浙江大学光电科学与工程学院光学惯性技术工程中心，浙江 杭州 310027
自20世纪70年代以来，伴随着光通信领域中光纤、光源和相位调制器等光学器件的逐渐应用和走向成熟，具有独特优势的基于Sagnac效应的干涉式光纤陀螺（IFOG）技术得到了迅速发展。40多年来，该技术从实验室走向了陆海空天等各个领域。回顾了IFOG技术的发展过程。首先，介绍了自Sagnac效应发现至实用化期间IFOG技术的探索历程。然后，阐述了IFOG经典的最小互易光学结构与信号处理方案。接着，梳理了IFOG技术在高精度、小型化和环境适应性等方面的研究现状。最后，分析了该技术发展、应用的趋势和方向。
光纤光学 光纤陀螺 非互易相位差 灵敏度 标度因数 光学学报
2022, 42(17): 1706004
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
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
