光纤陀螺光纤环轴向磁敏感性研究

磁敏感性是光纤陀螺(FOG)的主要误差源之一,而光纤环是主要的敏感源。在外界磁场作用下,光纤陀螺中会产生一个非互易相位差,影响陀螺的精度。相关实验表明保偏(PM)光纤环中轴向磁敏感性比径向磁敏感性更显著。主要从三个方面研究了轴向磁场对光纤陀螺的影响机理,包括轴向磁场平行分量引起的光纤随机扭转法拉第磁场漂移、光纤几何扭转引起的法拉第非互易相位差以及轴向磁场垂直分量引起的非法拉第非互易相位差。对理论结果进行了仿真分析和实验验证,结果表明:由垂直分量磁场引起的非互易相位差是光纤陀螺轴向磁敏感性的主要原因,其大小与光纤环骨架半径密切相关;骨架半径越小的光纤环,轴向磁敏感性越强。     

光纤陀螺保偏光纤环几何轴向磁敏感性理论研究

在光纤陀螺中,磁场会造成法拉第相位误差。实验结果表明,轴向磁敏感性较径向更为明显。在轴向磁场作用下,在保编光纤中传播的正反两束光会产生一个与磁场有关的非互易相位差。研究了由光纤在光纤环上螺旋缠绕引起的几何轴向磁敏感性,利用耦合模方程和有限元分析法,从理论上推导出了保偏光纤陀螺在轴向磁场作用下,产生的几何法拉第非互易相位差的具体表达式,并对理论结果进行了仿真分析。研究表明,光纤环中光纤几何扭转引起的圆双折射是产生几何法拉第相位误差的主要原因。另外,轴向磁敏感性会随着半径的减小而增大。     

基于布里渊散射的保偏光纤环应力分布特性研究

保偏光纤环是光纤陀螺的核心部件,其性能受温度的影响较大,主要表现为热致互易相移,影响光纤陀螺的精度。针对该问题,提出采用应力分布法测量光纤环的温度非互易相移。通过对不同温度点的光纤环应力分布数据进行分析,建立光程对中数学模型,基于该模型对光纤环的尾纤进行适当调整,改进其光学对称性,降低由温度变化引起的非互易相移。通过陀螺整机实验表明:该方法能大幅提高光纤陀螺的精度,过程简单方便,对成品光纤环具有一定的修复作用,提高了成品率,实用性较好。     

保偏光纤环与Y波导芯片直接耦合技术研究

光纤陀螺光路结构中,Y波导器件与保偏光纤环通过尾纤熔接的方式连接形成闭合回路来敏感系统相对惯性空间的转动信息,而熔接点引入的偏振交叉耦合以及背向反射是制约光纤陀螺测量精度进一步提高的主要因素.为此,提出了一种实现保偏光纤环与Y波导芯片直接耦合的方法,并制作了两者直接耦合的敏感环光路.经实验测试,光路中Y波导器件的插入损耗典型值为2.7 dB,分光比优于48/52～52/48,偏振串音优于-30 dB,性能指标与常规的Y波导器件相当.该光路模块理论上有利于减小光纤陀螺系统噪声和提高测量精度.     

直接耦合技术在高精度光纤陀螺上的应用

在光纤陀螺光路结构中,Y波导与光纤环通过尾纤熔接形成闭合回路来敏感相对惯性空间的转动信息,而熔接点处引入的非互易相位差会制约高精度光纤陀螺检测精度,还会降低陀螺的环境适应性和长期可靠性.在某项目支持下,对Y波导与光纤环进行了直接耦合工艺处理,并将该模块应用到高精度光纤陀螺光路结构中.测试表明,在保证陀螺光路、电路、软件...     

尾纤长度不对称导致的光纤陀螺振动误差分析

如何提高光纤陀螺在振动环境下的精度是光纤陀螺工程化过程中必须考虑的问题。当前,对于降低光纤陀螺振动误差的方法主要集中在改善光纤陀螺的机械结构和固定光纤环上。然而,Y波导与光纤环的尾纤长度不对称也是引起光纤陀螺振动误差的一个重要原因。首先根据弹光效应从理论上阐述了由振动所引起非互易相移的原理,进而分析证明了振动条件下左右两侧的波导尾纤与光纤环的尾纤长度之和不相等,即尾纤长度不对称是导致振动条件下非互易相移产生的一个重要原因。在此基础上推导出了振动条件下光纤陀螺两侧尾纤长度和之差与陀螺输出误差的理论关系式,并通过Matlab仿真了两侧尾纤长度和之差与陀螺输出漂移的关系曲线。     

全保偏光纤地磁传感器

采用保偏光纤耦合器等保偏器件，搭建了马赫-曾德尔型保偏光纤干涉仪，在干涉臂中接入磁致伸缩材料粘附光纤结构的保偏光纤磁传感探头，通过磁致伸缩效应探测地磁场引起的光纤中的相位变化，建立了保偏光纤地磁场传感器实验系统，实现了稳定的磁场检测。实验分析了系统相位信号随磁场变化的特性以及频率响应特性，为系统选择适当的交流磁场进行直流磁场检测提供了依据，结果表明该系统最小可检测到1nT量级的磁场。实验测量了地磁场矢量在水平面各方向上的分量大小，得到的实验结果与理论值吻合得较好，证明该系统能够用于基于地磁场测量的定向导航。     

柱面非均匀弱磁场对光纤陀螺磁敏感性的影响

以光纤陀螺(FOG)某电路板为例,扫描分析了其磁场分布规律,并利用矩阵光学和光传输理论,建立了柱面非均匀磁场中Faraday非互易相位差理论模型,进而仿真分析了实际电路板的辐射磁场对光纤陀螺的影响.分析结果表明:1)柱面非均匀磁场与光纤环距离越小,FOG磁敏感相位误差越大;2)柱面非均匀磁场对FOG所产生的磁敏感误差与角度之间呈倾斜正弦曲线,且倾斜度随磁场与光纤环间距减小而加剧;3)当R＜5r(磁场源位于光纤环外部,r为光纤环半径,R为磁场源与光纤环左侧边缘的距离)或R＜0.5r(磁场源位于光纤环内部)时,非均匀磁场均大于同量级均匀磁场对FOG的影响;4)非均匀场的存在影响FOG偏离固有磁轴方向;5)对于距离FOG较近的一些辐射强度非常小的普通电路板,也会导致FOG输出的不稳定和方向相关性.上述结果对于理解和分析实际磁场对FOG的影响,具有实际指导意义.     

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.     

光纤电压传感器传感头优化与热致非互易误差抑制

针对普通光纤电压传感器在外界温度扰动下其输出精度和稳定性会受到严重影响这一问题,本文提出了一种采用保偏光子晶体光纤(polarization maintaining photonic crystal fiber,PM-PCF) 作为传感光纤的传感头优化方法抑制温度扰动下的系统非互易误差。在综合考虑PM-PCF与传统熊猫型保偏光纤(panda polarization maintaining fiber,panda-PMF) 尾纤间的熔接损耗、传输损耗以及现有工艺条件下的光纤制备等问题的基础上,优化得到了与panda-PMF间的熔接损耗低至0.14 dB的PM-PCF;并对比分析了这两种保偏光纤的双折射温度依赖特性,建立了全光纤类型的光学电压传感器(fiber optic voltage sensor,FOVS) 热致系统误差输出模型,分析验证了PM-PCF在解决反射式逆压电型FOVS热致非互易问题的可行性。结果表明,采用PM-PCF优化后的FOVS热致非互易误差约是传统保偏光纤电压传感器 的10-2量级。这在提高系统输出精度和稳定性等方面具有显著优势,同时这种低损耗的优化方法在光纤传感及通信等领域具有重要的应用价值。     

用于光纤陀螺的超辐射发光二极管组件

超辐射发光二极管(SLED)作为一种非相干性宽带光源，是光纤陀螺仪(FOG)和光纤传感器的理想光源，也是光时域反射仪(OTDR)和中短距离光通信的主要光源之一。SLED组件采用8脚蝶形式或14脚双列直插式管壳全金属化气密性封装，标准单模光纤(SA伊)或保偏光纤(PMF)耦合输出。组件包括SLED管芯、半导体致冷器(TEC)、热敏电阻，可带背光探测器。使用时可通过外电路对组件实现功率控制和温度控制，使组件能长期稳定工作。与光纤耦合效率可达45％以上，光谱宽度大于40nm工作电流100mA)。     

基于保偏光纤的光纤应力传感器研究与设计

为了提高光纤应力传感器的抗干扰能力,提出了一种基于保偏光纤的光纤应力传感器设计方案.该方案主要利用保偏光纤的高双折射机理,通过光偏振度的变化来反映外界应力的变化.还给出提高系统性能的一些措施.实验表明,该系统能准确检测出光纤弯曲程度的变化.     

保偏光纤拍长的测量方法

介绍了保偏光纤拍长测量的几种常用方法,就其测量原理,试验装置及优缺点分别进行了较为详细的分析和说明.并就目前多数测量方法适用于高双折射光纤的不足,介绍了一种较好的测量低双折射光纤拍长的方法.     

SAW32位抽头延迟线非相干扩频处理单元实验

简述了扩频通信的原理及ＳＡＷ抽头延迟线在直接序列（ＤＳ）扩频通信技术中的应用，详细介绍了ＳＡＷ３２位抽头延迟线非相干扩频处理单元实验情况。该扩频处理单元使用３２位Ｍ序列ＳＡＷ抽头延迟线作为相位编码波形发生器和匹配滤波器，具有５ＭＨｚ带宽和１５６．２５ｋｂｉｔ／ｓ的数据率。在解调器中，匹配滤波器的输出经包络检波和幅度判别，以实现对扩频信号的解扩。该扩频单元具有简单和快速同步的特点。     

单偏振光纤激光器的研究进展

单偏振光纤激光器已成功应用于光纤传感、光纤陀螺和相干通信等领域。在阐述了光纤激光器机理和偏振理论的基础上,综述了光纤激光器基于保偏光纤、偏振控制器以及光纤布拉格光栅（FBG）等技术实现单偏振输出的方法以及近年来的研究进展,并对其进行了对比分析,提出相应的改进方案。     

超辐射发光二极管组件

超辐射发光二极管(SLED)作为一种非相干性宽带光源,是光纤陀螺仪(FOG)和光纤传感器的理想光源,也是光时域反射仪(OTDR)和中短距离光通信的主要光源之一。SLED组件采用8脚蝶形式或14脚双列直插式管壳全金属化气密性封装,标准单模光纤(SMF)或保偏光纤(PMF)耦合输出。组件包括SLED管芯、半导体致冷器(TEC)、热敏电阻,可带背光探测器。使用时可通过外电路(自动温度控制电路ATC、自动功率控制电路APC)对组件实现功率控制和温度控制,以便使组件能长期稳定工作。与光纤耦合效率可达45％以上,光谱宽度大于40nm(工作电流100mA)。     

极化保偏光纤结构对器件中电场强度的影响

针对可能的侧面抛磨的极化保偏光纤的电极结构，在提出相应的数学模型的基础上，分析了电极形状、被抛磨侧面与纤芯的距离、侧面抛磨后光纤两侧的厚度等结构参数对极化保偏光纤中电场强度及其分布产生的影响。由此分析得到了优化的极化光纤器件结构。     

基于波长扫描调制法测量保偏光纤的偏振特性

分析了保偏光纤偏振特性及其拍长和偏振消光比的基本测量原理,并根据单模保偏光纤基模的2个正交偏振模分量HEx11与HEy11间的相位差与波长的关系,推导出偏振拍长的测量关系式,提出了测量保偏光纤偏振特性的波长扫描调制法.采用此方法对熊猫型保偏光纤(YOFC-3367WY)的偏振特性进行了验证性实验研究.拍长和偏振消光比的测量结果表明,在该保偏光纤工作波长处试验结果与理论分析相当一致,说明该方法具有简单易行、测量精度高的优点.     

全保偏光纤水听器阵列

报道了全保偏光纤水听器阵列的研究结果。在详细介绍全保偏光纤水听器基元结构和工作原理基础上 ,描述了四基元阵列结构和性能 ,给出了光纤水听器基元相对接收灵敏度的频率响应和阵列指向性的测量结果     

光源谱型对保偏光纤应力传感信号的影响

保偏光纤对入射的线偏振光具有偏振保持能力,用白光干涉系统可实现准分布式应力、温度和位置传感。超辐射发光二极管(SLD)当驱动电流较小时,光谱服从高斯分布;随着驱动电流增加,中心波长向短波方向漂移,光谱畸变,可用两个高斯函数相加拟合。本文详细分析了SLD光源在不同驱动电流下的谱型分布及拟合曲线,并在保偏光纤应力传感系统中进行了实验,实验结果表明随着光源输出功率增加,在耦合点两侧对称分布着伪耦合点。当光源功率为15 mW时,伪耦合点的耦合强度比力致耦合点的耦合强度约小15 dB。