低系统的分辨率和线性度.从原理上对谐振环中光的偏振模式进行推导,引出偏振特征状态概念,并建立耦合器和光纤本身性能与整个谐振环偏振特征状态之间的联系.提出了三种可行的方法,包括采用单偏光纤、光纤环中点极化方向90°旋转焊点和耦合器极化方向90°旋转,以消除光纤中第二类无用谐振波谷的影响.对三种方法的效果和难易度进行了分析,并作出评价.     

光纤陀螺的研究现状及发展趋势

综述了光纤陀螺的最新进展,并着重介绍了中、低性能干涉式光纤陀螺（Ｉ－ＦＯＧ）的应用情况和高性能Ｉ－ＦＯＧ、谐振腔光纤陀螺（Ｒ－ＦＯＧ）以及布里渊光纤陀螺（Ｂ－ＦＯＧ）的研究状况．     

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。     

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.     

环形腔掺铒光纤激光器频谱仿真和优化

基于掺铒光纤Giles模型,建立了环形腔掺铒光纤激光器模型,按照实际所用的σ结构激光器设定仿真参数,对前向、后向以及双向放大自发辐射(Amplified Spontaneous Emission,ASE)光对激光器性能的影响进行仿真,得到激光器性能优化参数。仿真结果表明在激光器起振时,是否考虑腔内的前后向ASE光对输出光功率幅值与掺铒光纤增益粒子分布影响不大,后向ASE光是导致掺铒光纤存在截止长度的原因。实验结果和仿真结果的对比表明本模型可较准确地仿真激光器的性能,可用于对实际激光器的设计进行参数优化。     

一种光纤陀螺仪的开发

介绍了应用前苏联Fizoptika公司生产的 94 1 3AM光纤陀螺传感器 ,利用单片机最小系统开发了角速度测量和旋转角度测量仪 ,可测量旋转物体的角度和角速度 .给出了光纤陀螺仪的硬件组成、软件设计思想及标定方法     

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。     

微机械谐振陀螺的有限元分析

依据微机械谐振陀螺的结构和工作原理,利用ANSYS有限元仿真软件对微机械谐振陀螺的设计进行了计算和仿真.首先计算了陀螺的驱动模态固有频率和检测模态的固有频率,分析了在检测方向的输出位移、哥氏力与输入驱动信号频率之间的关系,在这基础上,得出当驱动模态的固有频率与检测模态的固有频率比较接近时,输出哥氏力灵敏度较大.同时还分析了内框架梁与外框架梁对陀螺驱动模态与检测模态固有频率的影响,并以此为基础,提出了调节陀螺驱动模态固有频率与检测模态固有频率的方法.     

光纤环形振荡滤波器及其应用

采用标准单模光纤和光纤耦合器构造了单环形振荡滤波器和Mach-zehnder环形振荡滤波器,推导并分析了两种光纤环形振荡滤波器的滤波特性,单环形振荡滤波器腔内振荡模式线宽和精细度,Machzehnder环形振荡滤波器中模式分裂现象,以及腔内损耗对它们的影响.     

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．     

三轴光纤陀螺测井仪设计与实现

本文提出的三轴光纤陀螺测井仪解决了长期困扰测井施工不能在套管中测量方位的难题;仪器采用DSP和FPGA的计算平台,实时采集光纤陀螺和石英加速度计的值,并通过四元素法不断更新姿态矩阵,从而达到了实时计算井斜和方位的目的。     

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.     

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     

光纤激光陀螺的实验研究

分析了光纤激光陀螺系统的工作原理和基本构成,采用单向泵浦光纤复合谐振腔结构的光学系统设计方案,通过调整光学系统结构参数,实现了窄线宽单模激光输出. 在此基础上实现双向功率匹配,并最终获得稳定的角速率旋转电压信号. 结果表明,该实验装置具有可行性,通过转台实验测得光纤激光陀螺的灵敏度为0.02°/s.     

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.