大型激光陀螺是一种基于Sagnac效应的惯性传感器。随着尺寸的增加, 基模运转和增益成为重要参数。针对镜片匹配、放电电流大小及腔长等, 计算了ABCD矩阵与高斯光束的特征参数, 验证了不同边长下环形谐振腔腰斑位置及放电电流对光阑的影响。实验结果表明, 出光阈值处光斑质量最优, 光斑最为平整, 比值接近于1且对称结构有利于高效读取信号。这对大型激光陀螺腔体设计具有一定的参考意义。

基于Sagnac原理的环形激光陀螺仪的灵敏度随着陀螺尺寸增大而增大, 直接和地球固连, 能精确监测地球自转角速度, 在世界时精密测量、地震波检测、大地测量学、基础物理等领域有广泛应用。由于灵敏度随着陀螺尺寸增大而增大, 故测地激光陀螺尺寸往往较大。但尺寸变大, 腔的自由光谱范围变小, 单纵模的获得变得困难。激光陀螺往往工作在基模下, 针对激光陀螺模式问题, 报道了国内首个主动式测地激光陀螺的模式实验结果, 采用管道光阑实现单横模, 临界增益方法使激光陀螺单纵模运行变得可能。通过光强反馈控制提高激光陀螺信号的稳定性, 有助于地球自转角速度精确测量。

结合差分吸收臭氧激光雷达与近地面臭氧监测, 对天津市2018年6月23日至9月28日期间的臭氧污染垂直分布特征进行了长期观测。结果显示, 近地面与300 m高度处的臭氧浓度的变化趋势具有较高的一致性, 而随着高度的增加, 臭氧浓度呈现先升高后降低的趋势, 并在约1 000 m高度处达到最大值。受臭氧前体物由近地面向高空逐渐输送、以及NO向上传输过程中逐渐消耗的影响, 臭氧污染日变化曲线出现最大、最小值的时间随高度的升高逐渐推迟; 在1 500 m以上的高空, 臭氧日变化曲线出现双峰分布。在臭氧污染时段, 在高空也观测到高浓度的臭氧污染带, 在1 000 m处的臭氧浓度最大值约为570 μg/m3, 污染带厚度可超过1 km, 持续时间长达数日, 且在夜间不能完全消散。观测时段内总计在23个污染日出现高空与近地面臭氧污染的混合, 加重了近地面的臭氧污染程度。

世界时(UT1)是大地测量、导航等应用领域必不可少的参数之一,当前利用国际地球自转服务(IERS)可以实现1天获取1个UT1参数,但是对于在1天以内任意时刻的UT1参数还无法实现实时测量与获取。大型光纤陀螺仪可以测量并提供高时间分辨率的地球自转角速度变化测量值,为UT1的实时监测提供了可能。依托现有的大型光纤陀螺仪测量平台,并从陀螺仪测量的基本原理出发,设计了一种基于大型光纤陀螺仪的UT1参数解算方法,并通过对陀螺仪实测数据的分析,验证解算方法的可行性,初步实现了利用大型光纤陀螺仪测量数据解算UT1参数的目标,使UT1参数获取的时间间隔提高到5 min,证明了基于大型光纤陀螺仪有潜力成为一种新的UT1测量方式。