航空工业西安飞行自动控制研究所, 陕西 西安 710065
差分偏振损耗所导致的零偏直接影响四频差动激光陀螺性能。基于此,提出一种通过优化反射镜配置参数来有效减小差分偏振损耗的方法。基于琼斯矩阵,通过求解自洽方程,数值分析了四频差动激光陀螺反射镜参数及非共面折叠角对差分偏振损耗的影响,讨论确定了反射镜的较优参数配置。数值计算结果表明,反射镜反射相移对差分偏振损耗影响最为显著。当4个反射镜反射相移和为0且正负反射相移互相抵消时,差分偏振损耗为0,这对减小差分偏振损耗的工程化应用具有重要参考意义。
激光光学 四频差动激光陀螺 差分偏振损耗 反射镜 反射相移 激光与光电子学进展
2020, 57(3): 031405
1 西北工业大学自动化学院, 陕西 西安 710072
2 中航工业西安飞行自动控制研究所, 陕西 西安 710065
3 中国人民解放军驻航天210所军事代表室, 陕西 西安 710065
环形谐振腔是激光陀螺(RLG)的核心。基于环形谐振腔光线传输理论, 通过求解自洽方程, 数值分析了反射镜的变形对谐振腔稳定性的影响; 在此基础上, 借助有限元分析软件Ansys, 通过参数化建模, 进一步开展了RLG腔长控制镜(PLCM)结构参数对其综合性能影响的仿真分析。结果表明, 在相同尺寸限制和不影响陀螺稳频工作效率的前提下, PLCM结构参数的局部优化可大大地提升谐振腔的动态稳定性; 实验验证与仿真分析结果相吻合, 且优化后的单筋PLCM可满足陀螺在常规机载导航系统振动环境下的使用要求。这对进一步提升RLG, 尤其是小型化RLG的工程化水平具有重要参考意义。
激光光学 激光陀螺 环形谐振腔 腔长控制镜 有限元分析 动态稳定性
中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所, 陕西 西安 710065
通过检测与计数电路可以将激光陀螺输出的光电信号进行放大、整形、鉴相, 输出与陀螺转角成正比的脉冲信号。由于激光陀螺输出的是微弱光电信号, 且检测电路存在散粒噪声和热噪声等干扰, 因此提高检测电路信噪比对保障计数电路功能正常来说至关重要。为提高检测电路信噪比, 需保证陀螺输出光功率尽可能大。根据激光器的功率输出公式推导计算了使陀螺输出光功率最大的反射镜最佳透射率, 并进行了实验验证。理论计算和实验结果均表明, 采用最佳透射率反射镜能够有效提高激光陀螺输出光功率。
激光物理 激光陀螺 信噪比 最佳透射率 输出光功率
中航工业西安飞行自动控制研究所, 陕西 西安 710065
腔内模式椭圆偏振态和磁场是激光陀螺产生磁致误差的两个必要条件，减小腔内模式椭圆率是降低激光陀螺磁灵敏度的重要途径。基于琼斯矩阵的谐振腔理论，提出了建立自洽方程的位置原则；提出了自洽方程求解中起振模式的选取方法；形成了准确、完善的腔内模式椭圆率计算公式。采用数值分析法，分析了平面腔激光陀螺反射镜参数及光路非共面误差对腔内本征模式偏振态的影响机理；提出了两种通过配置反射镜反射相移减小腔内模式椭圆率的新方法。
光学设计 激光陀螺 磁灵敏度 椭圆率 反射相移 非共面角
中航工业西安飞行自动控制研究所, 陕西 西安 710065
为了提高四频差动激光陀螺的精度，对其左右旋模式光学解调分离方法进行了理论分析和实验研究。根据陀螺输出光偏振特性，分析了椭圆偏振误差对左、右旋模式光学解调分离的影响机理。定义了分离后左、右旋模式输出信噪比，对该影响进行了量化，信噪比越大对解调输出影响越小。基于仿真计算和实验验证，给出光学解调系统中偏振片安装角度与输出信噪比的关系，指出调节偏振片安装角度是一种工程上有效提高信噪比的方法，并提出一种新的偏振片角度选取的分离方法剔除法。与该陀螺研制初期的提取法获得的信噪比进行了对比，理论计算和实验结果一致表明，剔除法优于提取法。
激光光学 四频差动激光陀螺 光学解调 信噪比 偏振片
中航工业飞行自动控制研究所, 陕西 西安 710065
介绍了典型相位延迟器1/4波片和90°相位延迟膜的工作原理,定义了四频激光陀螺输出信号解调信噪比,分析了相位延迟量对其造成的影响,并就此结果进行了MATLAB仿真。从两种相位延迟器的工作原理出发,阐述了温度、入射角、入射光波长等因素对两者相位延迟量的影响。结合激光陀螺在实际应用中的要求,对两者进行了比较,并得出结论:90°相位延迟膜更适合作为四频激光陀螺输出解调系统中的相位延迟器。
激光陀螺 相位延迟 波片 薄膜 温度 ring laser gyro phase retardation waveplate thin film temperature
