光纤陀螺的随机过调制

大多数光纤陀螺的结构为Ｓａｇｎａｃ干涉仪,是干涉型光纤陀螺,并且对输入的传动速率仅呈现二阶（余弦）敏感性,为引入一阶（正弦）敏感性需进行相位调制,这使我们能够观测输入角速率的大小和方向,光纤陀螺相位调制,第一个是测量角速率的信噪比,第二个是校正引起陀螺漂移的调制信号的电耦合,在早期的光纤陀螺中,是把±π／２的方波调制信号加在干涉仪中,后来,±π／２或３π／２与方波复合调制被用来校准阳位调制的精度。     

可替代机械陀螺的光纤速率陀螺

光纤陀螺在两个方面正在取代机械陀螺：一是新设计的应用，二是已有的应用陀螺场合。光学陀螺所具有的高可靠性、对重力g的不敏感性和对振动、冲击的容限，使其特别适合于车辆、军事上的应用。基于Sagnac干涉效应，如环形激光陀螺、光纤陀螺的概论已有十十年之久了。它有闭环和开环两种结构，但由于闭环结构成本较高，目前只利用开环光纤陀螺取代机械速率陀螺。我们开发了一系列低成本光纤陀螺，它们基于全光结构，采用椭芯的保偏光纤、方向耦合器和偏振器。开环光纤陀螺是以最小结构的形式构成的。激光光束在光纤敏感相向传输，它们是完全互逆的。早期的形式采用方向耦合器隔离激光光源和光探测器，一个偏振器用来确保一个模式分布，而第二个耦合器作为与光纤环的接入口，在光纤环的一端加上一个压电陶瓷相位调制器以进行调制，以便同步检测干涉仪的输出。光源探测器处的耦合器不属于最小结构中的一部分，它可以通过用光源的反向的探测器取消。目前许多激光光源被用于这样一个探测光输出的探测器，由于陀螺转动信号是调制信号，很容易与恒定的激光输出信号分开。我们这种结构的FOG为简化最小结构（RMC），比较两种开环结构可以看出：两者之间没有明显的区别，但从性质上分，在RMC结构中，激光器工作在接近阈值的点，因而在光谱上比较窄。在光陀螺中希望有一个宽带的光谱，可以避免由于绕环导致的偏振起伏，从而引起偏置的不稳定性。这也就限定了RMC结构在一些高精度的陀螺应用。光纤陀的特性可以通过选择光纤的长度、环的直径和激光功率在一个比较大的范围内调整，以适应不同的应用要求，而不需要改变其结构。光纤陀螺从本性上为宽带的，其输出谱特性可以由简单的模拟滤波器、扩展伺服回路的动态特性加以控制。与简单的机械陀螺相比，这一宽带特性可以扩展为非常低的频率，从而改善定位精度。我们已生产了1000多套这两种结构的光纤陀，本文将提供Allan变化，随温度变化的偏置、刻度因数的线性数据，典型的特性参数如下：也许光纤陀螺应用最大的限制为刻度系数，因为Sagnac干涉仪的灵敏度领先光纤长度乘以直径，并且几何尺寸和在敏感轴垂直平面上投影使光纤陀螺改型应用的困难得以克服。在带宽限制范围内，光纤陀螺可以在众多的系统中应用。     

非线性光纤Sagnac干涉仪精度分析研究

非线性光纤Sagnac干涉仪具有突破标准量子极限的优点,可实现超高精度地球自转角速度的测量。通过理论建模和数值仿真,阐明了非线性光纤Sagnac干涉仪的增益系数、光纤环长度、光纤环面积和激光波长等参量对干涉仪精度的影响。在测量地速的条件下,光纤环半径取0.5m,光纤环长度为20km且非线性增益系数大于3.582时,干涉仪灵敏度能够达到10－6(°)/h(量级),为实现高灵敏度非线性光纤Sagnac干涉仪提供了支撑。     

一变百的光束分解技术

美国贝尔实验室进行一项试验表明，在未来的光网络上，一束激光可能会同时为至少200户家庭传送数据，从而大大降低家庭网络系统的服务费．该实验室利用一个掺杂了解的光纤环的激光器发射一束跨越70nm波长范围的激光，该光束的脉冲次数为每3700万次／s．由于不同波长的光束和速度是有细微差别的，所以，当这一束激光滑一个20k长的光纤线圈传递到一个调制器时，其中最长波长的光比最短波长的光要慢20ns．调制器利用这个速差可将70nm波长范围的一束激光调制成为206个牢波段的光束，并且为这些光束编码；然后，再利用一个无源光系统将这些光束分…     

陆地导航应用的简化最小结构光纤陀螺

为满足地陆地导航系统的经济性要求，进一步降低光纤陀螺成本是非常必要的。我们曾经在开环最小结构中致力于减少接头数目及器件改进，现在我们减少了不必要的器件和接头。光源检测耦合器不再是萨格纳克（Ｓａｇｎａｃ）干涉仪的一部分，而仅仅起到宽带光源和光检测器间的隔作用。许多商用激光二级管都有一些背面光检测器，以便监视激光强度。从萨格纳克干涉仪返回的信号光与激光相遇，在这个光检测器处接收，产通过偏置调制与激光信     

基于高精度光纤干涉仪的世界时测量技术研究

世界时是以地球自转运动为参考的时间计量系统,在空间飞行器的轨道坐标转换中起到重要的作用。综述了空间飞行器的精密定轨对世界时测量精度的需求,对现有空间大地测量方法、大型激光陀螺仪、大型光纤干涉仪等测量世界时的现状进行了分析,阐述了基于高精度光纤干涉仪的世界时测量方法需重点解决的关键技术。对所实现的大型高精度光纤干涉仪及其世界时测量系统进行了试验验证,连续15天的测试数据表明,采取了定向测量误差消除方法后,光纤干涉仪的零偏稳定性达9.7×10^-7(°)/h(1h, 1σ),测量系统解算的世界时标准偏差为1.5ms,经IERS比对及验证,测量系统的世界时测量误差小于7ms。最后,对基于高精度光纤干涉仪的世界时测量精度以及其他地球参数测量进行了展望。     

纳米计量与分子坐标测量机系统设计（2）

NanmetrologyandMolecularMeasuringMachineSystemDesign（2）WangJia4分子测量机计量系统STM和AFM均不是计量型仪器，而是作为位置传感器。分子坐标测量机必须采用能够溯源的超高分辨率激光外差干涉仪作为测量参考基准，并测量探针和样品之间的相对运动。激光外差可采用塞曼频率分裂，多模激光器或声光电光调制原理。干涉仪采用了光学8倍频。用相位计从时间间隔分析器中计算相位，其时间分辨率为200pa，电子细分技术实现1000细分。干涉仪的分辨率为0．075um。获得高精度的主要障碍是激光器和干涉仪光学元件中偏振态混合效应和非线性…     

光纤陀螺中PZT调制器的建模

在将ＰＺＴ光纤相位调制器抽象为集总参数的基础上，结合机械振动原理、光纤相位调制原理和能量守恒定理，为ＰＺＴ光纤相调制器建立一个数学模型，并进行了实验研究，所得结果验证了理论模型的正确性．     

CSB和SBO相位关系不准确引起的若干问题

仪表着陆系统中的航向台和下滑台都发射两个射频信号：CSB和SBO，CSB信号是在载波上调制有90＋150Hz信号，组成一个完整的调幅信号，单就CSB信号而言，90Hz和150Hz调制基本相等，因而在空间不会出现调制度差。对于SBO信号，它是一种纯边带信号，它对载波的调制要在空间或者说是在接收机中完成，也就是所谓的空间调制。由于CSB和SBO是分开发射的，如果要形成一个调制波，     

光纤传感器及其在常规兵器试验中的应用

介绍了光纤传感器的一般原理，详细了强度调制光纤压力传感器和波长调制温度传感器的传感机理。给出了光纤传感器在爆炸冲击波压力测量、爆炸燃烧和炮管的温度测量、环境湿度测量、爆炸速度测量中一些应用实例。     

一种新型的精密动态角度测量系统

提出了一种用于精密角度测量的新型干涉仪。使用普通的０．６３２８μｍ氦－氖激先器，采用声光调制、光外差干涉、电信号沉频、比相技术进行动态角度的精确测量。干涉仪结构简单、调整方便、使动态测角技术更具有实用性。     

双偏振干涉式光纤陀螺的多相位调制技术

在双偏振干涉式光纤陀螺的发展过程中,光纤环上的应力、扭转等会造成正交偏振态之间的交叉耦合,降低陀螺系统的稳定性。提出了一种基于双偏振干涉式光纤陀螺的六态方波调制技术并进行了理论推导。该技术与传统的方波和四态方波调制相比,降低了偏振交叉耦合误差,提高了信噪比,大大增加了信号解算精度。通过实验对比测试了干涉式光纤陀螺在不同调制技术下的偏置稳定性。实验结果表明六态方波调制技术的偏置稳定性达到了9.85×10^-4(°)/h,验证了六态方波提高信号解算精度的效果。     

谐振式光子晶体光纤陀螺信号检测及处理技术研究

谐振式光子晶体光纤陀螺是一种具有小型化、高精度等潜在技术优势的新型光纤陀螺,是国内外惯性器件研究的一个重要发展方向。针对谐振式光子晶体光纤陀螺的结构和信号检测原理进行了详细的叙述,确定了基于FPGA的陀螺信号检测总体方案,陀螺信号处理及控制模块主要由频差信号解调、复合拍频检测、闭环反馈控制、数据编码输出以及调制信号模块组成;随后重点介绍了窄线宽半导体激光器的驱动控制方案,在调制解调及频率偏差检测方案上采用数字相敏检波器实现频率偏差检测,在谐振频率闭环跟踪锁定方案上采用数字PI控制器实现环路光频率控制;最后进行了谐振式光子晶体光纤陀螺实验测试系统搭建,以及谐振曲线测试和谐振频率闭环锁定测试。     

通过信号相关方法进行高精度闭环光纤陀螺误差补偿

在线笥度要求较高及动态范围较大时，光纤陀螺仪应以闭环控制系统做为理想驱动。对于减小低频信号的扰动和准确探测在Sagnac相移随光强分布线性区域内的光强，适当的本征调制Sagnac干涉信（SIF）反馈信号是必须的，确定的调制都会伴随着不可避免的调制器和光探测器之间的串音引起的死区和偏置误差。本文提出了一个非周期控制县对SIF反馈信号进行伪随机调制的高精度闭环陀螺系统。这种随机调制原理完全消除了在测量小旋转速率时的死区，并能够通过信号相关方法对在非理想系统中的几个误差源进行固有的潜在的补偿和控制。下文半介绍这个相关性控制的原理，并将其应用于一系列本文所的闭环光纤陀螺的专门的控制环。从几个实现相关控制的高精度闭环螺的原型得到的结果表明：偏置误差可以减小两个量级，并且随机游走也显著降低。     

集成光学型干涉仪式光纤陀螺仪

本文主要介绍了集成光学型干涉仪式光纤陀螺仪的组成、工作原理及其主要光电器件。     

全光纤陀螺信号处理研究

全光纤陀螺也就是开环光纤陀螺，采用PZT相位调制。本文主要根据全光纤陀螺的特点，介绍其信号处理方法，主要包括光功率控制、温度控制，PZT驱动和信号解调，信号解调分别介绍了模拟信号处理和数字信号处理两种方法。     

光纤外差干涉位移传感器

非接触式光纤外差干涉位移传感器是将半导体激光器线性调频技术和光纤传感技术相结合制成的1种新型外差干涉仪。它的位移测量范围可达26mm，分辨率为0．02μm；对不同材料、不同粗糙度的对象面，有着几乎相同的测量灵敏度和测量精度；探头和对象面无需严格垂直。     

光子纠缠光纤陀螺的光路互易性分析

传统光纤陀螺采用一个宽带光源和一个探测器,输入/输出共用Sagnac干涉仪的一个端口,这种结构构成一种互易性光路,使各种因素引起的两束光波之间的附加相移完全抵消,从而可以非常灵敏地测量旋转引起的Sagnac相移,而光子纠缠光纤陀螺通常采用双端口输入/双端口输出的光路结构,其光路互易性尚未充分认识.利用散射矩阵模型分析了...     

数字闭环光纤陀螺的调制串扰误差

 通过分析数字闭环光纤陀螺的阶梯波调制信号与输出死区、周期噪声干扰及小角速度漂移的关系,提出了调制串扰误差的概念。指出调制信号与探测器输出信号之间的电交叉耦合及调制信号产生的调制误差是产生调制串扰误差的干扰源。将调制串扰通道模型简化为比例环节和部分积分环节,并和光纤陀螺理想模型结合,建立了光纤陀螺调制串扰误差模型,利用该模型推导出了产生死区的条件及周期噪声干扰和小角速度漂移造成的输出偏差表达式,并对周期噪声的幅值、频率与陀螺输出量级、带宽之间的关系进行了定量分析。调制串扰误差的仿真和实验结果与理论分析结果基本一致,验证了调制串扰误差模型的正确性。     

光纤陀螺反馈回路增益及其线性度的测试方法研究

本文重点论述了一种测试光纤陀螺反馈回路增益及其线性度的方法。在光纤陀螺调制解调电路的基础上,由数字逻辑芯片产生数字信号,经过D/A转换器之后对Y波导施加调制,连续改变调制幅度,获得光路部分干涉输出信号,经过A/D转换器之后进行数字解调,再使用最小二乘法进行拟合,从而可以计算出光纤陀螺反馈增益及线性度误差。简单易行,而且测试精度较高,对于改善光纤陀螺标度因数线性具有较高的工程应用价值。