北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
分析了极化碱金属气室的旋光特性,极化的原子气室宏观上可等效为一种法拉第旋光晶体,其旋光系数与原子自旋进动相关。提出了采用圆偏振探测光测量通过气室的左右旋圆偏振光相位差来实现原子自旋进动检测的思路。基于改进的全光纤反射型Sagnac干涉仪,搭建了光纤原子自旋进动检测系统,通过圆偏振探测光实现了无自旋交换弛豫态自旋进动信号的检测。在原子自旋陀螺仪实验平台上进行了实验验证并实现了陀螺效应,实验结果证明了所提理论的正确性。对陀螺性能进行了初步测试,得到其零偏不稳定性为0.29 (°)/h。
测量 光纤光学 相干检测 原子自旋进动检测 Sagnac干涉仪 无自旋交换弛豫 圆偏振光
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
基于热扩散机理, 研究了光纤陀螺中光纤环热扩散非互易相位误差导致的零漂的延迟响应特性, 发现了延迟时间的温度相关性, 获得了光纤环零漂延迟补偿模型。搭建高精度光纤陀螺实验系统, 在不同温度段, 采用近似“方波”形台阶温变激励, 验证了热致非互易性相位误差的延迟特性, 并获得了实验光纤环的模型参数。进行了光纤陀螺全温变零偏测试, 实验结果表明采用改进模型可获得更好的零偏补偿效果, 验证了新建模型的正确性和有效性。
光通信 热扩散 Shupe效应 温度补偿 响应时间
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
为满足空间和其他领域的高精度制导导航控制系统的迫切需求, 开展了基于实芯保偏光子晶体光纤(PM-PCFs)的干涉型光子晶体光纤陀螺(PCFOG)的技术研究, 研究和开发了PCFOG专用PM-PCFs和掺铒PCFs(ED-PCFs)的制备技术、PCFs耦合技术和熔接工艺等关键技术, 研制出了PCFOG原型样机并进行了典型环境实验。研究结果表明, PCFOG在精度和环境适应性等方面都具备明显优势, 具备工程应用条件。
遥感 光子晶体光纤 光纤陀螺 温度 辐射
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
分析了由光相干域偏振计测得的光纤陀螺保偏光纤环(PMFC)分布偏振耦合测试数据, 建立了测量点偏振耦合幅度模型。结果表明, 测试数据是实际偏振幅度耦合被宽谱光源相干函数调制的结果, 且存在伪偏振耦合测试数据。在此基础上, 提出并实现了分布偏振耦合数据处理算法。绕制PMFC, 进行了不同温度条件下分布偏振耦合测试, 并提取了真耦合位置和强度信息。通过建立PMFC二次偏振耦合误差预估模型, 对不同温度下光纤环分布偏振耦合引起的光纤陀螺零漂误差进行了计算预估。利用高精度保偏光纤环分析测试仪对该环进行了对应温度的光纤陀螺零漂测试, 零漂预估值与实测结果一致。
光纤光学 光纤陀螺 光相干域偏振计 分布偏振耦合 零漂 相干函数 中国激光
2017, 44(10): 1006004
Author Affiliations
Abstract
1 School of Instrument Science and Opto-electronics Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China
2 National Key Laboratory on Inertial Technology, Beihang University, Beijing 100191, China
A simple wavelength-independent scale factor model is established for a closed-loop interferometer fiber optic gyroscope (IFOG) and a method to keep the scale factor radiation tolerant and temperature stable in a high performance IFOG for space application is proposed. The half-wave voltage (Vπ) of the multifunction gyro chip at different wavelengths and temperatures is measured and the radiation-independent inherent parameter of the modulator is picked out and found be proportional to the temperature and slightly wavelength dependent. An experimental IFOG is developed and the scale factor is measured at different temperatures and under Co60 irradiation, respectively. Less than a 10 ppm scale factor instability is achieved within the 40°C to +60°C temperature range and more than 100 krad(Si) total radiation dose.
060.2370 Fiber optics sensors 060.2800 Gyroscopes 130.3120 Integrated optics devices 120.5790 Sagnac effect Chinese Optics Letters
2016, 14(11): 110605
1 北京航空航天大学惯性技术国防科技重点实验室, 北京 100191
2 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
建立了Y分支光学调制器半波电压与工作波长和温度的数学模型，其半波电压随工作波长增加而增加、随温度增加而减小。设计实现了一种基于4阶波调制Sagnac干涉仪的半波电压自动测试系统，实现了半波电压的在线连续测量，相对测量精度达到8.5×10-6。用可调激光器光源，改变工作波长和环境温度，分别进行了1310 nm和1550 nm波段Y分支光学调制器半波电压的实际测量，通过实验测试确定了半波电压与波长和温度的相关性。结果表明，半波电压在这两个测试波段内与波长和温度均呈线性关系，波长相关系数为正，分别约为3.61×10-3 V/nm和9.54×10-3 V/nm；温度相关系数为负，分别约为-1.76×10-3 V/℃和-2.00×10-3 V/℃。实验结果验证了理论模型的正确性。
光纤光学 光纤陀螺 Y分支光学调制器 半波电压 波长 温度
1 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
2 北京航空航天大学物理与核能源工程学院, 北京 100191
3 中国工程物理研究院总体工程研究所, 四川 绵阳 621900
提出了一种基于Sagnac干涉仪的保偏光子晶体光纤(PM-PCF)氢气传感器，建立了传感模型并进行了实验研究和验证。采用对靶磁控溅射技术将钯银(Pd/Ag)合金快速均匀地沉积在保偏光子晶体光纤侧面，并利用Pd吸收氢气后的形变调制保偏光子晶体光纤的双折射，通过测量Sagnac干涉仪输出光谱峰值的变化实现氢气浓度的测量。实验结果表明该传感器可检测的氢气浓度范围为0%~4%，且具有良好的重复性。室温下对低浓度氢气具有较高的灵敏度，氢气浓度由0%变化到1%时的波长偏移量达1.307 nm。采用双折射温度不敏感的保偏光子晶体光纤，可很好地抑制外界温度变化对传感器的干扰。
光纤光学 氢气传感器 光子晶体光纤 对靶磁控溅射 Pd/Ag合金膜
