中国航空工业集团公司 西安飞行自动控制研究所，西安 710065
由于基于40 μm保偏光纤的商用光纤器件制作技术和保偏熔接技术尚不成熟，一般的保偏光纤参数测量方法很难直接应用。文章提出在1根40 μm保偏光纤上完成超辐射发光二极管(SLD)耦合对接和光纤偏振器在线制作，构建出一套简单的偏光干涉装置，利用调制光谱可同时实现拍长和双折射温度系数的测量。文章分别从理论和实验上对测量方法进行了阐述和验证。所提方法同样适用于其他直径的保偏光纤参数测量。
40 μm保偏光纤 调制光谱 拍长 双折射温度系数 40 μm polarization-maintaining fiber modulated spectrum beatlength refractive index temperature coefficient
中国航空工业集团公司 西安飞行自动控制研究所，西安 710065
光纤拉锥是光纤器件制作中的一项重要技术，为了研究快速往复移动温区熔融拉锥系统中锥区形貌与各拉锥参数的关系，基于体积不变原理，建立了往复运动温区熔融拉锥系统在满足温区运动速度大于光纤拉伸速度条件下的理论模型，详细描绘锥区形貌形成过程，推导出锥区直径、锥区平坦区长度与温区运动次数、温区运动速度、光纤拉伸速度、温区往复运动距离以及温区宽度与光纤初始直径之间的定量关系，并进行验证，实验结果与理论分析一致。
熔融拉锥 移动温区 锥区形貌 形貌控制 fused taper moving hot-zone taper waist shape shape control
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
随机游走系数是衡量闭环光纤陀螺性能水平的重要指标, 其体现了陀螺的极限精度。分别从理论上分析了偏置工作点、入射光功率对光纤陀螺随机游走系数的影响。根据随机游走系数中各部分噪声源的特性, 建立了闭环光纤陀螺偏置工作点、入射光功率与随机游走系数的数学模型。模型表明设定合适的光功率与偏置工作点可大大提升闭环光纤陀螺精度性能。通过实验验证了模型的正确性, 实验结果表明提升光功率并采用陀螺的最优偏置工作点, 可大幅提升陀螺随机游走性能。
光纤陀螺 精度 随机游走系数 偏置工作点 光功率 fiber optic gyroscopes (FOGs), precision, random w
中国航空工业 西安飞行自动控制研究所, 陕西 西安 710065
通过对Shupe误差数学模型进行分析, 确定了引起Shupe误差、导致陀螺零偏误差大的原因之一是闭环光纤陀螺光纤环温度场时空分布不均。利用Ansys Workbench与Icepark软件建立了闭环光纤陀螺敏感单元有限元热模型, 并对该模型进行了瞬态与稳态温度场的仿真分析, 得出通过改进陀螺外罩设计可以使光纤环温度场分布更加均匀, 有助于减小Shupe误差引入的零偏误差。结合仿真结果, 进一步对陀螺外罩的几种热设计方案进行了热仿真分析与定量化设计, 确定了陀螺外罩的最优设计方案: 当内层采用厚度为0.8 mm的软磁合金材料作为隔热层, 外层采用厚度为1.5 mm硬铝材料作为均热层时, 光纤环的温度时空变化率最小。通过对优化方案进行实验验证, 使光纤环在降温过程中温度变化减小了1.8 ℃, 使其最高最低点温度差减小了0.68 ℃。
光纤陀螺 温度场 仿真 结构 FOG temperature field simulation ANSYS ANSYS structure
1 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
2 北京航空航天大学 仪器与光电学院，北京 100191
3 中航捷锐 北京 光电技术有限公司，北京 101500
在采用低偏和保偏混合光路的混偏光纤陀螺的光学架构中，包含了一些单模光纤元件和单模光纤。当单模光纤发生弯曲时，光纤中传输的纤芯导波模式和单模光纤中的界面反射波模式之间将会发生相互干涉，导致光的传输特性受到影响。提出了单模光纤弯曲对光纤陀螺标度因数稳定性影响的数学模型。仿真和实验结果表明：当温度发生变化时，单模光纤弯曲会导致传输光的中心波长发生漂移和振荡，从而影响光纤陀螺标度因数稳定性。中心波长振荡的振幅与弯曲半径直接相关。
光纤陀螺 单模光纤弯曲 波长 标度因数 fiber optic gyroscope(FOG) single mode fiber(SMF) bending wavelength scale factor 红外与激光工程
2016, 45(1): 0122001
西安飞行自动控制研究所, 陕西 西安 710065
建立简单模型,推导了晶体包层型光纤偏振器消光比的表达式,分析了消光比随锥腰直径和晶体包层长度的变化关系.兼顾锥腰光纤强度要求,对偏振器制作参数进行优化分析,并进行相应的实验研究.实验结果表明选择合适参数制作的偏振器,消光比优于30 dB,损耗小于0.5 dB,在-50 ℃~+70 ℃温度范围内消光比变化小于1.5 dB,损耗变化小于0.5 dB,具有很好的温度性能和稳定性.
光纤光学 光纤偏振器 熔融拉锥 消光比 fiber optics fiber-optic polarizer fused biconical taper extinction ratio
1 西安飞行自动控制研究所, 西安 710065
2 中航捷锐 (北京)光电技术有限公司, 北京 101500
光纤陀螺在摇摆运动条件下存在不可忽略的角速率测量误差, 该项误差制约了光纤陀螺捷联系统在恶劣角动态应用环境下的精度。针对这种情况, 基于自动控制理论和光纤陀螺闭环控制方案, 分析了闭环光纤陀螺摇摆误差的产生机理, 指出角加速度是导致摇摆误差的主要因素。随后建立了光纤陀螺摇摆误差的简化模型, 并提出了摇摆误差补偿算法。最后采用基于等效输入原理的动态特性测试方法, 在不同的摇摆频率下对光纤陀螺进行了摇摆误差测试和补偿试验。试验结果表明, 补偿后摇摆误差减小了一个数量级, 验证了理论模型的准确性和补偿算法的有效性。
光纤陀螺 摇摆误差 误差补偿 fiber optic gyroscope swaying error error compensation
1 西北工业大学应用物理系, 陕西 西安 710072
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
对高功率激光装置中存在的一类非线性自聚焦现象--"热像"效应进行了数值模拟和实验研究.从菲涅耳衍射积分与非线性近轴波动方程出发,采用线性传输和分布傅里叶算法,编制了光传输程序,研究了透明衍射物产生"热像"的形成位置,能流分布及通量随B积分变化关系;并在星光Ⅱ装置上完成了相关实验,与计算结果进行比对,两者吻合较好.
非线性光学 “热像” 高功率激光 光学损伤
1 西北工业大学,应用物理系,陕西,西安,710072
2 中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
对高功率激光系统中存在的一种类似于小尺度自聚焦的非线性过程--"热像"效应进行了理论分析和模拟计算.当一束经过遮光物调制的激光光束通过非线性介质后,在随后的光路上将产生一个亮点,即"热像"."热像"处的光强比背景光强大几倍,因此位于"热像"附近位置的光学元件很可能遭受损伤.从全息成像的角度对"热像"的形成过程进行了分析.结果表明:"热像"的位置处于以非线性介质为中心与遮光物大约对称的地方,"热像"的光强是原始光强的(1+B)2倍.计算机模拟与理论计算结果吻合较好,验证了上述结果.
热像 全息成像 非线性自聚焦 光学损伤 高功率激光 Hot image Holographic imaging Nonlinear self-focusing Laser damage High-power laser
