掺铒光纤谐振腔陀螺的谐振腔设计

光纤谐振腔作为谐振式光学陀螺的核心传感器件,其性能直接决定了谐振式光学陀螺的灵敏度。目前使用的光纤谐振腔存在着品质因数偏低的问题,极大地限制了谐振式光学陀螺极限灵敏度的提升。将掺铒光纤引入到光纤谐振腔中并外加高稳定性的泵浦激光器形成掺铒光纤谐振腔,从而有效提升了谐振腔的品质因数。通过对激光功率、掺铒光纤长度等参数的实验探索,确定了最佳的掺铒光纤谐振腔的设计参数,实现了应用于谐振式光学陀螺品质因数为1.44×109的掺铒光纤谐振腔。搭建了基于掺铒光纤腔的谐振式光学陀螺测试系统,经实验测试该系统的零偏稳定性为0.077 5°/s,验证了掺铒光纤腔在陀螺系统中的应用,为新型角速度测量技术提供了新的研究思路和发展方向。     

《光纤陀螺及其应用》

《光纤陀螺及其应用》由北京航空航天大学张维叙教授主编、《红外与激光工程》编辑部编辑、北京国防工业出版社出版。本书着重描述了光纤陀螺原理及光学元器件的基本知识,简要介绍了光纤陀螺在各种系统中的应     

光学陀螺背向散射问题综述(特邀)EI北大核心CSCD

光学陀螺作为光电惯性导航系统的核心器件,在众多领域发挥着举足轻重的作用。随着科学技术的不断进步,传统的激光陀螺、轻质化的光纤陀螺以及集成化的微光陀螺齐头并进、蓬勃发展,但无论是哪一种陀螺样式,在性能优化的过程之中都不可避免地需要考虑背向散射的问题。背向散射是光学陀螺中的一种噪声源,其会带来陀螺的输出偏置或闭锁效应,从而影响其性能。为了更好地理解光学陀螺中的背向散射机制,首先从半经典理论下的自洽方程组出发讨论背向散射的基本原理,而后依照光学陀螺的发展脉络,分析各种光学陀螺的背向散射分析方法、测量手段以及抑制方法,最后对目前光学陀螺中有关背向散射亟待解决的问题进行总结并展望。     

光纤陀螺—环形激光系统的后继者

目前实验室推出的光纤陀螺到90年代可能要与环形激光陀螺争夺惯性制导市场.光纤陀螺的前景要比激光陀螺从实验室推出后的十年要稍长一些,以打破旋转质量陀螺的长期垄断地位.首先,光纤陀螺(FOG)很可能占领尺寸小、重量轻,功耗低,坚固耐用,成本适中的中低精度为主要优点的应用场合.10年前,由于同样的原因使激光陀螺进入惯导市场,尽管从那时以后激光陀螺的精度有了很大的提高.到90年代末,预计技术的进步可使光纤     

分布反馈式光纤激光水听器探头封装及应用研究进展

分布反馈式光纤激光器水听器体积小、灵敏度高，便于复用成阵和布放回收，成为光纤水听器领域重要的一种技术路径。本文对分布反馈式光纤激光水听器国内外研究的探头封装结构及应用进行了综述，根据封装结构的特点，重点介绍了弯曲梁式、侧面压迫式、轴向拉压式三种主要的封装结构及其阵列应用。对国内外主要研究机构的研究指标进行分析，对比了分布反馈式光纤激光水听器不同封装结构的优缺点，并对分布反馈式光纤激光水听器阵列后续的技术发展进行了展望。     

光纤陀螺的实用化进展

扼要论述了各种光纤陀螺的开发与实用化现状。其中，干涉型光纤陀螺已基本实用化；谐振型光纤陀螺虽处于基础研究阶段，但却是小型化和高性能化陀螺的重要发展方向之一；光纤环形激光陀螺正在作为一种新型陀螺加以研究开发。     

激光陀螺光学抖动加噪原理及实验

为了改善激光陀螺锁区,提高激光陀螺性能,介绍了一种通过光学抖动的方式改善激光陀螺锁区的方法,并阐述了其基本原理,分析了其主要限制因素,简述了激光陀螺机械抖动偏频后的锁区变化和加噪对锁区的影响.在此基础上进行了机械抖动加噪、不加噪及机械抖动不加噪但合并光学抖动3种状态下陀螺性能的对比实验研究.实验结果表明:光学抖动可以起...     

基于导波光学对光纤陀螺传输特性的探讨

用几何光学和导波光学阐述光纤陀螺波导器件的核心结构的工作原理,同时用数值模拟的方法研究该波导器件的特性。     

集成光学干涉仪光纤陀螺

简述了集成光学干涉仪光纤陀螺（ＦＯＧ）的技术优势、发展概况和采用的技术途径，介绍了适用于不同技术条件要求的三种多功能集成光学芯片结构和相应的信息处理方法。简要地概括了目前国外ＦＯＧ的发展水平。     

谐振式空心光子带隙光纤陀螺中的光克尔效应

谐振式光纤陀螺(PROG)采用空心光子带隙(HCPBG)光纤后,光克尔效应引入的系统漂移将会与普通单模光纤(SMF)谐振式陀螺系统中的有所不同。为了研究谐振式空心光子带隙光纤陀螺中光克尔效应的变化情况,采用光场叠加的方法,从理论上分析谐振式空心光子带隙光纤陀螺中的光克尔效应,同时针对光克尔效应引入的系统漂移进行了数值仿真,并且与普通单模光纤谐振腔陀螺中的光克尔效应进行对比。理论计算表明,采用空心光子带隙光纤的谐振式光纤陀螺比采用普通单模光纤谐振式陀螺的光克尔效应有明显的降低,在光源线宽不变时,不同光纤环长度对应的光克尔效应引起的旋转角速度漂移前者比后者降低了1~2个数量级。     

结构稳定的掺Er3+光纤环形腔激光器

报道了一种腔体结构稳定的掺Er3+光纤环形腔激光器的激光输出特性。用976nm半导体激光器作为泵浦源,采用偏振不灵敏型光纤隔离器(P-InsensitiveISO,环形腔内分别采用和不采用光纤偏振控制器),产生了最大功率为0.94mW和0.33mW,波长分别为1.5581μm,1.536μm稳定的激光输出。     

进入实用期的光纤陀螺

综合介绍各种光纤陀螺的工作原理及其实用化概况,着重讨论干涉型光纤陀螺的各种信号检测方案及干涉型光纤陀螺实用化的最新进展.最后讨论光纤陀螺的发展方向.     

LD侧泵固体激光陀螺仪方案

提出一种LD侧泵固体激光陀螺仪方案，由泵浦装置、三角形环形腔、增益介质、F-P标准具、电光晶体、合光部分及读出电路组成。分析了环形腔稳定条件和腔内光束介质；采用电光晶体产生电光抖动减少陀螺仪的锁区；讨论了激光器器件选择及系统工作原理。方案能较好地克服热应力问题且环形腔没有负面积；使用切成布氏角的晶体增益，可实现全固态激光陀螺；可利用气体激光陀螺仪的现成工艺。     

激光陀螺中的朗缪尔流动效应

报道了激光陀螺中的朗缪尔流动效应截面分布的实验测量结果。该结果表明对于激光陀螺这种特殊的光学系统，影响其信号输出的主要因素是激光上、下能级原子的运动，因此朗缪尔流速分布的描述不适用激光陀螺系统     

全数字化激光陀螺控制系统设计

提出全数字化激光陀螺控制方案,并实现了全数字控制的激光陀螺——数字陀螺。对比分析了正在使用的模拟控制激光陀螺和数字激光陀螺原理及结构,介绍了数字陀螺的优点和关键技术,给出了抖动驱动为脉宽调制方式实现的波形图和数字陀螺图形化测试数据。实验结果表明,数字陀螺符合激光陀螺发展方向,提高了调试和生产效率,简化了对导航系统的设计和调试要求。     

LD光纤耦合泵浦单频双向连续固体环形激光器

分析了用于激光陀螺的固体激光器的特点，采用LD光纤耦合泵浦，对四镜8字形腔的连续固体环形激光器进行了实验研究。使用具有光阑功能的F?蛳P标准具选模，实现了基横模单纵模运转，实验获得了单频双向连续输出，并测量了其双向输出功率特性，单路输出功率稳定性100 s内为0.4%，在单模输出0.2 mW时，1.5 s内线宽约为4 kHz。分析表明获得窄线宽是固体激光器用于陀螺的首要要求，还表明使用均匀加宽增益的连续固体环形激光器能实现单频双向运转。     

全光纤锁模腔结构的全光时钟提取实验研究

分析并实验验证了一种全光纤锁模激光器结构的全光时钟提取方案。方案中,采用高非线性光纤(HNLF)替代传统结构中的半导体光放大器(SOA),利用光纤中的交叉相位调制(XPM)效应实现腔内的非线性调制,避免了以SOA作为非线性光调制器件的锁模激光器全光时钟提取方案中,由于载流子恢复时间较长从而限制工作速率的缺点,以达到突破"电子瓶颈"的目的。理论分析了光纤中交叉相位调制的特性以及环形锁模腔的时钟提取原理,并通过实验,从40Gbit/s的光归零码(RZ)信号中提取出了高质量的光信号时钟。该方案可以直接在更高速率条件下工作。     

半导体光纤环形激光器产生偏振混沌的数值研究

建立了半导体光纤环形激光器的动力学模型, 并进行了数值分析和研究。半导体光放大器采用由张应变引起的自身双折射理论模型, 光纤的双折射效应和偏振控制器对光的偏振调节作用综合用一个线性双折射琼斯矩阵表示。利用Matlab软件对该模型进行仿真, 寻找到特定电流下半导体光纤环形激光器产生偏振混沌时偏振控制器的延迟角与方位角的范围以及半导体光放大器注入电流对环形激光器产生偏振混沌的影响。仿真的环形激光器输出功率与偏振度随半导体光放大器注入电流的变化关系与实验结果相符。结果表明, 半导体光放大器注入电流越大、偏振控制器的延迟角与方位角越接近零, 越容易产生高频偏振混沌。     

四边形激光陀螺的光束特性

为了对四边形激光陀螺进行更为深入的研究,了解其光束特性,运用传输矩阵,得到了四边形激光陀螺的稳定条件,并对四边形激光陀螺内部的高斯光束特性进行了数值计算,得到腔内实际上存在两条高斯光束,它们在两个球面镜处结合在一起。结果表明,球面镜的曲率半径越大,高斯光束的光斑半径越大,光束就越平直,越便于信号的读出。     

双向光纤环形混沌激光器相邻帧相似性的实验研究

双向半导体光放大器(SOA)光纤环形混沌激光器输出波形呈帧型结构,相邻帧波形具有相似性且受到外界扰动时其相似性下降。为了获得相似性高且一致性好的混沌波形以准确检测扰动的发生,实验研究了影响该激光器相邻帧相似性的各种因素,包括SOA性能及其驱动电流、系统结构的对称性、输出耦合比以及光纤环长。以相邻帧互相关峰值的平均值考察其相似性,最大偏差衡量其一致性。结果发现,具有偏振保持特性的光功率放大器(BOA)是最适合的有源器件,且其驱动电流越大,相邻帧相似性越好。只要调整偏振控制器使得输出混沌波形呈连续窄带谱的类正弦信号,则系统结构的对称与否、耦合比和光纤环长都不影响其相邻帧的相似性,但光纤环长却影响系统的灵敏度。考察了系统的工作稳定性,5 min左右相邻帧相似性的波动在10-3量级。