芯片级全固化集成光波导陀螺

高灵敏、全固态、集成制造的微光-机-电陀螺是未来发展的新一代惯性器件,在深空探测、载人航天以及飞行器制导技术领域具有迫切应用需求.提出基于光波导微腔透射谱输出特性的惯性测量方法与系统基础结构,并对其惯性测量原理、微加工工艺以及耦合性能进行了讨论.利用数值拟合得到波导耦合系统设计优化参数,采用激光熔融热处理技术,降低了波...     

调相谱检测技术下光纤环腔的谐振特性

调相谱检测技术是谐振式光学陀螺信号检测的重要手段。根据贝塞尔函数展开与光场叠加原理,理论分析了光纤环形谐振腔的传输特性;搭建了谐振特性测试系统,采用LiNbO3相位调制,针对不同调制频率与调制电压条件下光纤环的谐振特性和解调曲线特性开展了实验,对实验结果进行分析,得到了调制频率、调制电压与光纤环形谐振腔谐振信号及解调信号之间的关系,实验结果与理论分析相符;并对调制过程中出现的谷裂现象进行了测试与分析,通过实验数据拟合,得到了产生谷裂现象的临界调制频率与调制电压值之间的关系。     

可用于传感领域的环形谐振腔游标效应的研究

为了验证光纤环形谐振腔的游标效应,对不同长度的光纤环形谐振腔进行了研究。实验研究了长度分别为2.24m和2.52m光纤环形谐振腔透射谱频率的对应关系,当谐振频率相同且自由频谱宽度个数差值为1时,根据差值等分测量原理,以其中一个谐振谱线作为标尺、另一个作为游尺,对标尺的自由频谱宽度九等分,得到游尺的最小测量分度为0.01GHz,这与MATLAB理论仿真结果一致。结果表明,通过改变谐振腔尺寸差,增加自由频谱宽度的等分刻度数,可以提高测量精度;基于微谐振腔对外界环境变化的敏感特性,谐振腔游标效应在高灵敏传感领域将具有潜在的应用。     

光学微腔相位调制解调系统中的纹波噪声

针对光学微腔调制解调系统中存在的纹波噪声进行了理论分析,得出了纹波噪声来源于分立光学器件接头之间形成的F-P谐振腔结构。对光纤F-P腔的特性进行了分析得到了F-P腔透射光传递函数;对F-P腔的谐振特性进行了仿真得到了不同端面反射率下的谐振特性曲线,并分析了反射率与精细度的关系以及反射率对谐振特性的影响。提出了两种抑制纹波噪声的方法,即端面反射抑制方法和相位调制抑制方法,实验结果表明,两者有效地抑制了系统中的纹波噪声,提高了谐振信号的信噪比,为解调信号的获得和光学微腔的谐振点跟踪锁定奠定了基础。     

芯片级平面环形微腔的品质因数

平面环形微腔作为光学微腔的新型腔体,在保持高品质因数的同时其加工更适合批量生产和易于与其他部件的集成,有着广泛的应用前景。文章讨论并模拟了各因素对平面环形微腔品质因数的影响,在此基础上讨论了高品质因数平面环形微腔的设计和加工。最后给出中北大学微纳中心设计加工的平面环形微腔实例。     

谐振式光纤陀螺偏振波动噪声的温度特性

光纤环形谐振腔环境温度变化带来的偏振波动噪声是影响谐振式光纤陀螺检测精度的主要光学噪声源之一,通过控制谐振腔温度,可以使偏振波动噪声得到有效抑制.为了抑制偏振波动噪声,减小R-FOG精度受FRR温度变化的影响,从理论上分析了谐振腔温度变化对谐振曲线、解调曲线的影响;针对不同温度下光纤环的谐振特性、解调曲线特性、陀螺零偏及零偏稳定性开展了实验,并对实验结果进行了分析.结果表明,谐振腔的工作温度为27.00℃时,两本征偏振态相距最远,总谐振曲线关于谐振频率点对称,谐振频率点检测误差可以忽略;陀螺零偏稳定性近似等于谐振腔温度为25.50℃时的1/100,在150 s的采样时间内达到0.07°/s,陀螺检测精度得到很大提高.     

CPT原子钟垂直腔面发射激光器驱动电路设计

设计了一种输出电流范围在0~2 mA,用于驱动垂直腔面发射激光器(VCSEL)的恒流源电路。电路设计采用负反馈原理,可输出一个稳定的电压,该电压经过电压电流转化为恒定电流。为使输出电流更加稳定,在电路中加入现场可编程门阵列(FPGA)芯片EP4CE10F17C8组成控制电路。芯片通过采集负反馈的输出与预定值比较,得到误差量反馈到负反馈模块,调整负反馈电路的输入电压,从而使电路输出实现长期稳定。最后对电路输出性能进行测试,测试结果表明电流的纹波系数为0.01,电流稳定度为±0.02 mA。在驱动电流为1.2 mA、激光器工作温度为60℃时,用波长计测试激光器输出波长为795 nm,同时测得的吸收谱线也表明激光器输出波长在795 nm附近。因此,该恒流源电路可用于驱动VCSEL输出稳定波长。     

C波段微型光源研究

应用二氧化碳激光熔融法加工掺铒光纤顶端,依靠表面张力在光纤顶端形成球形度较高的掺铒微球腔。室温下测量熔融法制备的尺寸为21μm的掺铒微球,通过精确调节掺铒微球的位置使980nm的泵浦光照到合适的位置,得到了铒离子能级跃迁单一模式的荧光谱线,中心波长在1.55μm左右,证明了微腔的选频作用。通过进一步分析谱线计算出微球的Q值在108量级,实验测得自由频谱宽度与理论计算的结果基本一致。     

星载MEMS原子钟稳频系统的优化及实验研究

简要介绍CPT原子钟工作原理,讨论原子频标的两个重要指标：短期稳定性和频率漂移。对CPT原子钟的锁频伺服控制电路进行系统分析和优化设计,并通过饱和吸收稳频实验验证所设计伺服控制电路的稳频性能．100s的频率稳定度达到1．6×10^-12,有望进一步提高频率稳定性。