采用双Y型LiNbO_3集成光路的闭环光纤陀螺研究

集成化已成为研制中、高精度大动态范围光纤陀螺的一个必然途径。文中报道了一种采用光纤滤波/双Y型集成光路和全数字处理的闭环光纤陀螺,其中光纤滤波/双Y型多功能集成光路是采用退火质子交换法(APE)在铌酸锂衬底上制作而成的,它包含了光纤陀螺所需的除光纤线圈以外的无源光学器件的全部功能:两个分光/合光器(耦合器)、两个宽带相位调制器(推挽工作)和一个高消光比的偏振器,测试结果表明,陀螺零偏稳定性优于1°/h。该陀螺结构紧凑、动态范围大、精度适中、成本低,特别适合于战术级的应用     

全数字闭环光纤陀螺噪声分析与光路设计探讨

对以方波调制为基础的全数字闭环光纤陀螺光路设计中的关键技术问题进行了探讨，对影响光纤陀螺性能的主要噪声的特性进行了理论分析和实验研究，测试结果表明，所研制的全数字闭环光纤陀螺的零偏稳定性为０．３°／ｈ。     

用于光纤陀螺的LiNbO3集成光学器件

本文报道用于光纤陀螺(FOG)的LiNbO_3集成光学(IO)器件及其技术。介绍制作LiNbO_3波导的扩散和质子交换两种技术,叙述了国内外近年研制和生产的FOG用多功能集成光学芯片及LiNbO_3相位调制器,给出了它们的结构、性能和封装(光纤耦合)技术。对国内外发展状况的综述表明,在这个技术领域,国内研制的器件的性能,已接近国外80年代末的水平。     

光纤陀螺用双Y集成光学相位调制器的设计

对用于光纤陀螺系统的双Y集成光学相位调制器的工作原理和运用进行了分析,讨论了器件的结构设计和工艺方案及其技术难点.通过计算机仿真,对器件的工艺状态和光路进行了模拟,利用模拟结果对器件的工艺和设计进行了优化,给出了实验结果.     

光纤陀螺用单Y 1.3 μm LiNbO3集成光学器件

用退火质子交换法制作了用于光纤陀螺的集分束器、相位调制器、偏振器为一体的LiNbO3集成光学器件 ,介绍了器件设计考虑 ,简述了器件的工作原理 ,并对其性能进行了分析     

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。     

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。     

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。     

干涉式光纤陀螺的温度特性研究

环境温度变化光纤陀螺产生两方面的影响，一是噪声，一是漂移。本文从工程应用方面考虑，对干涉式光纤陀螺的温度相位噪声和温度漂移进行了理论分析，同时结合实际研制情况，探讨了抑制上述两种温度效应的技术措施。     

光纤陀螺用双Y分支波导相位调制芯片与PIN-FET集成器件

针对集成化、小型化及低成本光纤陀螺应用需求,基于光路耦合和精密组装等工艺研制了双Y分支波导相位调制器芯片与PIN-FET组件封装级集成的样品器件。装机测试表明,该光纤陀螺在常温下的零偏稳定性优于0.2°/h。     

数字闭环光纤陀螺温度误差分析

分析了数字闭环光纤陀螺温度误差的来源,指出温度误差主要包括温度噪声、标度因数漂移、偏置漂移.提出一种基于离散小波变换的分离陀螺温度噪声和温度漂移的方法,利用该方法对测试数据进行了分析,证实了在零偏稳定性大于0.3(°)/h的光纤陀螺中,温度漂移是主要温度误差.将简化的光纤陀螺等效相位模型与温度敏感参数模型结合得到光纤陀螺温度漂移误差分布模型,利用该模型分析了影响温度漂移误差的各因素,并对主要因素进行了测试和分析.最后总结了抑制温度漂移误差的几点措施.     

F-PID复合控制器在闭环光纤陀螺仪中的应用

陀螺仪是惯性系统的核心部件，目前数字干涉式光纤陀螺（IFOG）以其宽带宽，响应速度快的优点成为首选。IFOG可以看作一个数字控制系统，因此，其动态性能受控制系统设计的影响。现根据此类陀螺的工作原理，推导出系统离散传递函数。将模糊控制器与PID控制器相结合，设计一种新型的F?PID复合控制器取代传统的PID控制器。仿真结果显示，采用F?PID控制器的光纤陀螺系统可以有效地缩短调节时间，减小超调量，并且具有强的抗干扰能力。     

基于MEMS 陀螺辅助增大闭环光纤陀螺动态范围的方法

闭环光纤陀螺的动态范围随着精度的提高而下降,为了增大闭环光纤陀螺动态范围,提出了一种基于MEMS 陀螺辅助的增大闭环光纤陀螺动态范围的方法,利用MEMS 陀螺量程大的特点,将MEMS 陀螺与光纤陀螺测得的角速率作差,依据该差值判断光纤陀螺工作的干涉级数,从而对光纤陀螺输出加以修正,使光纤陀螺准确工作在多级干涉条纹。仿真表明,提出的方法能够有效的增大闭环光纤陀螺动态范围,提高闭环光纤陀螺的量程。     

闭环光纤陀螺方波调制失真的影响与消除

数字闭环光纤陀螺仪测量角速度时,采用方波调制引起的各种失真会对输出结果产生影响。基于傅里叶级数建立包含失真噪声的闭环光纤陀螺方波调制、解调信号模型,对各种调制失真引起的输出误差进行了仿真分析,并提出一种双极型归零脉冲方波解调方法,用于消除方波调制闭环光纤陀螺仪的输出信号误差。仿真结果表明:采用常规方波解调时,调制信号的相位失真、方波脉宽失真、谐波失真以及梳状噪声脉冲对光纤陀螺仪输出有很大影响,测量角速度相对误差可达1%量级。采用双极型归零脉冲方波解调时,上述调制失真的影响都得到有效的减小,陀螺仪测量角速度相对误差只有0.1%量级,降低了一个数量级,说明文中提出的双极型归零脉冲方波解调方法对提高闭环陀螺的测量精度和稳定性有重要意义。     

光功率稳定性对光纤陀螺性能的影响研究

首先通过对数字闭环光纤陀螺的原理分析,推导出了光纤陀螺输入输出的关系式,结合随机游走系数的表达式,指出光功率稳定性的两种影响方式,一是引入白噪声,二是改变控制参数.然后建立了光纤陀螺控制模型,研究了光功率衰减与波动对系统调节时间和控制噪声的影响,同时针对光功率衰减对随机游走系数的影响,提出了动态调整最佳调制深度的优化方法.研究结果和优化控制方案对于高精度光纤陀螺的精度保持具有重要的实际意义.     

改善高精度数字闭环光纤陀螺阈值方法研究

研究了改善高精度光纤陀螺阈值的方法,提出导致阈值增大的原因是陀螺存在死区,而死区主要由调制解调电路中的电子交叉耦合干扰引起。对光纤陀螺仪的数字闭环传递模型进行了修正,增加了反馈通道对前向通道中探测器输出信号的电子交叉耦合干扰项,并利用此模型对死区进行了实时动态仿真,仿真分析结果基本和实验现象吻合。与采取随机调制的方法不同,本文主要采取优化电子电路设计、改善电路电磁兼容性等方法抑制死区,同样取得了较好的效果。提出了一种新的测试光纤陀螺仪的阈值方法,测试结果表明,优化设计后,陀螺仪的阈值与陀螺的噪声水平相当。     

退偏光纤陀螺刻度因数研究

首次在理论与实验两方面研究了闭环退偏干涉型光纤陀螺刻度因数的非线性误差,闭环锯齿波相位调制器对两个偏振光分量的不同调制深度是其非线性误差的原因之一。提出了降低闭环退偏干涉型光纤陀螺刻度因数非线性误差的方法。     

Design and fabrication of the GaAs integrated optical chip for fiber optical gyroscope

An integrated optical chip for fiber optical gyroscope (FOG) is designed and fabricated on GaAs. To achieve a high modulation efficiency and a small chip size, a deeply etched waveguide structure is employed, and accordingly a multimode interference (MMI) coupler is used as the 1 × 2 power splitter. The size of the chip is about 8.5 mm × 0.5 mm, which is much smaller than that of LiNbO₃-based chips. The experimental results show that the extinction ratio (ER) of the TE mode to the TM mode is over 26 dB and the value of V _π·L of the phase modulators is 18 V · cm. The method to further lower V _π is discussed.     

Experimental integrated optic circuit losses and fiber pigtailing of chips

Experimental integrated optic circuit losses, including waveguide bend, waveguide offsets, metal electrodes, and fiber-to-channel coupling, are presented. Coupling measurements from single-mode fibers to straight waveguides show losses less than 1 dB. Integrated optic circuit losses due to waveguide bends and offsets were calculated and measured; these data are in excellent agreement. A four-sectionDeltabetareversal switch has been permanently coupled to single-mode fiber pigtails with coupling losses approaching the measured optimum and theoretically predicted value.