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.     

基于光子带隙中模式截止特性的单模传输研究

空芯光子带隙光纤拥有优越的环境适应性,但光纤中的高阶模使其在多种场合下的应用受到制约.利用光子带隙内高阶模式在小于截止波长时被强烈抑制,而基模在该波段可以稳定存在的特性,提出了实现单模传输的方法,并通过实验验证了该方法的可行性.在此基础上仿真分析了包层参数对单模传输波段的影响,计算结果表明,单模传输波段的带宽随材料折射率的增加而增加,折射率由1.445提高到2时,带宽增加2.9倍;相对倒角由0.2提高到0.8时,单模传输波段的工作波长移动310 nm以上.     

基于Faster R-CNN的保偏光纤偏振轴检测方法研究

针对基于端面成像的偏振轴检测方法光照鲁棒性不强、无法同时检测多根保偏光纤偏振轴的问题,提出一种基于Faster R-CNN的检测方法.训练Faster R-CNN神经网络模型,通过参数调优增强了应力区识别的鲁棒性,采用基于Zernike矩算法对应力区边缘点进行亚像素级定位以提高测量精度,分析了测量精度与误差的关系.仿真与实验表明,该方法的测量精度达到±0.1°,在增强光照鲁棒性的同时实现了对多根保偏光纤偏振轴的检测.     

保偏光纤侧视定轴技术仿真及实验分析

通过建立POL(Polarization Observation by The Lens-Effective Tracing)保偏光纤定轴系统仿真模型,分析了定轴过程中光纤发生微小位移以及相机像元尺寸所产生的误差。为了减少该种误差,实现自动对轴,提出了一种基于POL技术的保偏光纤定轴方法——POLF(Polarization Observation by The Lens-Effective with Fiber-Focus)定轴法。对该定轴方法进行了仿真验证,并通过对轴实验对其定轴精度进行了验证。实验结果证明POLF定轴算法能够实现优于1°的定轴精度。     

光纤陀螺本征频率的测量方法

根据数字闲环光纤陀螺的方波调制、解调原理,指出了使用对称方波产生调制死区的原因及对测量精度的影响.提出了一种基于任意占空比的不对称方波作为调制波来测量光纤陀螺本征频率的方法,找出了调制方波占空比和光功率响应中无效调制区的关系,并给出测试本征频率时,调制方波占空比的最佳范围.理论和实验证明了占空比对本征频率测量精度的影响.与使用对称方波相比,使用不对称方波提高了测量精度,降低了对系统硬件的要求.     

方波调制误差对光纤陀螺的影响分析与实验

根据数字闭环光纤陀螺的方波调制、解调原理,指出调制方波的频率、相位和占空比不理想是造成方波调制误差的原因。讨论了周期脉冲干扰的频率和相位特征,利用周期脉冲干扰的傅里叶级数推导出了方波调制误差的数学模型。建立了带有方波调制误差的闭环光纤陀螺简化模型,推导出了方波调制误差和陀螺输出偏置误差的关系。通过仿真和测试分析了调制方波的周期、相位、占空比、光纤环的群延时以及放大电路的增益带宽对陀螺输出偏置的影响。最后,给出了一种利用周期脉冲干扰波形检测方波调制误差的简易方法。     

光纤陀螺“死区”测试分析与建模

针对采用方波偏置调制、阶梯波反馈调制方案的全数字闭环光纤陀螺"死区"现象的机理进行了实验和仿真研究.为了考察闭环检测反馈环节对干扰的影响,在开环检测的状态下,叠加了长周期固定台阶高度的数字阶梯波,得到阶梯波总高度和开环输出之间的相关性,建立了含干扰通道的光纤陀螺开环检测模型.根据形成数字阶梯波电压大小的等价性,将上述开环模型转换为闭环模型,对闭环简化模型进行了理论分析和仿真计算,并与闭环"死区"测量曲线进行了对比.实验样机阶梯波电压和开环输出线性相关系数为0.97,根据开环测得的耦合系数仿真出的闭环"死区"范围与实验值相差6.7%.结果表明:干扰随阶梯波电压线性变化是闭环光纤陀螺"死区"产生的机理之一.     

基于FEM的单颗磨粒切削光子晶体光纤端面仿真研究

光子晶体光纤端面研磨过程中存在着大量磨粒切削光纤包层的空气孔壁.将这一过程简化为单颗磨粒切削单孔壁,并应用有限元法(FEM)建立了数值仿真模型.分析了裂纹损伤产生的机理,以及不同切削深度和磨粒尖端半径对加工结果的影响.仿真结果表明:切削过程中,孔壁边缘容易出现沿圆周分布的崩塌区域;切削力和边缘崩塌区域随切削深度和磨粒尖端半径的增加而增加;该光子晶体光纤孔壁边缘无崩塌的最大切削深度约为20 nm.该方法对光子晶体光纤端面加工及耦合应用的研究具有重要意义.