1 南京电子技术研究所, 江苏 南京 210000
2 浙江大学 光电科学与工程学院 现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
在干涉式光纤陀螺组成的捷联惯性导航系统中, 光纤陀螺启动过程中温变效应导致的漂移项是导航误差的主要误差源, 已成为限制高精度光纤陀螺系统性能进一步提升的关键因素。通过对光纤陀螺启动过程中温变效应的理论分析与建模, 提出了一种基于查表补偿的光纤陀螺启动温变效应误差抑制法和误差评价法。实验结果表明, 该抑制方法可使-40~+60 ℃环境下光纤陀螺漂移概率误差从0.02～0.50 (°)/h降至0.01 (°)/h以下, 对应导航系统的导航圆概率误差从1.4~35 n mile/h降至0.8 n mile/h以下, 有效抑制了光纤陀螺启动温变效应误差, 提升了系统性能。
干涉式光纤陀螺 温变效应 非稳态温度场 温变效应误差等效数学模型 四极对称光纤环 interferometric fiber optic gyroscope temperature transience effect unsteady-state temperature field equivalent mathematical model of temperature trans quadrupole fiber ring
浙江大学 光电科学与工程学院 现代光学仪器国家重点实验室, 杭州 310027
提出了磁场和温度场共同作用下光纤陀螺产生磁温耦合效应的理论, 建立了相应的数学模型, 并对该模型进行仿真分析和实验验证.理论、仿真和实验结果表明, 光纤陀螺产生的磁温交叉耦合度来自于磁场产生的非互易圆双折射、不同温度下光纤环上热应力导致的双折射、光纤固有双折射、弯曲双折射等的相互作用.在20℃~60℃的范围内, 保偏光纤直径为250 μm, 拍长为3 mm, 光纤长度为1 600 m, 光纤扭转率为1 rad/m, 光源波长为1 550 nm, 1 mT径向磁场产生的磁温交叉耦合度的最大值为6.796％.
光纤陀螺 磁温耦合效应 磁温交叉耦合度 非互易相位差 保偏光纤线圈 Fiber Optic Gyroscope (FOG) Magnetic-temperature coupling effect Degree of magnetic-temperature coupling Nonreciprocal phase error Polarization Maintaining (PM) fiber coil
浙江大学 光电学院现代光学仪器国家重点实验室, 杭州 310027
研究了与光纤线圈敏感轴平行的轴向磁场作用下保偏光纤陀螺的漂移特性, 建立了保偏光纤陀螺产生的非互易相位差与入射光偏振态关系的数学模型, 并对该模型进行了实验验证.结果表明: 轴向磁场对保偏光纤陀螺产生的非互易相位差源于光纤线圈内光纤的弯曲, 且与线圈中光纤扭转分布具有密切关系, 即当线圈绕制完毕, 光纤扭转分布固定时, 对应的保偏光纤陀螺轴向磁场灵敏度不变；保偏光纤陀螺轴向磁场灵敏度与射入光纤线圈内光的偏振态密切相关, 通过改变入射偏振光的入射角, 可在0~5°/h/mT范围内改变典型保偏光纤陀螺的轴向磁场灵敏度.
保偏光纤陀螺 轴向磁致非互易相位差 光纤线圈 光纤弯曲 光纤扭转 入射光的偏振态 Polarization maintaining fiber optic gyroscopes Axial magnetic drift Nonreciprocal phase difference Fiber coil Fiber′s bending Fiber′s twist 光子学报
2015, 44(12): 1206003
浙江大学光电系现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
提出了与陀螺敏感环平面垂直的正交磁场作用下保偏光纤(PMF)陀螺产生非互易相位差(NPD)的理论，建立了相应的数学模型，并对该模型进行仿真分析和实验验证。正交磁致非互易相位差源于光纤的弯曲，与光纤环的直径、光纤直径、光纤长度及正交磁场大小等参数密切相关。理论、仿真和实验结果表明，光纤环尾纤与集成光学元件(IOC)尾纤0°熔接的保偏光纤陀螺的正交磁漂移在一定范围内随机分布，而45°熔接的保偏光纤陀螺的正交磁漂移比较稳定，其正交磁漂移与正交磁场大小呈线性关系。
光纤光学 保偏光纤陀螺 正交磁漂移 熔接角 非互易相位差 保偏光纤环
浙江大学,现代光学仪器国家重点实验室,浙江,杭州,310027
提出了平行与铌酸锂波导方向的轴向磁场对其半波电压产生影响的机理:加在电极上的电场对其中传播的偏振光产生线双折射,而磁场产生圆双折射,两者作用的结果是使得半波电压随磁场而变化.由此导出了半波电压随外界磁场变化的数学模型.仿真和实验结果表明,对于平均波长为1.30μm,20T的磁场,铌酸锂的半波电压可以减小了2.13%.
光纤陀螺 轴向磁场 铌酸锂调制器 半波电压 Fiber-optic gyro Axial magnetic field LiNbO3 modulator Half-wave voltage
浙江大学,现代光学仪器国家重点实验室,浙江,杭州,310027
垂直光纤环面变化的轴向磁场会降低去偏陀螺的精度,因此提出减小轴向磁场灵敏度的新方法:用交叉绕法单模光纤环作为敏感环.与普通绕法相比,理想交叉绕法光纤环中的正反任一束光经过的路径可分为相等的两段,每段路径上产生的Faraday相位延迟大小相等、符号相反,整个路径上相互抵消,从而两束光不存在与磁场有关的Faraday非互易相位差.仿真结果表明,交叉环有很低的轴向磁场灵敏度,与轴向磁场灵敏度为23.4°/(h·mT)的普通环相比,其他参数相同、不对称度为1%的交叉二极子光纤环,轴向磁场灵敏度仅为0.23°/(h·mT).
光纤陀螺 轴向磁场 Faraday非互易相位差 残余线双折射
浙江大学现代光学仪器国家重点实验室,杭州,310027
运用琼斯矩阵,对去偏光纤陀螺轴向磁场灵敏度进行研究.基于单色光分析了轴向磁场产生的法拉第非互易相位差的机理,理论推导了实际的非互易相位差,给出仿真结果、分析结果和实验结果,并提出减小轴向磁场作用下的Faraday非互易相位差的主要方法是使得两个消偏器的45°误差之和(θ3+θ4)→0.
去偏光纤陀螺 Faraday非互易相位差 扭转 Lyot消偏器 轴向磁场 Fiber-optic depolarized gyro Faraday nonreciprocal phase error Twist Lyot depolarizer Axial magnetic field
