应用于高精度光纤陀螺的超荧光光纤光源

在掺铒光纤放大器技术上发展起来的1.55 μm宽带超荧光光纤光源(SFS)具有相干长度短、输出功率大、温度稳定性好、对紫外线辐射不敏感和寿命长等优点,是惯性级和精密级光纤陀螺的理想光源.概述了1.55μm高精度光纤陀螺的研制现状,同时,对SFS的技术优势、最佳结构设计进行了探讨.最后对采用SFS的光纤陀螺的噪声特性进行了研究,并提出了改善光路系统信噪比和抑制光源强度噪声的技术措施.     

适用于光纤陀螺的保偏光纤特性研究

在光纤陀螺中,保偏光纤性能的优劣直接影响陀螺的输出精度和温度特性.理论分析了光纤参数,特别是光纤涂层与陀螺稳定性的关系,通过改善特定的光纤涂层指标,光纤在时变温度场下的可靠性得到提高,并最终保证了陀螺具有更强的抗环境干扰能力.将理论预测与实际工程应用相结合,采用改进后的保偏光纤绕制的陀螺,表现出了更好的温度性能,基于对保偏光纤特性的理论和初步实验研究,强调了一直以来被忽视的保偏光纤参数在光纤陀螺应用中的重要性.     

光纤环应力分布测试对光纤陀螺性能的影响

通过对光纤环进行应力分布测试和筛选,实现了改善光纤陀螺性能的目的。分析研究了由应力作用产生的光纤环非互易性对陀螺输出特性的影响,采用光纤应力分析仪对光纤环进行应力测试和筛选。并将经过光纤环在线测试和热应力测试筛选后的光纤环组装成陀螺进行零偏实验。实验结果表明:采用应力分析仪能够有效对光纤环进行应力测试和筛选,经过筛选后组装的光纤陀螺精度有了明显改善,全温范围内零偏稳定性可达0.08 ()/h。对后续高精度光纤陀螺研制有一定的借鉴意义。     

光纤陀螺调制相位噪声的研究

对ＰＺＴ光纤相位调制器的相位延迟稳定性及它给开环光纤陀螺带来的噪声进行了分析，通过改变环境温度，对这项噪声进行了实验研究     

光纤陀螺全方位性能自动评价系统

构建了光纤陀螺(FOG)全方位性能自动评价系统,对其主要功能进行了详细的叙述,完成了计算机、转台、温控系统、振动台、光纤陀螺等之间的通讯模块软硬件设计.这种光纤陀螺全方位自动评价系统除了可以测试国军标中规定的测试项目,还可以模拟光纤陀螺实际工况下的温度变化、振动影响,对光纤陀螺抗温度变化、抗振动性能做出数字化评价.所有操作均采用模块化设计和可视化方法,方便和简化了复杂的测试过程.通过配接不同的测试仪器,实现了光纤陀螺与陀螺光学元件的程控自动测试.实践证明介绍的光纤陀螺全方位性能自动评价系统技术先进、功能完备,满足各种光纤陀螺性能测试的需要.     

温度暂态效应对光纤陀螺性能的影响及其减小措施

对温度暂态效应影响光纤陀螺零偏特性的机理进行了详细的理论分析,提出了几种消除温度暂态效应对光纤陀螺性能影响的方案,尤其是四极对称缠绕技术对提高光纤陀螺的温度特性具有更为明显的效果.     

机械振动对光纤陀螺的影响及其减小措施

机械振动是光纤陀螺应用过程中无法回避的环境因素之一,如何提高机械振动条件下的精度是光纤陀螺设计和工程应用中必须考虑的内容。对机械振动影响光纤陀螺仪性能机理进行理论分析的基础上,在光纤环圈中引入了“匹配点”的概念,指出在光纤环中“匹配点”的空间位置越近越利于提高陀螺的振动性能,提出了通过采用四极对称缠绕技术是实现“匹配点”最小的一项有效措施,通过实例说明能否很好的控制四极对称绕法精度,对光纤陀螺的机械振动性能有很大的影响;实现了四极对称缠绕技术,很好的抑制了机械振动对光纤陀螺性能的影响。     

全数字闭环光纤陀螺噪声分析与光路设计探讨

对以方波调制为基础的全数字闭环光纤陀螺光路设计中的关键技术问题进行了探讨，对影响光纤陀螺性能的主要噪声的特性进行了理论分析和实验研究，测试结果表明，所研制的全数字闭环光纤陀螺的零偏稳定性为０．３°／ｈ。     

高平均波长稳定性超荧光光纤光源

光纤陀螺要求其光源具有高功率、宽谱输出,同时在大温度范围内仍具有好的平均波长稳定性。为了满足-45℃~70℃大温度范围的应用需求,采用双程后向抽运、法拉第旋转反射、带通滤波等技术手段,对光纤材料和器件进行大温区全局优化,以改善超荧光光纤光源的平均波长稳定性。理论分析了不同中心波长和带宽的带通滤波器以及光纤长度等参量对平均波长稳定性的改善效果,以及和光谱带宽的关系。按照设计结果选择滤波、光纤长度等参量,通过对-45℃~70℃全温区范围进行系统全局优化设计,得到输出功率为32mW,功率稳定性为0.65%,光谱带宽为12.5nm,光源平均波长变化量为23.5×10-6。结果表明,平均波长稳定性在0.5×10-6/℃以下的高稳定性超荧光光纤光源中,32mW输出功率非常高;所得的0.2×10-6/℃是115℃大温差范围、30mW以上超荧光光纤光源中非常优异的平均波长稳定性指标,满足光纤陀螺对光纤光源的要求。     

光纤陀螺敏感环输入轴稳定性研究

研究光纤敏感环输入轴在高温、低温和常温下的稳定性,判断敏感环的输入轴是否符合全温使用要求;通过对三个光纤敏感环进行300（°）/s转速下的输入轴失准角测试,利用温箱调节陀螺工作的环境温度,得到敏感环输入轴失准角的低温（-40℃）、常温（20℃）和高温（60℃）数据;确定失准角稳定性对陀螺性能的影响范围;根据失准角对陀螺性能的影响,得出光纤陀螺敏感环输入轴符合使用要求的结论。这里结合对失准角不稳定性产生机理的分析,提出了改进措施。     

超辐射掺铒光纤光源平均波长稳定性分析

为了解决高精度光纤陀螺要求长时间的标度因数稳定性到10-5以下,必须确保高精度光纤陀螺所采用的掺铒超辐射光纤光源具有非常稳定的平均波长.从超辐射掺铒光纤光源的结构出发,推导出其平均波长主要受到温度、抽运功率、抽运波长、抽运光偏振态以及光纤陀螺返回光功率的影响.详细分析了以上因素对于超辐射掺铒光纤光源平均波长稳定性的影响,并介绍了消除或者减小这些影响因素的措施.同时还总结了提高超辐射光纤光源的平均波长稳定性的相关技术,采用这些技术可以获得平均波长随温度变化系数±0.05×10-6/℃的高稳定性掺铒超辐射光纤光源.对于掺铒超辐射光纤光源在高精度光纤陀螺中的实际应用具有指导意义.     

PMF温度稳定性的研究

光纤陀螺仪中的光纤环需要采用温度稳定性高的保偏光纤（PMF）。除了PMF预制棒的结构设计外,光纤内涂覆材料的性能对PMF温度稳定性也有重要的影响。讨论了内涂覆材料的参数、涂覆层的固化度对PMF温度稳定性的影响,并建议采用内涂覆层固化度控制的方法来获得温度稳定性良好的PMF。     

光纤臂长差对马赫-曾德尔型光纤陀螺的影响

介绍了基于马赫-曾德尔干涉原理和萨格奈克(Sagnac)效应的马赫-曾德尔型光纤陀螺(MZ型光纤陀螺)的工作原理.在此基础上,分析了两光纤臂长差对光纤陀螺零位漂移和温度稳定性的影响,指出臂长差的存在是影响MZ型光纤陀螺系统稳定性和灵敏度的最主要因素.     

集成化光纤陀螺发展现状及趋势

无人机、机器人以及自动驾驶等领域对光纤陀螺尺寸、重量、成本综合性能提升有着迫切的需求,具有小体积、高性能、低成本等技术优势的集成化光纤陀螺成为目前的研究热点。文章梳理了美国、俄罗斯等在集成化光纤陀螺方面的最新研究成果和产品技术动态,从集成光学芯片设计加工、微小型高对称光纤环圈绕制、集成光学芯片与微小型光纤环圈直接耦合三个方面,阐述了集成化光纤陀螺面临的技术和工艺难题,分析了解决方案。最后,展望了集成化光纤陀螺的未来发展趋势和应用前景。     

光纤传感器在混凝土结构内应力检测中的应用

由于光纤传感器体积小，集传感与传输于一体，无电磁干扰等一系列优点，在机敏复合材料中得到广泛应用。文章提出将光纤传感器埋入混凝土结构中，实时、在线监测混凝土结构内部应力状态的变化，即一种机敏建筑结构雏型。讨论了混凝土结构中埋入光纤传感器的埋入方式，受压、受弯引起的光强输出变化与混凝土结构内部状态的关系，并对埋入光纤传感器的混凝土构件三点弯曲梁、圆柱构件进行了实验研究。实验结果表明，光纤传感器的输出变化能反映混凝土构件内部应力变化情况及裂缝的发生、发展等情况     

三轴光纤陀螺光路系统的设计与研究

针对实际捷联系统中三轴干涉式光纤陀螺仪各轴之间的精度及稳定性不对称问题,提出将Loyt消偏器引入到三轴陀螺光路系统中,新光路结构使每轴陀螺均输入相同的极低偏振度自然光,保证了各轴陀螺的对称性.利用琼斯矩阵与干涉矩阵建立了该结构光纤陀螺的系统模型,并应用此模型对该陀螺的输出及零点偏移情况进行了仿真分析.结果表明,该光路在保持各轴光路高度对称的同时还提高了陀螺系统的精度与稳定性,并在一定程度上降低了对光源偏振度的要求.     

谐振式光纤陀螺中环形谐振腔的实验研究

文中报道了谐振式光纤陀螺中光纤谐振腔的研究工作，首先简述了谐振式光纤陀螺的基本原理，然后对光纤环形腔的谐振性进行了分析，给出谐振条件，并且根据系统的性能要求，对陀螺的谐振腔光路系统进行了设计。     

谐振式光纤陀螺闭环锁频系统

谐振式光纤陀螺(R-FOG)是基于Sagnac 效应产生的谐振频率差来检测旋转角速率的一种新型光学传感器。利用闭环锁频系统可以减小光纤环形谐振腔受温度、应力等外界环境变化的影响,提高陀螺性能。提出了数字与模拟相结合的闭环锁频系统方案设计,克服了模拟锁频电路带来的电路温漂,采用模拟解调技术来降低了对系统A/D 转换器的转换速度的要求,同时无需对复杂数字解调算法的研究。闭环锁频系统应用于陀螺测试系统中,实验测得10 s时间内的锁频精度为2.15 ()/s。     

基于光纤陀螺温度漂移误差补偿方法研究

惯性导航系统中光纤陀螺的漂移受温度变化影响显著,导致其在导航系统中的应用受到各种制约。该文提出了一种软件上的温度补偿法,建立基于光纤陀螺多参量联合多项式温度补偿模型,并设计相应的试验方法对陀螺仪的漂移进行了温度补偿。试验证明,提出的温度模型准确有效,可补偿因温度变化引起的光纤陀螺仪的漂移影响,达到提高系统的导航精度及温度适应性的目的。     

高精度光纤陀螺用1550nmPMF耦合器的研制

介绍了一种为适应高精度光纤陀螺而设计制作的传输波长为1550mm的保偏光纤耦合器（PMFC）。比较了1550nmPMFC与单模光纤耦合器（SMFC）在制作工艺上的不同。对“衍射法定轴技术”和“温度稳定性高的封装技术”等关键制作技术进行了详尽的阐述和讨论。并对1550nmPMFC进行了温度循环试验,试验结果良好。