光纤陀螺光源筛选与评价方法研究

针对光纤陀螺工程化对超辐射发光二极管(SLD)光源筛选的需求,开展了光源筛选和评价方法的试验和理论分析研究。通过构建光纤陀螺光源综合调试和检测系统,对SLD光源所有外部可获取特征进行了实时监测。测试和理论分析结果表明,SLD的离散特性主要受光源内部组件特性的影响;在散热充分的情况下,SLD的离散性可近似由TEC等效内阻、温控电流、热敏电阻温度系数和发光芯片功率来表征;SLD光源的常规评价指标与上述指标相结合,可更为完备地对光源进行筛选。另外,构建的光纤陀螺光源综合调试和检测系统也可直接作为光源筛选系统。     

原子激光传输的有效ABCD形式研究

利用含适量子系统传播子的ABCD形式的理论，将品质因子守恒系统中的ABCD定律，推广到有效品质因子守恒的系统——原子激光的传输中，通过引入有效品质因子和有效参数q_eff，利用Heisenberg图像得到传播子的有效ABCD形式.由于原子激光内部原子间相互作用的存在，原有的品质因子不再守恒，有效品质因子是描述原有品质因子和原子间相互作用综合作用效果的物理量. 关键词： 原子激光 传输 有效ABCD参数 传播子     

基于像差校正的望远系统装调方法研究

为了保证望远镜装配完成后的成像质量和其他关键指标,提出基于像差校正的望远镜装调方法。首先利用Zemax建立光学系统模型,模拟光学零件失调状态,分析各零件的每种失调状态对各类像差的影响情况,进而定量计算光学零件对系统像差的敏感矩阵,得出系统失调特性,拟定最佳装调方案。在此理论分析的指导下,进行基于星点检验法的装调实验,装调后仪器各项指标达到要求,分辨率优于技术指标要求7.5,验证了基于像差校正的光学系统装调方案的可行性。     

驱动电路一致性对光纤陀螺用SLD光源特性的影响

针对目前同批次驱动电路对同一光源控制效果存在差异的问题,开展器件一致性对光纤陀螺用SLD光源特性影响的研究,找到影响驱动电路一致性的关键部位,并提出解决方案,从而规范驱动电路制作过程。理论分析结果表明:造成温控电路差异的因素由大到小依次是惠斯通桥两臂电阻偏差、热敏电阻与同臂电阻偏差、正/负电源精度、运算放大器输入失调电压,以及积分电路的运放精度;造成恒流源电路差异的因素主要是指示器误差、驱动电流漂移误差和恒流源器件选配误差;通过采取元器件配对、调试、更换高精度器件等措施,可消除或大幅降低上述电路差异。试验结果证明,按照理论规范生产的驱动电路板一致性显著提高,可达到同类进口驱动电路的水平。     

光子晶体波导可调光衰减器

提出一种直接用光子晶体(PC)波导实现的新型可调光衰减器(VOA)。基于填充液晶的光子晶体方向带隙的可调节性,通过调节液晶指向矢的旋转角实现对光子晶体波导衰减量进行控制。采用时域有限差分法(FDTD)对其原理和结构参量进行了分析。数值模拟结果表明,随着液晶旋转角从0°～90°改变,填充液晶的光子晶体波导可以实现光通量在0.5～25.4dB的动态衰减,它插入到普通光子晶体波导之间的额外损耗只有0.2dB,尺寸仅为微米量级。     

抑制光纤陀螺径向磁敏感性研究

研究了与光纤线圈平面平行的径向磁场作用下光纤陀螺的磁敏感性,分析了径向磁敏感性的主要机理是光纤扭转。基于此提出了利用补偿光纤环来抑制陀螺的径向磁敏感性的方法,通过控制补偿光纤的扭转分布特性,产生一个可控的补偿相位来抵消原有光纤环的径向磁敏感性误差。建立了补偿相位、径向磁敏感度与光纤扭转分布特性关系的数学模型,并对该模型进行了数据模拟和实验验证。通过定义补偿效能评估了径向磁敏感性的抑制效果,实验结果可以看出,径向磁敏感性补偿效能达到了63.76%,综合磁敏感性补偿效能达到了42.83%,表明该方法可以在一定程度上可以抑制光纤陀螺的径向磁敏感性。     

热敏电阻位置与超辐射发光二极管光源温控参数的关系研究

针对某陀螺生产厂家新引入的超辐射发光二极管光源在原光源驱动设备上的功率变化异常的问题,对光源温控环节的传递函数和相应控制参数进行了理论和试验分析。相比陀螺常用SLD光源,新引入SLD光源内部热敏电阻与SLD管芯间距大得多,且不在同一热沉上,这使得该厂光源温控部分的传递函数出现明显时间滞后,表现为其对微分环节依赖性增强。通过对原光源驱动设备上微分环节的优化设计,可使热敏电阻位置相差较大的不同厂家的光源同时获得良好温控效果。上述结果对于理解SLD光源温控PID(比例-积分-微分)参数差异性、提高SLD光源温度控制适应性提供了客观依据。     

液晶调制的光子晶体可控偏光片和光开关

与介质柱型光子晶体相比，空气孔光子晶体更易于制作和集成而更有应用价值.采用平面波展开法证实了填充液晶的二维三角形分布的空气孔光子晶体方向能隙的可调节性.数值模拟结果表明：1)通过外界电场控制空气孔中所填充的相列液晶的方向可以对光子晶体的方向能隙进行调节，这种可调节性可用于制作场敏偏光片.这与Liu等人研究介质柱型光子晶体的结论相类似；2)用phenylacetylene型液晶替代5CB液晶作为填充物质所得到的空气孔光子晶体偏光片可使用的频率范围显著增大.在此基础上，还研究了填充液晶的光子晶体波导传输谱线的可调节性对特定波长的光切断和开通控制的原理，实现了与以往光开关原理不同的光子晶体光开关. 关键词： 光子晶体 液晶 可调节性 平面波展开法 场敏偏光片     

SLD光源与温控电路匹配特性研究

针对光源与温控电路匹配问题,开展了光源组件特性的理论和试验研究,分析了影响两者匹配的原因及解决办法。研究结果表明:光源内部组件——半导体制冷器等效内阻RTEC、温控电流ITEC、TEC制冷/加热效率ε和热敏电阻温度系数β,是影响光源与温控电路匹配的主要因素;光源内部各组件特性受自身特性、工艺、散热条件和环境温度等多种因素影响,导致光源与温控电路的匹配也受相应因素影响;当散热充分时,光源与温控电路的匹配特征可近似用RTEC、β、SLD功率PSLD和ITEC表征;在接近光源实际散热条件下进行匹配测试,可提高光源与温控电路的匹配度,减少后期不匹配几率;不同批次、不同厂家生产的光源的组件特性差异较大,重新匹配和调整温控电路参数,可大幅提高光源利用率。     

基于SoC单片机的小型化SLD光源数字控制系统

为提高光纤陀螺用超辐射发光二极管(SLD)光源的稳定性,实现光源性能检测和评价的灵活性,在光源工程化生产中常采用数字化控制系统对光源进行控制.以SoC单片机C8051F060为控制检测平台,结合高性能TEC控制器ADN8831和数字PID控制算法,设计了一种新型小型化光源数字控制系统.实验表明,该光源数字化控制系统体积小、精度高、操作灵活、可扩展性强,具有良好的实用价值.