单光纤光纤陀螺的原理及应用前景

单光纤光纤陀螺是全光纤光纤陀螺的一种,它具有低成本、高可靠性、易于工程化的优点。它是应用在线制作技术,在一根光纤上制作光器件,形成无焊接点的光路。在线技术包括光纤环缠绕技术、耦合器制作技术、偏振器制作技术、发光模块制作和光接收模块制作技术等。详细地介绍了其原理、关键技术及生产工艺,并提出了提高其性能的措施。在分析不同型号单光纤光纤陀螺性能的基础上展望了其应用前景。随着单光纤光纤陀螺生产工艺的改进和信号处理技术的提高,将会进一步提高其性能、降低成本,促进光纤陀螺的普及和应用。     

一种新型外差光纤陀螺

本文提出了一种采用电光移频器和高双折射光纤构成的新型外差检测方式的光纤陀螺方案。它既能改善通常外差光纤陀螺中存在的光路非互易性且无需使用声光器件,又能避免采用高双折射光纤的直接检测光纤陀螺中电子线路直流漂移的影响。初步实验的结果显示出该系统具有良好的定标因子线性度。     

中高精度光纤陀螺的分形噪音研究

本文在计算和分析光纤陀螺信号自相关函数的基础上,采用小波变换分析了光纤陀螺的噪音叠加模型,指出中高精度光纤陀螺的主要噪音成份为分形布朗运动(FBM).分析其噪音源并对系统进行改进。     

克服闭环光纤陀螺输出信号中死区的实验

克服死区是闭环光纤陀螺设计中需要考虑的重要问题.实验表明本文采用的方法可以方便地克服死区.这是国内报道的首例克服闭环光纤陀螺输出信号中死区的实验.     

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.     

光纤陀螺用掺铒超荧光光纤光源输出特性研究

介绍了掺铒超荧光光纤光源(SFS)的基本原理和SFS各种基本结构的特点。结合实际应用选择了单程后向(SPB) SFS作为光纤陀螺用光源。理论分析了影响单程后向掺铒超荧光光纤光源输出特性的各种因素。通过实验分析了铒纤长度对单程后向掺铒光纤光源泵浦效率和输出光谱的影响,特别是对中心波长稳定性的影响,对于单程后向结构掺铒光纤光源来说,铒纤长度有一个最佳值。演示了铒纤在选择最佳长度的情况下,泵浦功率对输出谱型的影响。通过实验分析了-40℃～60℃之间光源输出光谱和输出光功率的温度稳定性。最终得到了适用于惯导级光纤陀螺的光源。     

干涉式光纤陀螺中的Rayleigh散射研究

从光的干涉原理出发分析了Rayleigh背向散射对干涉式光纤陀螺性能的影响,得出了散射光强与光纤位置之间的关系式,绘制了散射光强与光纤中位置之间的关系曲线,得到了距离光纤的两个端点越远Rayleigh背向散射对光纤陀螺的性能影响越小的结论。研究结果对分析光纤陀螺的光路误差有一定的参考价值。     

面向21世纪的新型陀螺仪——光纤陀螺

回顾光纤陀螺发展历史，论述光纤陀螺技术发展的趋势。分析并展望光纤陀螺市场前景，指出当前光纤陀螺是处于大力发展的一种新型陀螺仪，它将成为２１世纪陀螺仪市场的主导产品。     

光纤陀螺的信号处理方案评述

介绍了国外应用于不同场合、满足不同性能要求的光纤陀螺的闭环和开环信号处理方案,比较了它们的优缺点。光纤陀螺是近年来惯性导航系统中很有可能得到广泛应用的核心元件,其中信号处理方案在很大程度上决定了光纤陀螺的性能。     

光纤陀螺的噪声及其实验分析

通过对FOG-110-I全光纤陀螺仪样机的研制,分析了光纤陀螺的噪声源,并对信号光背向反馈进入激光器引起的强度噪声和由光纤PZT位相调制器引起的幅度调制对光纤陀螺系统的影响作了重点分析。最后,给出了FOG-110-I全光纤陀螺样机的测试结果和实验分析。     

A Stable and Compact Optical Module for Fiber-Optic Gyroscope Application

Abstract

This article introduces a new design for a bi-directional optical sub-assembly for fiber-optic gyroscope applications that integrates a super-luminescent light-emitting diode, a photodiode, a beam splitter, an isolator, a fiber receptacle, and a thermal electric cooler. It is less than 1.5 cm in diameter and 2.5 cm in height. As chip temperature was kept at 30°C under environment temperature of ?35°C, 25°C, and 75°C, the bi-directional optical sub-assembly reached stability at a center wavelength of 1,539 nm and a wavelength shift of 1.5 nm. A 3D simple model with the finite-element method was used to analyze thermal performance.     

Performance Improvement in Fiber-Optic Spectrometers Using Photonic Crystal Fibers

Abstract

Resolution enhancement of a high-speed fiber-optic spectrometer is investigated in this article. The operation of these types spectrometers is based on conversion of the spectral-domain signal into the time domain by a dispersive element. A photonic crystal fiber is used as a dispersive fiber in this spectrometer. Resolution enhancement of considered spectrometer with photonic crystal fibers is studied. The fiber loss and length minimization in this spectrometer are obtained. Simulation results show that an increase in resolution will cause a decrease in the speed of the spectrometer. Trade offs between resolution and speed are studied.     

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。     

包层模谐振特种光纤及传感特性研究

研究了一种具有双包层结构的包层模谐振特种光纤,该特种光纤具有一个低折射率内包层,基于耦合模原理,纤芯模与包层模之间发生谐振耦合,从而获得具有带阻特性的传输光谱.系统介绍了包层模谐振光纤的制备、传输原理及其弯曲、溶液折射率、折射率/温度双参量等传感特性.实验和理论研究结果表明,包层模谐振特种光纤对于弯曲、溶液折射率参量具...     

光纤陀螺及其船用航姿系统的姿态解算

介绍了光纤陀螺的工作原理，分析了光纤陀螺用于船用航姿系统的姿态算法，对四元数算法和等效转动矢量算法进行了介绍。并在船舶摇摆运动条件下作了仿真，仿真表明四元数的四阶Runge-Kutta算法是一种较适合船用光纤陀螺捷联航姿系统的算法。     

Fundamentals of the interferometric fiber-optic gyroscope

This paper reviews the basics of the interferometric fiber-optic gyroscope: fundamental principle based on Sagnac effect, importance of reciprocity and single-mode propagation, analysis of coherence and polarization problems, signal processing techniques. It also describes the technological progresses of guided-wave components (single-mode optical fiber, semi-conductor diode source, integrated optics, in-line fiber components). Finally, recent trends like multi-axis configurations and rare-earth doped fiber source are presented.     

光纤光栅啁啾化传感研究

提出了光纤光栅啁啾化传感概念和传感机理,将光纤光栅微观分解为栅区长度范围的许多具有独立感知能力且彼此关联的有效作用子栅集,表述了有效作用子栅集与待测环境场空间梯度分布之间的对应关系,从而较好地解释了光纤光栅啁啾谱产生的内在机理.理论推导并实验验证了光栅啁啾谱各谱参量(波长、带宽和反射光强)与待测环境场(温度和应变)之间的对应关系,为利用单一光纤光栅实现多参量同时区分测量、任意非均匀空间分布场传感提供了科学有效的解决方法.     

高精度干涉式光纤陀螺热漂移分析

为了改进干涉式光纤陀螺的测量精度和温度性能,建立了该仪器输出偏置的解析模型。通过把光纤双折射这一从未被考察过的相位微扰与其它已知误差源进行线性叠加,该模型首次显式地把陀螺性能直接与光纤的力学、光学、热学和几何参数联系起来。利用该模型对常用于10-3 deg/h精度量级光纤陀螺的64层四极对称环圈进行计算,结果表明,保偏光纤所固有的高双折射及其温度涨落对陀螺输出偏置及其热漂移的影响分别在10-3 deg/h和10-2 deg/h量级,而过去研究较多的单模光纤中的舒普效应和热致光弹效应的影响分别在10-4 deg/h和10-3 deg/h量级。该模型表明保偏光纤所固有的高应力双折射是干涉式光纤陀螺的主要误差源,同时较为完备地描述了光纤陀螺中源于光纤性能的误差,也解释了该误差对光纤双折射的非线性依赖。     

Optical Solitons in Fibers for Communication Systems

Abstract

A brief history of attempts to use solitons for optical fiber communications and of the technical developments toward making soliton transmission practical is reviewed. The main problems affecting long-distance soliton transmission, as well as techniques to solve them, are described. Recent developments concerning the use of dispersion management and some of the remarkable properties of dispersion managed solitons are also discussed.     

Optical Solitons in Fibers for Communication Systems

A brief history of attempts to use solitons for optical fiber communications and of the technical developments toward making soliton transmission practical is reviewed. The main problems affecting long-distance soliton transmission, as well as techniques to solve them, are described. Recent developments concerning the use of dispersion management and some of the remarkable properties of dispersion managed solitons are also discussed.