北京航天时代光电科技有限公司, 北京 100094
将光纤环接入光纤陀螺系统,用全温零偏极差评价其温度性能是光纤环常用的评价方法。针对全温零偏极差因仅能判断光纤环温度性能而对后期应用指导作用不明显的问题,提出光纤环等效不对称长度的概念和基于此判据的光纤环温度性能评价方法。通过量化分析,明确了等效不对称长度的测试方法,验证了等效不对称长度用于评价光纤环温度性能的可行性以及该参数对应用的指导效果。实验结果显示,光纤环等效不对称长度与全温零偏极差近似线性相关,根据该参数对称性调整3只光纤陀螺,在温度变化率为1 ℃/min和2 ℃/min下测试时,其温度性能均得到明显改善。由此表明等效不对称长度不仅能准确评估光纤环温度性能,同时对光纤环应用具有较强的指导意义。
光纤光学 光纤陀螺 光纤环 等效不对称长度 Shupe误差 评价方法 光学学报
2021, 41(23): 2306002
谐振式光纤陀螺(RFOG)是基于Sagnac效应产生的顺时针光路与逆时针光路的谐振频率差来测量旋转角速率的光学传感器,中心频率连续可调的窄线宽激光器是研制RFOG的关键元件,激光器频率噪声特性直接影响此种陀螺的性能。采用基于3×3耦合器的非平衡Mach-Zehnder干涉仪系统,对不同类型的激光器及激光频率锁定前后的频率噪声功率谱密度(PSD)进行测试,得到了不同类型激光器及激光频率锁定前后的1/f噪声和白噪声表征系数。研究结果能够为不同精度RFOG光源的选取及谐振频率伺服回路的优化提供重要的参考。
光学学报
2021, 41(13): 1306010
针对集成化、小型化及低成本光纤陀螺应用需求，基于光路耦合和精密组装等工艺研制了双Y分支波导相位调制器芯片与PIN-FET组件封装级集成的样品器件。装机测试表明，该光纤陀螺在常温下的零偏稳定性优于0.2°/h。
光纤陀螺 双Y分支波导 封装级集成 optical fiber gyroscope dual-Y waveguide phase modulator PIN-FET PIN-FET package level integration
Author Affiliations
Abstract
Department Two, Rocket Force University of Engineering , Xi’an, 710025, China
In view of the problems such as the lower automation level and the insufficient precision of the traditional fiber optic gyroscope (FOG) static north-finder, this paper focuses on the in-depth analysis of the FOG dynamic north-finder principle and algorithm. The simulation model of the FOG dynamic north found algorithm with the least square method by points is established using Simulink toolbox, and then the platform rotation speed and sampling frequency, which affect FOG dynamic north found precision obviously, are simulated and calculated, and the optimization analysis is carried out as a key consideration. The simulation results show that, when the platform rotation speed is between 4.5 °/s and 8.5 °/s and the sampling frequency is at about 50 Hz in the case of using the parameters of this paper, the FOG dynamic north finding system can reach the higher precision. And the conclusions can provide the reference and validation for the engineering and practical of FOG dynamic north-finder.
Fiber optics Fiber optics optical fiber gyroscope optical fiber gyroscope dynamic north found dynamic north found modeling modeling Photonic Sensors
2017, 7(3): 283
1 中北大学 电子测试技术重点实验室, 山西 太原 030051
2 中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051
谐振式光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的高精度惯性传感器。作为一种互异性噪声, 光纤谐振腔输入功率的波动会造成陀螺的检测误差。首先, 分析了光纤谐振腔输入功率波动产生噪声的机理。通过对不同输入功率下的谐振腔传输特性和陀螺解调输出的理论及实验分析得到了谐振腔输入功率波动引起的检测误差的表达式。当输入角速度为500 (°)/s、输入功率为0.69 mW时, 0.007 5 mW的功率波动会引起5.26 (°)/s的检测误差。其次, 研究了谐振腔输入功率波动对陀螺标度因数的影响。通过计算发现随着输入功率波动的增大, 解调曲线的线性区将会发生扭曲, 同时陀螺的标度因数非线性度会恶化, 为谐振式光纤陀螺中输入功率波动噪声的估测提供了参考。
谐振腔 光纤陀螺 噪声 灵敏度 resonator fiber gyroscope noise sensitivity 红外与激光工程
2016, 45(11): 1122002
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
标度因数非线性反应了光纤陀螺在动态范围内输出的偏差度。在开环光纤陀螺中, 由于相位调制存在非线性会影响标度因数的线性性。加之前放带宽有限, 会使标度因数非线性现象进一步恶化。本文理论分析了, 由于滤波器对各次谐波增益不一致, 造成标度因数线性度恶化的各种因素。实验结果表明, 要使标度因数非线性度小于500 ppm, 如前放采用一阶RC 低通滤波器, 前放带宽需大于调制信号基频的20 倍。
开环光纤陀螺 调制深度 标度因数非线性度 前置放大器 open-loop fiber gyroscope modulation depth scale factor nonlinearity preamplifier
1 山东潍坊港华燃气有限公司， 山东 潍坊 261061
2 全光网络与现代通信网教育部重点实验室，北京 100044
为了提高开环光纤陀螺的测量精度，研究了干涉式开环光纤陀螺系统中元器件的非理想化对陀螺精度的影响.根据光纤陀螺系统的结构特点，给出了陀螺系统不同元器件的矩阵模型，导出了开环陀螺的输出表达式，重点分析了光源偏振度和输出光功率波动、耦合器分光比波动以及系统中光纤尾纤熔接点对轴误差造成的偏振误差.研究结果表明，在诸多影响因素中，光源波动对陀螺系统的影响最大，耦合器分光比波动次之，熔接点对轴误差的影响最小.
光纤陀螺 矩阵模型 零漂 光源偏振度 对轴误差 fiber gyroscope matrix model zero bias drift polarization degree of optical source alignment errors
1 清华大学电子工程系, 北京100084
2 黑龙江大学光纤技术研究所, 黑龙江 哈尔滨 150080
谐振式光纤陀螺(PROG)采用空心光子带隙(HCPBG)光纤后,光克尔效应引入的系统漂移将会与普通单模光纤(SMF)谐振式陀螺系统中的有所不同。为了研究谐振式空心光子带隙光纤陀螺中光克尔效应的变化情况,采用光场叠加的方法,从理论上分析谐振式空心光子带隙光纤陀螺中的光克尔效应,同时针对光克尔效应引入的系统漂移进行了数值仿真,并且与普通单模光纤谐振腔陀螺中的光克尔效应进行对比。理论计算表明,采用空心光子带隙光纤的谐振式光纤陀螺比采用普通单模光纤谐振式陀螺的光克尔效应有明显的降低,在光源线宽不变时,不同光纤环长度对应的光克尔效应引起的旋转角速度漂移前者比后者降低了1～2个数量级。
光纤光学 谐振式光纤陀螺 光克尔效应 空心光子带隙光纤 空心光纤 漂移
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
介绍了受激布里渊光纤陀螺(B-FOG)的基本工作原理，简述了国内外B-FOG的研究现状、关键技术问题和解决方法，最后对B-FOG未来的发展状况进行了展望。
光纤陀螺 受激布里渊散射 锁定 偏振波动 激光与光电子学进展
2006, 43(11): 53
Chongqing Optoelectronics Research Institute, Chongqing 400060, CHN
