环形Fabry-Perot谐振腔式光纤陀螺

一、前言在惯导系统中,搭载的陀螺急需向超小型、重量轻、高灵敏度方向发展。我们研究的环形Fabry-Perot谐振腔式光纤陀螺就具有以上所说的特点,这种光纤陀螺的光源实际上用的是半导体激光器。用这种光纤陀螺在很大的程度上提高了惯导系统的精度。本文将分几点叙述环形Fabry-Perot谐振腔式光纤陀螺的构造,实验装置和它在实际中的应用。     

环形谐振腔式光纤陀螺的偏振耦合影响

探讨了在环形谐振腔式光纤陀螺中,在构成环形谐振腔的耦合器中产生偏振耦合的影响。首先从理论上和实验中证明了由于偏振耦合,环形谐振腔的谐振波形有很大变化。通过观测谐振波形发现,构成偏振耦合的原因是耦合器中2根光纤主轴间的倾角,该倾角可以用间接方法测量。明确了在光纤陀螺中使用这种有偏振耦合的环形谐振腔时,产生漂移的三种主要原因,并定量地证明了它们产生漂移的大小。另外还介绍了减少这些漂移的方法。     

光纤陀螺

前言光纤陀螺(FOG)是利用Sagnac效应检测旋转角速度的装置。光纤陀螺与传统的机电陀螺相比,具有起动快、没有可动部件、零件少及寿命长、精度高等优点,作为新一代惯性控制器件,已经受到了人们的普遍重视。光纤陀螺根据其检测方式可分为干涉型和环形谐振腔型两大类,其中干涉型光纤陀螺研究的历史比较长,目前已经进入了实用化阶段,而环形谐振腔型光纤陀螺的研制,还只是一些理论方面的探讨,最近几年各国都相继进入了实验阶段,但因为这种光纤陀螺以较短的光纤(构成谐振腔)就能得到与干涉型同样的灵敏度,因而越来     

无源光学陀螺的研究开发动向

从无源光学陀螺的分类开始全面介绍了近几年来各国对IFOG(干涉式光纤陀螺)和OPRG(无源环形谐振腔式光纤陀螺)的研究情况和发展动向。分别探讨了各种陀螺的噪声源及其解决措施.通过实验得出如下结论:IFOG目前已进入实用和改进完善阶段,完全可以达到高性能化;OPRG虽处基础研究阶段,但有可能成为更小型的高性能光纤陀螺。     

7.62cm开环全光纤陀螺的设计、研制和测试

干涉式光纤陀螺(IFOG)与谐振式光纤陀螺(RFOG)和环形激光陀螺(RLG)一样,应用1913年法国物理学家Georges Sagnac发现的、并以其名字命名的Sagnac效应来测量在惯性空间中的旋转速率。Sagnac效应即闭台光路中相向传插的光波的差分相移与惯性空间中光路旋转速率成正比。旋转速率Ω与连带引起的相移φ_R之间的关系为: φ_R=(8πA/λc)Ω (1) 式中A为回路包围的面积,λ为真空中的波长,c为真空中的光速。对于正常的面积,标度因数8πA/λc很小。但RFOG和RLG利用谐振腔结构克服了这个问     

基于压电陶瓷的激光谐振腔长控制技术

为了获得频率稳定的激光源,介绍一种利用压电陶瓷微位移控制激光谐振腔长的方法。通过D/A卡输出非等间隔控制电压序列给压电陶瓷驱动电源,使压电陶瓷产生微小形变从而控制激光谐振腔长均匀变化,使出射激光频率均匀稳定。实验结果表明:该系统可以精确有效地对激光谐振腔长进行微调节控制,定位精度可以达到nm级别。     

环形谐振器式光纤陀螺

1.前言环形谐振器式光纤陀螺目前尚处研究阶段。它的主要特征是利用光纤环形谐振器谐振特性的变化来检测旋转角速度,灵敏度高,所用光纤长度仅数m,理论检测极限可达10~(-6)rad/s。所以,在实现惯导元件小型化方面很有竞争力。本文从该陀螺的主要组件光纤环形谐振器的原理谈起,较详细地介绍了环形谐振器式光纤陀螺的结构、工作原理及其优点与可能的检测灵敏度。     

微型光学陀螺用光波导环形谐振腔的优化设计与制备

光波导环形谐振腔是微型光学陀螺的核心敏感部件,其性能直接影响陀螺系统的性能,是此种陀螺设计和制造的关键。利用广角有限差分光束传播法(WA-BPM)对二氧化硅光波导环形谐振腔进行了优化设计;在优化设计的基础上,在硅衬底上利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法制备了掺GeO2的二氧化硅光波导环形谐振腔芯片,并通过了实验测试,其测量精细度可达16.7,可为今后集成光学陀螺的小型化和高灵敏度提供理论参考。     

高功率半导体激光器光纤耦合线阵技术

研究高功率半导体激光器的光纤耦合和光纤输出端密排成线阵的技术。论述了微柱面透镜对高功率半导体激光器椭圆光束的准直原理,计算了剩余发散角,设计了光纤耦合器件和光纤输出端密排成线阵的夹具。这种方法耦合效率高,线阵中各激光元地址可设定,并可对各激光元输出功率进行调制。它作为能量型器件,可在激光显示技术(LDT)和选择性激光烧结快速成型(SLS RP)技术中应用。     

大功率窄脉冲半导体激光光源等效电路参数研究

针对大功率窄脉冲激光光源的激光器多管芯组合结构等效电路的参数提取困难的问题,提出了基于外特性测量法来提取激光器多管芯组合结构等效电路参数的简捷方法。其特点是：在不知道半导体激光器的材料及内部结构的情况下,通过对实物电路系统电参数的测量并利用Pspice仿真软件经多次参数拟合来获得半导体激光器等效电路参数。实验结果表明,利用该方法提取的半导体激光器等效电路参数与国外产品给出的等效电路参数相吻合。它为大功率窄脉冲半导体激光器驱动源的设计提供了依据,对多个管芯的组合方式、组合结构设计及装配工艺具有指导意义。在此基础上,设计并制作了半导体激光器板载结构的驱动源电路实验系统,其输出功率为180 W,光脉冲的上升时间为3.2 ns,脉冲的宽度为8.3 ns.     

高功率固体激光器非稳定谐振腔设计

针对传统稳定谐振腔在高功率时光束质量变差的问题,设计了一种高功率固体激光器非稳定谐振腔。从提高激光器输出功率和改善光束质量的角度出发,以渐变反射率镜作为输出镜来设计非稳定谐振腔。在大功率输出的情况下,对工作物质的热焦距进行测量,根据测量的结果优化大功率输出时的谐振腔具体参数,并进行试验分析。结果表明:该方法能输出能量均匀的激光束,使大部分能量集中在中央,对一些工业加工领域具有重要的参考意义。     

高性能980nm单模半导体激光器

采用经过优化的新型大光腔结构,设计出低发散角的980nm半导体激光器,利用分子束外延系统生长出应变InGaAs量子阱半导体激光器材料,并制作出980nm单模半导体激光器。器件在3μm条宽,750μm腔长时,100mA电流下室温连续输出功率达到70mW以上。激光器的最大斜率效率为0.89W/A.垂直方向远场发散角为28°.器件在250mA工作电流下输出功率达到190mW.器件在70℃温度下仍可以正常工作。     

棱镜式激光陀螺双纵模自偏频现象研究

棱镜式激光陀螺处在特殊的双纵模四频振荡状态下,陀螺可以无偏频地检测出地球自转角速度的天向分量,此时闭锁消失,陀螺处于自偏频状态。设计了基于气体密度和折射率控制的棱镜式环形谐振腔模态控制系统,在此基础上搭建自偏频实验平台。实验得出陀螺在自偏频状态下,两纵模的振荡频率位置处在增益曲线两侧,强、弱模式振荡强度之比约为1.4∶1.0等特点。根据激光半经典兰姆理论,建立了激光陀螺双纵模自偏频物理模型,进而推导得出弱模的频率推斥效应是产生自偏频效应的主要因素。此研究成果将为研制新体制自偏频激光陀螺提供参考。     

温度变化对激光雷达的影响

对于采用半导体激光器的线性调频连续波激光雷达,由于半导体激光器输出光功率的稳定性不太好,因此线性调频连续波激光雷达的探测一Iiiiii,然会收到影响。通过分析半导体激光器阈值电流与温度的关系以及温度对半导体激光器斜率效率的影响得到温度变化对半导体激光器输出信号会产生调制作用的结论。进而通过常温下的实验测试发现,对于线性调频连续波激光雷达,温度变化引起半导体激光器输出特性的变化在接收端会产生虚假目标,导致雷达的虚警概率增加。此影响可以通过增加发射功率或者提高接收端的检测门限来解决。     

大温度范围采用相向波耦合控制的塞曼激光陀螺精度特征研究

在环形激光陀螺(RLG)谐振腔反射镜处,通过辐射背向散射,两相向光波间的耦合引起各种RLG误差,包括不可再现的误差.通过耦合控制系统(CCS)可以减小这些误差,即控制RLG反射镜的相互位置(并保持总路径长度不变).进行这样的控制使不定向的相向波(CW)耦合效应最小.耦合的物理测量是以RLG拍频进行CW光强调制的一种已知函数.为了评估CCS设计的合理性及有效性,必须知道有关背向散射源的特征.这种信息在整个温度范围内,对每种可能的自由度是实际的.本文致力于CCS设计的实践,这是一个4反射镜RLG,它有一个微晶玻璃谐振腔及其较低的热膨胀.论文给出了谐振腔热畸变的真实值.在有/没有CCS系统情况下,对RLG的精度进行了比较估计.     

大温度范围采用相向波耦合控制的塞曼激光陀螺精度特征研究

在环形激光陀螺(RLG)谐振腔反射镜处,通过辐射背向散射,两相向光波间的耦合引起各种RLG误差,包括不可再现的误差.通过耦合控制系统(CCS)可以减小这些误差,即控制RLG反射镜的相互位置(并保持总路径长度不变).进行这样的控制使不定向的相向波(CW)耦合效应最小.耦合的物理测量是以RLG拍频进行CW光强调制的一种已知函数.为了评估CCS设计的合理性及有效性,必须知道有关背向散射源的特征.这种信息在整个温度范围内,对每种可能的自由度是实际的.本文致力于CCS设计的实践,这是一个4反射镜RLG,它有一个微晶玻璃谐振腔及其较低的热膨胀.论文给出了谐振腔热畸变的真实值.在有/没有CCS系统情况下,对RLG的精度进行了比较估计.     

立高而能望远瞄准镜与枪械结合之态势种种

瞄准镜种种 当前,轻武器使用的瞄准镜主要有准直式瞄准镜、光学瞄准镜、夜视镜/夜视瞄准镜和激光指示器等几大类. 准直式瞄准镜 准直式瞄准镜也称近距战术瞄准镜,其利用光电方式在远距离处产生一个虚拟瞄准点,射手利用此虚拟瞄准点直接对准目标即可实现瞄准.目前常见的准直式瞄准镜有红点式瞄准镜(也有使用绿色光点的)和全息瞄准镜.这两种瞄准镜的不同之处是:前者使用LED光源照射针孔光栅形成红(绿)点虚拟瞄准点,后者使用半导体激光器光源照射全息光栅形成虚拟瞄准点.红(绿)点式瞄准镜的LED光源在使用中较为省电,因此连续工作时间较长;全息瞄准镜需要半导体激光器光源,在使用中耗电量较高,因此连续工作时间较短.二者的共同点是都使用电池供电方式产生虚拟瞄准点,直接使用虚拟瞄准点对准目标即实现瞄准,对于目标的瞄准十分直观,容易掌握.另外,这两种准直式瞄准镜均不具有放大功能(即1倍光学系统),故观察视场角较大.     

基于自动功率控制的EDFA泵浦驱动设计

为满足空间光通信系统对掺饵光纤放大器(EDFA)高增益高稳定性的应用需求,采用级联泵浦结构,设计了一种自动功率控制的EDFA泵浦驱动电路.利用模拟比例-积分-微分(PID)控制器和基于对数放大器的高精度功率监测电路对驱动电路进行闭环控制,实现光放大信号的恒功率稳定输出.试验结果表明:利用该系统可以控制EDFA实现33 ...     

半导体激光光纤陀螺的灵敏度极限的估算与提高灵敏度的方法

1.前言利用Sagnac效应的光学陀螺与传统的机械式陀螺相比,具有寿命长、功耗低、体积小等优点,是一种有发展前途的角速度传感器。为了使陀螺更小型化,现在又开始了光纤陀螺的研究工作,同时对其灵敏度的检测极限和提高灵敏度的方法进行了估算与实验。迄今,光纤陀螺几乎都采用了633nmHe-Ne激光光源及Mach-Zender干涉仪,但是为了使装置小型轻量化,而采用半导体激光器作光源时,由于光源噪声电平比He-Ne激光器大,所以限制了灵敏度的检测极限。     

频率调制光纤陀螺中使用的集成光学频率调制器

在频率调制光纤陀螺中使用的集成光学频率调制器已有所发展。通过降低单模光纤与渗钛LiNbO_3波导之间的耦合损耗,可以获得低于14dB的插入损耗。这相当于灵敏度为10~(-6)rad/s。