Y波导调制器半波电压及调制相位漂移研究

分析了用于光纤陀螺的Y波导相位调制器的半波电压特性及其对光纤陀螺系统特性的影响,测试了温度和光源波长变化对半波电压的影响;阐述了Y波导调制器调制相位漂移对光纤陀螺系统特性的影响,测试了温度以及相对湿度变化对Y波导调制器调制相位漂移的影响.针对实验结果提出了改进Y波导制作工艺的措施.     

光纤陀螺调制器的残余强度调制影响与消除

光纤陀螺(IFOG)用相位调制器的残余强度调制(RIM)直接影响标度因子稳定性.对Y波导调制器残余强度调制特性进行了实验测试,根据测试结果给出了残余强度调制特性的近似公式.对开环光纤陀螺,在调制器存在内静电压时,残余强度调制对标度因子稳定性影响的大小与调制器两分支残余强度调制系数的差和内静电压成正比;对数字闭环方式,残余强度调制不仅直接影响标度因子稳定性,也影响由2π复位环路确定的调制信号最高电压而间接影响标度因子稳定性,影响的大小与调制器两分支残余强度调制系数的差成正比,但与电光系数成反比.提出的三时隙解调方法不仅能消除残余强度调制的直接影响,也能消除通过2π复位环路的间接影响.     

采用数字化相位调制的光纤萨尼亚克干涉仪

本专利阐述一种可测量转速的光纤萨尼亚克干涉仪,这种干涉仪可用随机信号调制开路光纤陀螺仪中的信号,通过调制技术可以消除干扰信号使陀螺产生的偏离误差。这     

一种光纤陀螺干涉仪光纤长度误差量测量方法

为提高光纤陀螺干涉仪保偏光纤长度误差量的测量精度,提出了一种基于四态方波调制的新的解决方法,将对光纤陀螺Sagnac干涉仪光纤长度误差量的测量转化为对探测器响应信号中尖峰脉冲的测量,并利用调制频率倍频技术实现了对尖峰脉冲的精细化测量。依据该方法设计制作了一套可检测光纤长度误差量的系统,达到了0.2 m的测量精度(2 000 m光纤)。实验结果表明,与普通保偏光纤测量方法相比,该方法测量精度高、速度快,为光纤陀螺的工程化装配提供了保障。     

基于对称方波调制的光纤陀螺本征频率自动测试方法

从光纤陀螺的调制原理出发,采用频率为光纤环本征频率的1/2的对称方波对Y波导进行调制,分析光纤陀螺的输出信号,得到输出的方波信号的占空比与调制频率的对应关系,通过数据采集卡将占空比转化为方波上下峰值点数差的问题,并以此点数差作为反馈量调节对Y波导的调制频率实现对本征频率的自动锁定。该方法已在工程实践中得到应用,试验结果表明该测试方法可在几秒中之内完成而且测试精度可达0.01kHz。与已有的测量方法相比,基于对称方波调制的测试方法具有更高的精度、高速、数字化和易于实现自动测量。     

光纤陀螺本征频率和半波电压测量方法研究

针对光纤陀螺工程化过程中本征频率和半波电压测试精度低、速度慢等问题,提出了一种新的解决方法.从互易性偏置调制的机理出发,将对本征频率的测量转化为对无效调制光功率响应的尖峰脉冲的测量:根据光功率响应机理,将对半波电压的测量转化为求有效调制光功率最小值.此方法利用直接数字合成技术完成对方波的频率和振幅的调整.方案首先通过Matlb进行仿真,并在实际电路中实现.与传统人工使用肉眼的测量方式相比,此方法的测试精度高、速度快,为光纤陀螺的工程化提供了方便.     

集成光学光纤陀螺芯片

本文首次报道了国内研制的集成光学光纤陀螺芯片,详细描述了其设计考虑与制作。单 Y 型多功能钛扩散铌酸锂芯片包含消光比大于35dB 的薄膜波导偏振器、分束比为49.5/50.5的3dB 分束器/合束器、半波电压小于5伏的相位调制器,光纤—器件—光纤插入损耗为5.4dB。     

基于激光相控阵原理的相位调制器半波电压测量方法

半波电压是电光相位调制器的一个重要指标, 针对现有半波电压测量方法存在的测量误差大、测量装置复杂等问题, 提出了基于激光相控阵光束扫描原理的半波电压测量方法.通过理论分析, 得到了远场主光束的偏移量和相位调制器半波电压的关系表达式.搭建了12 全光纤激光相控阵光路, 对铌酸锂波导相位调制器的半波电压进行了实验测量, 改变相位调制器的加载电压, 记录多幅远场光强分布图, 通过求平均值减小测量误差, 而且根据远场光强分布的变化得到了相位调制特性曲线.结果表明, 该方法测量装置简单, 不仅可以精确地测量半波电压, 还可以对相位调制线性度进行分析, 具有重要的工程应用价值.     

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.     

基于光纤干涉仪的相位调制器半波电压的测量

基于相位调制干涉仪解调微波光链路的数学模型 ,提出了通过链路的S21增益峰值计算得到相位调制器半波电压的方案。 实验表明,此方法测得的相位调制器半波电压和厂家提供的数据相符合。把测得的相位调制 器半波电压应用在实际的光链路系统,增益仿真曲线和实验结果也相吻合 。在实验中,实现调制信号相位-幅度转换的光纤干涉仪由2个保偏 耦合器加特定跳线构成。实验结果表明,本文方案是一种结构简单、操作容易且具较高实 用价值的相位调制器半波电压测量方法。     

钛扩散LiNbO_3波导干涉仪调制器

研制成Ti扩散LiNbO_3波导干涉仪调制器。在0.6328微米的光波长下加1千赫方波信号。50千赫的脉冲信号和100千赫～30兆赫的正弦波信号进行了调制实验。实验样品的最大调制深度87％,半波电压V_π=45伏,电容8微微法,3分贝带宽可达800兆赫。     

Ti:LiNbO_3波导相位调制器实验研究

本文全面介绍Ti:LiNbO_3波导相位调制器的主要设计参数,详细阐述相位调制器有关性能的测量方法,并扼要说明波导制作和测试结果。试验研究实现了光纤对波导的耦合,并用金属壳体封装。试验测量光纤-波导-光纤插入损耗3.8dB,半波电压7V,调制深度83%     

光纤陀螺标度因数的自标定方法

基于数字闭环光纤陀螺的阶梯波调制原理,该文提出了一种光纤陀螺标度因数的自标定方法,旨在提高光纤陀螺的标定效率。在陀螺的数字信号处理部分即现场可编程门阵列(FPGA)上加入等幅度递增的数字阶梯波信号,通过Y波导改变两光之间的相位差,用这种方法模拟转台角速度的输入,静基座条件下即可拟合标度因数及计算其非线性误差。通过实验验证了光纤陀螺的自标定方法的可行性,并对其适用范围进行研究。     

集成光学在光纤陀螺仪中的应用

集成光学器件人有插入损耗小,驱动电压低,调制带宽大并与保偏光纤兼容等特点,已成为研制闭环光纤陀螺的必然途径。本文对适合于光纤陀螺的铌酸锂集成光学进行了概述,同时结合我所光纤陀螺的研制情况,分析,讨论了几种集成度不同的1．3μm铌酸锂集成光学器件（包括条波导相位调制器,Y分支多功能集成光路和双Y型无源全集成光路）,给出了相应的部分测试结果,最后对集成光学在光纤陀螺中的应用前景进行了展望。     

神经网络在光纤陀螺标度因数温补中的应用

阐述了光纤陀螺标度因数受温度影响的机理,光纤长度、光纤环直径、中心波长、集成光学调制器调制系数以及2π复位电压值均影响标度因数的稳定性。在此基础上提出建立温度模型补偿法,对最小二乘法和BP神经网络补偿法进行了分析与比较。该文利用光纤陀螺输出实测数据进行了后仿真,结果表明,神经网络法进行光纤陀螺标度因数温度补偿可使误差明显减小,其效果要优于传统的最小二乘法,这样保证了光纤陀螺全温情况下在系统的使用精度。     

基于波导调制器的全保偏光纤微振动传感器

为了解决干涉型光纤传感器中光源频率调制深度与干涉仪光程差的相关性,以及压电陶瓷(PZT)调制的高频限制和非线性效应,设计了全保偏光纤马赫一泽德干涉仪结构,引入保偏光纤波导相位调制器替代常见的光源调制及PZT调制,采用低噪声单频保偏光纤激光器作为光源,通过相位载波零差解调方法,实现了微振动信号的保真拾取.通过波导调制器的引入,增加了系统的灵活性和频响范围,并使灵敏度达到了10-5 rad/Hz1/2量级.     

谐振式光纤陀螺双光路调相谱最优参数确定方法

调相谱检测技术是谐振式光纤陀螺(R-FOG)角速率信号提取的关键技术,通过选取合适的调制参数,可大大提升陀螺的综合性能。利用相位调制频谱展开式,依据调相谱载波分量和调制信号的幅度关系,提出了双光路调相谱最优参数的确定方法,该方法在保证陀螺最佳灵敏度工作点的同时,有效地抑制了背向散射噪声的影响;在正弦波调相谱下,采用自外差法实测了相位调制器的半波电压,得到了调相谱载波分量与调制电压幅度的关系曲线,与理论分析相符;以长度为12 m 的保偏光纤熔接环为敏感谐振腔,直径为0.15 m,耦合系数为50%,进行了不同角速率的转动测试,得到了动态范围为480 ()/s、非线性度为3%的转动结果。     

光纤陀螺传递函数的数字信号辨识法

通过对全数字闭环光纤陀螺的Y波导施加固定的伪随机阶梯波激励信号,即使陀螺处于一定的转动激励中,比较输入信号与输出角速率信号可对光纤陀螺的传递函数模型进行辨识,建立全数字闭环光纤陀螺的传递函数模型。该方法通过软件施加激励信号实现在陀螺生产阶段的传递函数的在线测量,不必施加真实的转动信号。对该方法辨识的重复性进行了验证,结果表明,辨识出的陀螺带宽的重复性优于0.4 Hz。     

1064nm低电压薄膜铌酸锂电光调制器

低半波电压电光调制器是实现大规模光电集成的关键。文章提出了一种半波电压低于1.5 V的薄膜铌酸锂马赫-曾德尔(Mach-Zehnder, MZ)电光调制器，选用绝缘体上单晶薄膜铌酸锂材料作为设计基础，分析了直波导、多模干涉耦合器、弯曲波导和调制臂等结构对电光调制器的影响。结果表明，当调制臂长为3 mm时，该薄膜铌酸锂电光调制器具有1.05 V的低半波电压、0.319 dB的低损耗和27 dB的高消光比。同时，该调制器半波电压长度积为0.315 V·cm,调制效率高，具有与CMOS技术兼容的半波电压，有利于大规模光电集成。     

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...