北京自动化控制设备研究所惯性技术国家重点实验室, 北京 100074
针对目前谐振式光纤陀螺中存在的跟踪失锁问题开展研究,分析了频率跟踪失锁原因及机理,研究表明频率跟踪同步过程中的电流变化以及背向散射、偏振耦合等非互易性噪声引起的谐振峰对称性改变是导致尖峰脉冲和零偏变化的主要原因;随后,提出了基于半导体激光器温度闭环反馈的失锁控制方案,通过温度闭环实现激光器中心频率对光纤谐振腔单个谐振频率的长期跟踪同步,消除频率跟踪失锁引入的陀螺输出误差;对失锁控制总体技术方案、信号处理流程及实现方法进行了详细叙述;最后,成功搭建陀螺原理样机,对采用频率跟踪失锁方案前后的陀螺静态性能进行实验测试,测试表明频率跟踪失锁控制方案将陀螺输出脉冲幅值突变量从3000 (°)/h降低到200 (°)/h,陀螺输出零偏变化从600 (°)/h降低到0,完全消除了频率二次锁定过程中的零位变化,陀螺精度大幅降低到4.9 (°)/h(100 s平滑积分时间)。
光纤光学 光纤光学传感器 谐振式光纤陀螺 跟踪同步 频率失锁 温度闭环
1 哈尔滨工程大学自动化学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 东北电力大学自动化工程学院, 吉林 吉林 132012
提出了一种基于双芯光子带隙光纤(PBF)的单偏振(SP)定向耦合器，利用全矢量有限元方法(FEM)对其耦合特性进行了研究。结果表明：通过适当调整纤芯间微孔的大小及掺杂折射率可在耦合器获得SP特性；而纤芯间微孔椭圆率的变化并不会对其SP特性造成干扰，耦合器具有较高的结构参数容错性；通过优化参数，最终获得了一种长度仅为0.403 mm的SP定向耦合器。该耦合器在全保偏PBF(PM-PBF)谐振腔应用中， 能同时起到分束器及起偏器的作用，可以破坏次本征偏振态(ESOP)的谐振条件,有效抑制次ESOP的传输。这种具有较短长度的SP定向耦合器模场可与之前提出的PM-PBF的模场相匹配，有利于搭建起全PM-PBF谐振腔，这对抑制谐振式光纤陀螺(RFOG)热致偏振串扰噪声、提高RFOG的长期稳定性具有重要意义。
光纤光学 光子带隙光纤 单偏振定向耦合器 谐振式光纤陀螺 热致偏振串扰
1 深圳大学 电子科学与技术学院 深圳市微纳光子信息技术重点实验室, 广东 深圳 518060
2 浙江大学 信息与电子工程系, 浙江 杭州 310027
偏振波动是谐振式光纤陀螺(R-FOG)的主要噪声之一, 它对信号检测精度具有重要影响。通过矩阵法得到了透过式R-FOG中由偏振波动引起的系统零漂与偏振噪声相关参数、环形谐振腔结构参数间的关系表达式。在一定的透过式R-FOG系统结构参数下, 对上述解析表达式进行了数值拟合, 通过估算可满足高精度透过式R-FOG系统对偏振相关参数的要求, 为偏振波动噪声的理论分析和R-FOG系统的实际搭建提供了理论基础。
集成光学 透过式谐振光纤陀螺 偏振波动 偏振本征态 零漂 guided wave optics transmission resonant fiber-optic gyro polarization-fluctuation eigenstate of polarization zero drift
