去偏光纤陀螺轴向磁场问题的理论研究

运用琼斯矩阵，对去偏光纤陀螺轴向磁场灵敏度进行研究.基于单色光分析了轴向磁场产生的法拉第非互易相位差的机理，理论推导了实际的非互易相位差，给出仿真结果、分析结果和实验结果，并提出减小轴向磁场作用下的Faraday非互易相位差的主要方法是使得两个消偏器的45°误差之和(θ3+θ4)→0.     

零闭锁激光陀螺磁敏感特性研究

与腔内运行线偏振光的抖动陀螺相比,腔内运行圆偏振光的零闭锁激光陀螺对磁场更为敏感.为了减小零闭锁激光陀螺的磁敏感性,理论分析了其磁敏感特性.当左、右旋陀螺的比例因子修正相等时,陀螺零偏不随磁场的变化而变化,同时陀螺比例因子线性度也将得到改善.试验测试了零闭锁激光陀螺的磁敏感性,结果表明陀螺存在磁不敏感点.试验结果与理论分析吻合.与传统的被动磁屏蔽方法相比,通过主动控制使得零闭锁激光陀螺工作在磁不敏感点的方法对于降低该陀螺的磁灵敏度和提高准确度具有实用价值.     

谐振式光纤陀螺保偏光纤谐振腔90°对接误差控制研究

保偏光纤谐振腔交叉偏振耦合引起的偏振波动是谐振式光纤陀螺的主要噪声源之一,保偏光纤偏振主轴旋转90°对接是克服偏振波动的有效方法,其对接角度误差大小对陀螺噪声抑制效果有重要影响。为此利用迈克耳孙(Michelson)白光光纤干涉仪偏振耦合测试方法,从理论上对双耦合器保偏光纤谐振腔的90°对接误差进行了分析,得到迈克耳孙光纤干涉仪输出的干涉交流项公式和干涉波形,进而计算得到双耦合器保偏光纤谐振腔的90°对接误差角度。对双耦合器的保偏光纤谐振腔90°对接角度误差控制进行了实验研究,实现了0.37°的角度对接误差。     

光纤陀螺零偏误差特性及噪声分析方法研究

光纤陀螺为典型的光纤干涉仪,非互易误差主要是由各类寄生干涉引起,零偏误差具有明显的周期性特征。结合Allan方差分析方法,发现由寄生干涉引入的正弦噪声为其零偏误差的主要来源。通过加入正弦噪声进行仿真计算和分析,发现光纤陀螺Allan方差曲线中"速率斜坡和速率随机游走"部分实际是由正弦噪声引起。基于小波分析和傅里叶变换实现了陀螺中正弦噪声的辨识,并在此基础上,提出了结合小波分析法和Allan方差法计算零偏不稳定性、随机游走和量化噪声的方法,并进行了实际计算验证。     

保偏光纤陀螺横向磁场误差的温度依赖性

针对无骨架光纤环的保偏光纤陀螺中横向磁场误差的温度依赖性研究发现,保偏光纤线双折射以及Verdet常数固有的温度依赖性可以导致横向磁场误差随着温度变化而变化。利用琼斯矩阵方法推导了保偏光纤陀螺横向磁场误差与温度的关系,并进行了实验验证。实验结果表明,对于长度为1km,半径为6cm,光纤线双折射为2027rad·m-1,最大扭转率为0.382rad·m-1的无骨架光纤环,在1mT横向磁场以及-40~60℃温度场作用下,光纤陀螺的横向磁场误差由26.51(°)·h-1增加到30.43(°)·h-1。     

长周期保偏光纤光栅的偏振特性研究

用高频CO2激光脉冲写入法在熊猫保偏光纤上写入长周期光纤光栅,并对其偏振特性进行了全面的试验研究.试验结果表明,在输入椭圆偏振光偏振角度0到2π的变化范围内,高频CO2激光脉冲写入法在熊猫保偏光纤上写入的长周期光纤光栅谐振峰幅值会随着入射椭圆偏振光偏振角度的改变发生以π为周期的周期性变化,并且相邻两谐振峰幅值变化趋势相反,相位差为π.在相同偏振角度下将两谐振峰幅值相减,其差值呈近似于锯齿波的周期性变化,周期也为π.在没有发生模式干扰的情况下,谐振峰波长几乎没有发生漂移.基于模式耦合理论,文中还对所观察到的试验现象进行了定性的理论解释.     

高性能保偏光纤的关键应用特性研究

开发出一种高性能保偏光纤的制造工艺,并制备出包层直径为80μm的细径高性能保偏光纤。试验表明：该光纤具有优良的全温（-50℃～85℃）偏振串音性能,光纤全温串音变化典型值在3．23dB,具有良好抗弯曲性能和良好的端面研磨性。     

高精度光纤陀螺零位误差的磁温特性研究

介绍了高精度光纤陀螺零位误差的形成原理,并就温度和磁场对高精度光纤陀螺零位误差的影响进行了详细的理论分析。仿真结果表明:由于温度引起的零偏峰值漂移为0.06°/h。最后,对交变温度场和径向静磁场交联作用下的情况建立了理论模型并进行了实验研究,实验结果表明:在径向磁场和不同温度作用下,光纤陀螺由于交联耦合效应产生的径向磁场灵敏度变化,即交联耦合度<1%,这和理论模型具有较高的一致性。     

光纤陀螺用小尺寸高温度稳定性保偏光纤耦合器的研制

在熔融拉锥法制备保偏光纤耦合器工艺基础上,对小尺寸、高温度稳定性保偏光纤耦合器的研制工艺进行了研究.采用小火焰设计有效缩短了耦合器的封装尺寸,保偏光纤耦合器几何尺寸达到Φ3 mm×30 mm.通过不同封装工艺的实验,实现了具有高温度稳定特性的保偏光纤耦合器,器件在全温变化范围(－40℃～60℃)内分光比变化量小于2%,串音变化量小于3 dB.     

基于保偏光纤双折射特性的函数波形发生器

提出并研究了一种基于保偏光纤双折射特性的函数波形信号发生器。发生器采用正弦微波信号调制连续光波,光波经45°偏振控制后耦合进入保偏光纤,利用光纤双折射特性在快慢轴两个正交光场分量间引入可控时延差,经光电检测后的光电流表达式可由傅里叶级数余弦谐波项构成,结合宽带90°电桥亦可获得傅里叶级数正弦谐波项构成,因此模型具备可调谐函数波形输出特性。分析结果表明,通过控制发生器三个变量,即偏压相移φ、调制系数β和时延差τ,可对傅里叶级数各谐波系数进行灵活调控。分析并讨论了各变量之间的关系,利用光学仿真验证了方案的可行性。当限定均方根误差（RMSE）≤5%,可获得0～30%可调顶边梯形波和20%～80%可调对称三角波。     

谐振式光纤陀螺偏振噪声分析

谐振式光纤陀螺（R～FOG）是第二代光纤陀螺,其性能受各种噪声因素的影响。为提高谐振式光纤陀螺的性能,对谐振式光纤陀螺的瑞利背向散射、克尔效应、磁光法拉第效应和偏振态耦合等各种噪声进行了分析,并提出了对偏振态耦合噪声的解决方法。在此基础上,得到保偏光纤环旋转90°对接的谐振腔优化结构。该结构可以有效减小谐振腔的偏振噪声和磁光法拉第噪声,且可改善陀螺系统的温度特性。     

横向应力对保偏光纤偏振耦合特性的影响

在考虑到各向同性光纤和各向异性光纤在横向应力作用下介电常量变化量差别的条件下,利用弹光效应和折射率椭球得到了外界横向应力与保偏光纤介电常量变化量的关系.采用耦合模理论分析了横向应力作用下保偏光纤偏振耦合特性,数值模拟了横向应力大小、方向以及作用长度对偏振耦合强度的影响,应力作用方向与主轴(未受外力)成45°时,光纤受扰...     

横向应力对保偏光纤偏振耦合特性的影响

在考虑到各向同性光纤和各向异性光纤在横向应力作用下介电常量变化量差别的条件下,利用弹光效应和折射率椭球得到了外界横向应力与保偏光纤介电常量变化量的关系.采用耦合模理论分析了横向应力作用下保偏光纤偏振耦合特性,数值模拟了横向应力大小、方向以及作用长度对偏振耦合强度的影响,应力作用方向与主轴（未受外力）成45°时,光纤受扰最敏感|输出消光比随力作用长度呈现周期性变化,力的作用大小不同,交换能量周期也不同|在应力大小部分区域输出消光比和横向应力大小成线性关系,结论与已有实验结果一致.     

保偏光纤双折射分析及全光纤拍长测试方法比对研究

理论分析了保偏光纤双折射效应,应用有限元法建立了保偏光纤的三维模型,得到了其横截面上的应力分布及归一化的双折射参数。选择3种全光纤构成的纯光学系统进行对比拍长测试实验,实验结果和理论模型计算结果十分吻合,并对比研究了几种测试方法的优缺点。选定一种光路结构简单有效的双折射测试系统,对高双折射光子晶体光纤进行测试,测得了其归一化的双折射参数,并计算得其拍长约为1.2mm。研究结果对不同复杂结构保偏光纤的建模理论分析和拍长性能测试及高双折射光子晶体光纤设计制作后的性能测试有一定的实用价值。     

谐振腔光纤陀螺光纤谐振环特性研究

对有限光源线宽情况下反射式光纤谐振环的响应特性进行了研究,得到了光纤谐振环各谐振特性参量的表示式.分析了特性参量与光源线宽和耦合器特性的关系,结合对方波调制谐振腔光纤陀螺极限灵敏度的分析,给出了设计高灵敏度谐振腔光纤陀螺光纤谐振环的要求和原则.进行了谐振腔光纤陀螺用光纤谐振环的实验研究,制作了适用于谐振腔光纤陀螺的高精细度和高谐振深度光纤谐振环.     

1550nm工作波长新颖结构细径偏振保持光纤的制备及性能研究

对工作波长在1550nm，新型结构细径偏振保持光纤的制备与性能进行研究，并制备出拍长达到2．1mm、消光比达到28dB（1km）、工作波长在1550nm、低衰减且高强度的细径偏振保持光纤．     

A Novel Polarization Maintaining Fiber

It introduces a novel elliptical jacket polarization maintaining fiber, whose SAP is like numeral "1" One preform can be drawn over 8km. Fiber's performances show that it is fit for fiber gyroscope and other sensors.     

双折射光纤环镜应变灵敏度优化研究

灵敏度是衡量传感器的重要指标之一, 基于双折射光纤环镜(PM-FLM)应变传感器灵敏度理论模型,通过数值模拟与实验的方法,在不增加系统复杂性的前提下,通过自身性能优化PM-FLM轴向应变灵敏度;同时研究了双折射光纤(PMF)长度对PM-FLM轴向应变灵敏度的影响。研究结果表明：对于相同PM-FLM,可以选择长波长监测点优化轴向应变灵敏度;对于双折射率相同的PM-FLM,可以选择双折射应变系数较大的PMF优化轴向应变灵敏度。对于双折射应变系数相同的PM-FLM,可以选择双折射率较小的PMF优化轴向应变灵敏度。PM-FLM传感器应变灵敏度与PMF长度无关。     

双偏振结构保偏光纤偏振器的研制

提出了保偏光纤偏振器的一种串联结构,即双偏振结构,报道了研制的结果。并通过对单偏振结构和双偏振结构器件测试结果的比较,得出双偏振结构的保偏光纤偏振器可使器件达到高消光比,并且有稳定的温度特性。