四频差动激光陀螺减小磁效应的新方法

四频差动激光陀螺的磁效应是制约其精度提高的重要误差源之一。从四频陀螺工作原理出发,分析其物理机制,提出一种减小磁效应的新方法。基于光强差稳频思想,通过改变稳频判定标准,选择最佳稳频点;同时采取针对性措施,确保陀螺相关参量特别是总光强的稳定性。实验结果验证了此方法的有效性,对研究者有一定参考意义。     

四频差动激光陀螺稳频系统研究

详细阐述了四频差动激光陀螺无调制光强差稳频系统的电路组成和工作过程,通过理论分析和实验对系统的稳频精度进行了估算,频率作稳定性为1．2×10－9。     

高精度差动放大器AD620构成的四频差动激光陀螺数字稳频系统

为提高光强差稳频精度,采用高精度差动放大器AD620放大微弱光强差信号,利用微控制器TMS320LF2407DSP构建了一套实用四频差动激光陀螺的稳频系统.系统核心采用PID算法,包括确定工作点、扫模、跳模处理等程序.经反复试验,AD620差分增益G=166时控制精度最佳.测试结果表明,该系统的稳频精度迭10-9量级,完全能满足应用要求.     

全反射棱镜式激光陀螺双纵模稳频技术

针对全反射棱镜式激光陀螺在单纵模稳频条件下纵模调制信号存在盲区的现象,研究了全反射棱镜式激光陀螺双纵模稳频技术。理论分析了功率调谐曲线的特征,获得了双纵模条件下小抖动调制信号的幅度及相位特性,提出了双纵模稳频控制方案,通过软硬件电路设计,搭建了全反射棱镜式激光陀螺双纵模稳频控制系统。在定温和变温环境下,分别对单纵模稳频与双纵模稳频进行了实验测试。实验结果表明,与单纵模稳频控制方法相比,双纵模稳频技术在稳频精度上提高了60%,陀螺精度也得到了相应的提高。     

全反射棱镜式激光陀螺稳频特性研究

针对全反射棱镜式激光陀螺在跳模前后性能下降的现象,系统地研究了全反射棱镜式激光陀螺稳频特性。在对小抖动调制下光强调谐特性和稳频伺服部件理论分析的基础上,建立了全反射棱镜式激光陀螺稳频系统数学模型。给出了稳频精度与加热器电压和环境温升的一般关系及最佳跳模门限的理论计算公式。分析结果表明,环境温升速率的增大和加热器电压的降低会导致稳频性能下降,最佳跳模门限随环境温度的升高而增大,在全温范围内固定跳模门限会导致跳模后稳频性能衰减。采用变增益Ⅱ型系统稳频与最佳跳模门限设置,可以有效消除在跳模前后陀螺性能下降的现象,陀螺精度相应提高了40%以上。此分析结果为提高全反射棱镜式激光陀螺的性能提供了重要参考。     

四频差动激光陀螺腔长敏感性的研究

为了改善四频差动激光陀螺的性能,研究了腔长敏感性随温度和工作电流变化的规律。利用气体激光器模牵引效应的经典公式,推导了四频差动激光陀螺腔长敏感性的表达式。通过扫模实验研究了腔长敏感性与温度、放电电流的关系。实验结果表明:温度越高,腔长敏感性越小;放电电流越小,腔长敏感性越小。因此采取较小的放电电流可降低四频差动激光陀螺的腔长敏感性,降低稳频误差的影响。     

采用BP神经网络的四频激光陀螺零偏的光强补偿方法

总结了环境因素对四频激光陀螺光强和零偏影响的3种常见方式,指出光强变化和零偏变化都是陀螺经环境因素作用后的外在表现,光强更能全面细致地反映环境因素对陀螺零偏的影响,提出了以光强为基准采用BP神经网络对零偏进行补偿的方法。建立了陀螺零偏的BP神经网络,采用该神经网络针对开机零漂、跳模和高低温冲击等3种不同的零漂产生机理分别进行了补偿实验,实验表明:该方法能够有效辨识产生零漂的不同机理并进行补偿,对提高复杂环境下陀螺的零漂性能有一定的参考意义。     

机械抖动对机抖激光陀螺稳频装置的影响

分析了机抖激光陀螺中偏频系统通过机械抖动对稳频装置施加作用力的影响.此力主要通过沿抖动切线方向调制卡盘组件,并改变环形腔腔长,引起激光频率相对变化达10-7量级.实验表明,激光功率调制量随着卡盘组件质量增大和偏频量增加而增加,从而影响零偏稳定性.提高卡盘在抖动切线方向的刚度,减少其质量或采用丝杆与槽片点接触等技术措施,能减少机械抖动对稳频装置的影响,另外,对机抖陀螺应选择合适的偏频量.     

四频差动激光陀螺中的激光稳频

本文首先分析了四频差动激光陀螺的稳频原理 ,进而讨论了各种稳频方案的优缺点 ,得出了实际应用中最佳的稳频方案 ,基于该方案的激光稳频系统在本文中得到实现 ,稳频精度提高了 1个数量级 ,优于 0 .5 MHz,减小了工作点不稳定带来的误差。     

激光陀螺的偏频技术

综述了几种主要的偏频技术,比较了目前卓有成效的速率偏频技术和机械抖动偏频技术;概述了速率偏频、机抖偏频和四频差动激光陀螺的国内外研究现状。     

基于固定频率激光器的低成本闭环谐振陀螺系统仿真

提出了一种使用固定频率窄线宽激光器作为干涉光源的闭环谐振式光纤陀螺系统.该系统利用相位调制器对干涉光进行移频控制,完成对谐振腔逆时针方向谐振频率的跟踪和锁定.建立了陀螺系统Simulink模型并仿真研究了不同速率点下的陀螺输出特性,结果表明,±200(°)/s速率范围内逆时针谐振频率锁定时间小于15 ms,陀螺标度因数非线性为2.41×10-4.与采用传统频率可调谐窄线宽激光器的闭环谐振式光纤陀螺系统相比,两者锁频时间和标度因数非线性基本一致.该研究为低成本闭环谐振式光纤陀螺系统的实现提供了理论和数据支撑.     

谐振式微光学陀螺频率跟踪与锁定技术研究

谐振式微光学陀螺(RMOG)是利用光学Sagnac效应和微电子机械系统(MEMS)加工工艺实现的一种新型角速度惯性传感器。为了减小光学器件受温度、应力等外界环境变化的影响,提高陀螺性能,快速精确的频率跟踪与锁定技术是非常必要的。提出了两种应用于RMOG的频率跟踪与锁定方法:单路光路(单路模式)和两相向传输光路(双路共模模式);分析比较了两种方案应用于RMOG中所得到的陀螺性能。单路模式由于受光路非互易性噪声的影响较小,锁频精度高;双路共模模式频率跟踪速度快,动态响应性能好。对RMOG的测试表明,对应于单路模式和双路共模模式,分别可以得到0.07°/s的频率锁定精度和0.09 ms.[(°)/s]-1的频率跟踪速度。     

采用射频频率调制光谱实现半导体激光器稳频

利用半导体激光器可直接对注入电流进行高速调制的特点，将20MHz射频(RF)信号直接加在半导体激光器的高频调制端口，射频信号的一部分经过相移器后，与雪崩光电探测器(APD)所探测的饱和吸收光谱信号进行混频，经低通滤波器后产生了类色散曲线；将半导体激光器的输出频率稳定在铯原子D2线的^6S1/2(F=4)→^6P2/2(F'=5)的超精细跃迁线上，实验所测的10s内典型的频率起伏小于1MHz；这种稳频技术不需锁相放大器，具有可避免低频段较高的强度噪声和较大的频率捕获范围的优点。     

激光稳频的共焦法布里-珀罗干涉仪

针对多普勒激光雷达激光源短期频率漂移低于1 MHz的要求,设计了一种共焦干涉仪作为频率标准进行稳频。通过对三种不同材料制成的共焦法布里-珀罗(Fabry-Perot)干涉仪中心频率随温度漂移情况进行分析对比,选用零膨胀微晶玻璃材料制作共焦法布里-珀罗干涉仪,腔镜和隔离器通过光胶的方式进行组合,并且置于温控精度优于0.01 K的双层密封温控箱中。经过实验测量,共焦法布里-珀罗干涉仪的自由光谱范围为370 MHz,透射谱半峰全宽(FWHM)为1.7 MHz,精细度为220。采用该共焦干涉仪进行稳频,理论稳频精度可达0.15 MHz,满足激光多普勒雷达单频激光源的稳频要求。     

压电式微固体模态陀螺谐振频率自动跟踪电路

压电式微固体模态陀螺振子通过交变电压激振、传感电极感应出电荷。当激励电压频率为某阶振动模态谐振频率时,感应电荷达到最大值。设计了谐振频率自动跟踪电路,使陀螺稳定工作在谐振模态。使用现场可编程门阵列(FPGA)控制直接数字频率合成器(DDS)产生频率精确可调的激励电压,驱动陀螺振子振动。检测谐振点对应的激励电压和感应信号间的相位差,作为反馈信号调节激励电压频率。实验结果表明,当相位差锁定区域处在98.48°~100.27°时,振子感应电极输出信号最大,振子处于谐振状态,实现了振子谐振频率的跟踪锁定。该系统可用于以谐振器为核心器件的振子工作模态锁定与跟踪。     

基于数字反馈控制的Nd:YAG激光器频率稳定技术

频率稳定的激光器在精密计量、高分辨率光谱等许多领域具有重要的应用。使用KTP晶体将Nd:YAG激光器输出的激光(1064nm)倍频到532nm,采用波长调制吸收光谱技术获得吸收峰的一次谐波信号作为鉴频信号,并基于数字比例-积分-微分(PID)反馈控制技术,把倍频后的频率稳定在碘分子B-X态(32-0)带的R(56)吸收峰上,在1h的连续测量时间内,频率漂移幅度小于2MHz,远小于多普勒受限的光谱线宽,频率稳定度达到了10-9量级,整套系统可以实现长时间连续工作。使用的数字PID稳频方案,可以有效抑制激光的长期频率漂移,具有方案简单、易于实现的优点,同时显著降低了较大幅度随机噪声对系统稳定性的影响。     

480nm激光器的双光子DAVLL谱稳频

480nm激光的稳频对于实现铷原子从基态双光子相干激发到里德堡态必不可少。本工作基于梯形构型下的电磁诱导透明现象,一种新的480nm激光器稳频技术采用偏振谱稳频的780nm激光作为探测光而480nm激光则作为耦合光,在外加偏置磁场作用下产生的双光子双色原子气体激光锁频（DAVLL）谱方法,将该谱信号通过比例-积分-微分电路后反馈回480nm激光器即可实现稳频。在频率锁定后,480nm激光器和780nm激光器长时间稳频的总线宽为1MHz左右。     

基于纵向塞曼效应的商用氦氖激光器稳频研究

本文通过对多种氦氖激光器纵向塞曼效应下的稳频实验 ,发现许多商用氦氖激光器的增益曲线为非对称双极值峰谷点 ,从而使传统的等振幅稳频方法产生非唯一解。并对提高稳频精度进行了分析     

激光陀螺辐射捕获效应的理论研究

辐射捕获是影响激光陀螺性能的重要色散效应.针对以往研究方法的缺陷,提出新的修正方案.基于对辐射捕获物理过程的严格考察,提出了二频陀螺的修正公式,解决了Aronowitz理论公式的缺陷;基于对四模激光器模耦合作用的严格考察,提出了四频陀螺的修正公式,符合物理本质.这对激光陀螺的理论研究有参考价值.