谐振腔光纤陀螺光纤谐振环特性研究 被引量：11

1

作者 姚琼 宋章启 +1 位作者 谢元平 胡永明 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期676-680,共5页

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... 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. 展开更多

关键词 谐振腔光纤陀螺 光纤谐振环 谐振特性

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谐振型光纤陀螺克尔效应误差消除方法研究 被引量：6

2

作者 姚琼 胡永明 +1 位作者 宋章启 谢元平 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第9期1320-1323,共4页

对采用方波频率调制数字闭环谐振型光纤陀螺中克尔效应的影响进行了深入的理论分析.分析表明,由克尔效应引起的陀螺误差不仅与光纤环内两相反方向光束的光强差有关,而且还依赖于两路光波频率调制的调制幅度.通过适当调节两光束的频率调... 对采用方波频率调制数字闭环谐振型光纤陀螺中克尔效应的影响进行了深入的理论分析.分析表明,由克尔效应引起的陀螺误差不仅与光纤环内两相反方向光束的光强差有关,而且还依赖于两路光波频率调制的调制幅度.通过适当调节两光束的频率调制幅度,可有效地实现克尔效应误差的消除.这种基于方波频率调制的克尔效应误差消除方法利用了方波调制的特点,通过调节调制幅度实现误差消除,无需额外光学元件,对强度调制器调制频率要求低,是数字谐振型光纤陀螺系统中消除克尔效应误差的有效方法. 展开更多

关键词 谐振型光纤陀螺 克尔效应 误差消除 方渡频率调制

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基于温度和PZT协同控制的激光器频率锁定技术研究 被引量：6

3

作者 雷明 于怀勇 +3 位作者 方圆 向强 杨怿 张丽哲 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期55-61,共7页

本文针对谐振式光纤陀螺应用需求,提出一种基于激光器温度和PZT协同控制的频率跟踪锁定控制方案,综合利用激光器温度调谐所具有的大范围、PZT电压调谐的高精度高动态技术优势,实现光纤激光器中心频率对谐振腔谐振频率的跟踪锁定。进行... 本文针对谐振式光纤陀螺应用需求,提出一种基于激光器温度和PZT协同控制的频率跟踪锁定控制方案,综合利用激光器温度调谐所具有的大范围、PZT电压调谐的高精度高动态技术优势,实现光纤激光器中心频率对谐振腔谐振频率的跟踪锁定。进行了透射式谐振信号的数学仿真,对温度和PZT协同控制方案进行了硬件设计和算法仿真,重点分析了频率跟踪锁定方案中控制参数对锁定稳定性的影响情况。完成了激光器频率锁定系统的研制,实现了激光器中心频率对谐振腔谐振频率的高精度、长时间跟踪锁定,常温条件下1h频率跟踪锁定精度为4.8×10^-9,变温条件下5.5 h频率跟踪锁定精度低至9.74×10^-8。上述研究工作为谐振式光纤陀螺长期性能提升奠定了重要的技术基础。 展开更多

关键词 谐振式光纤陀螺 频率锁定 温度调谐 PZT控制

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激光器偏振特性对谐振式光纤陀螺性能的影响 被引量：4

4

作者 刘怀锋 冯丽爽 焦洪臣 《半导体光电》 CAS 北大核心 2019年第2期161-165,共5页

激光器是谐振式光纤陀螺(RFOG)的重要组成部分,其光学噪声严重地限制了RFOG的输出精度。通过建立激光器偏振特性的数学模型,分析了激光器的偏振消光比、对轴误差和偏振本征态相位差对RFOG性能的影响,并通过实验验证了模型的正确性。此外... 激光器是谐振式光纤陀螺(RFOG)的重要组成部分,其光学噪声严重地限制了RFOG的输出精度。通过建立激光器偏振特性的数学模型,分析了激光器的偏振消光比、对轴误差和偏振本征态相位差对RFOG性能的影响,并通过实验验证了模型的正确性。此外,提出一种基于强度调制基频解调信号的方案,以补偿RFOG中非理想偏振态的振幅波动。实验表明,利用该方案可将非理想偏振态下振幅波动引起的陀螺输出波动减小12dB以上。 展开更多

关键词 谐振式光纤陀螺 激光器偏振特性 噪声补偿 声光移频器 标度因数非线性度

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谐振腔光纤陀螺相位调制复位误差影响的研究 被引量：4

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作者 姚琼 胡永明 +1 位作者 谢元平 宋章启 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期851-855,共5页

对数字相位斜波调制中2π复位误差对谐振腔光纤陀螺(R-FOG)的影响进行了研究.结果表明,相位复位误差将会导致R-FOG输出光强信号的波动,光强波动周期等于相位斜波复位周期.反射输出光强的波动在相位斜波的前后半周期明显不同,前后半周期... 对数字相位斜波调制中2π复位误差对谐振腔光纤陀螺(R-FOG)的影响进行了研究.结果表明,相位复位误差将会导致R-FOG输出光强信号的波动,光强波动周期等于相位斜波复位周期.反射输出光强的波动在相位斜波的前后半周期明显不同,前后半周期输出光强平均值的差异与复位误差的大小和方向相关.提出了一种相位调制复位误差的消除方法,利用前后半周期平均光强差作误差信号,反馈控制相位调制通道增益,可实现复位误差的消除. 展开更多

关键词 谐振腔光纤陀螺 数字相位斜波 相位复位误差

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谐振式光纤陀螺的温度特性 被引量：3

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作者 张婷 薛晨阳 +4 位作者 郑永秋 刘俊 张成飞 谌浩然 崔丹凤 《微纳电子技术》 北大核心 2016年第12期816-821,827,共7页

光纤环温度效应引起光纤双折射率变化,导致谐振式光纤陀螺中产生偏振波动噪声,影响陀螺零偏及标度因数。理论分析了光纤环温度变化对标度因数和零偏特性的影响;搭建了基于单路闭环谐振式光纤陀螺的静态模拟测试系统,测得动态检测范围为&... 光纤环温度效应引起光纤双折射率变化,导致谐振式光纤陀螺中产生偏振波动噪声,影响陀螺零偏及标度因数。理论分析了光纤环温度变化对标度因数和零偏特性的影响;搭建了基于单路闭环谐振式光纤陀螺的静态模拟测试系统,测得动态检测范围为±169°/s,标度因数非线性度为0.235%;对谐振式光纤陀螺进行宽温度范围内全速率试验,测试标度因数及零偏温度特性曲线。结果表明:标度因数及零偏存在温度周期性;标度因数在一个周期内存在最低谷点,对应的零偏较大或达到最大值。 展开更多

关键词 温度效应 标度因数 零偏 谐振式光纤陀螺 噪声 光纤环

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谐振式光纤陀螺克尔效应误差的抑制 被引量：3

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作者 雷兴 胡强 +1 位作者 李俊 王珂 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2017年第10期129-135,共7页

光纤克尔效应是影响谐振式光纤陀螺(RFOG)性能提升的重要因素之一。以光纤克尔效应为基础,结合Sagnac效应,建立RFOG克尔效应零偏误差的理论模型,分析谐振腔内顺、逆时针光路中输出耦合器的耦合比之差以及谐振腔两臂长度差对陀螺零偏误... 光纤克尔效应是影响谐振式光纤陀螺(RFOG)性能提升的重要因素之一。以光纤克尔效应为基础,结合Sagnac效应,建立RFOG克尔效应零偏误差的理论模型,分析谐振腔内顺、逆时针光路中输出耦合器的耦合比之差以及谐振腔两臂长度差对陀螺零偏误差的影响,提出结合RFOG结构设计的光强控制方案,并通过4轮实验验证该方案的有效性。结果表明,该方案能有效抑制克尔效应,零偏误差从0.150(°)/s降低至0.017(°)/s,light path零偏稳定性从1300(°)/h提升至140(°)/h,陀螺样机性能提升近1个数量级。 展开更多

关键词 光纤光学 谐振式光纤陀螺 克尔效应 动态反馈 光强控制

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谐振式光纤陀螺闭环锁频系统 被引量：3

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作者 闫树斌 陈浩 +4 位作者 郑永秋 李小枫 安盼龙 张斌珍 薛晨阳 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第12期4061-4065,共5页

谐振式光纤陀螺(R-FOG)是基于Sagnac效应产生的谐振频率差来检测旋转角速率的一种新型光学传感器。利用闭环锁频系统可以减小光纤环形谐振腔受温度、应力等外界环境变化的影响,提高陀螺性能。提出了数字与模拟相结合的闭环锁频系统方案... 谐振式光纤陀螺(R-FOG)是基于Sagnac效应产生的谐振频率差来检测旋转角速率的一种新型光学传感器。利用闭环锁频系统可以减小光纤环形谐振腔受温度、应力等外界环境变化的影响,提高陀螺性能。提出了数字与模拟相结合的闭环锁频系统方案设计,克服了模拟锁频电路带来的电路温漂,采用模拟解调技术来降低了对系统A/D转换器的转换速度的要求,同时无需对复杂数字解调算法的研究。闭环锁频系统应用于陀螺测试系统中,实验测得10 s时间内的锁频精度为2.15(°)/s。 展开更多

关键词 谐振式光纤陀螺 锁频 零漂稳定性

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一种单偏振低噪声谐振式空芯光子晶体光纤陀螺

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作者 申河良 毕然 +3 位作者 傅力 佘玄 陈侃 舒晓武 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期643-649,共7页

针对小型化惯性测量单元的需求,提出了一种将空芯光子晶体光纤环与退火质子交换铌酸锂波导耦合器对准耦合的谐振腔设计方案,凭借退火质子交换铌酸锂波导的强起偏能力和空芯光子晶体光纤的优良特性,该谐振腔具有单偏振、低噪声、小体积... 针对小型化惯性测量单元的需求,提出了一种将空芯光子晶体光纤环与退火质子交换铌酸锂波导耦合器对准耦合的谐振腔设计方案,凭借退火质子交换铌酸锂波导的强起偏能力和空芯光子晶体光纤的优良特性,该谐振腔具有单偏振、低噪声、小体积等优势。针对传统铌酸锂波导与光纤对准耦合损耗较大的问题,提出使用离子注入和键合技术在波导上表面覆盖一层铌酸锂材料,从而改善波导的模场分布,减小耦合损耗。利用时域有限差分数值分析方法建立波导和光纤的模型,对耦合效率进行了仿真分析,探讨了波导结构、工艺参数的影响,经过优化设计,可以将空芯光子晶体光纤与铌酸锂波导的耦合损耗减小至0.39 dB。为谐振式空芯光子晶体光纤陀螺的发展提供了一种思路。 展开更多

关键词 谐振式光纤陀螺 光纤谐振腔 铌酸锂波导 空芯光子晶体光纤

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谐振式光学陀螺背散射噪声的抑制 被引量：1

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作者 闫徐林 闫树斌 +3 位作者 郑永秋 张成飞 薛晨阳 刘俊 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2017年第2期82-85,共4页

背散射噪声是制约陀螺精度的重要因素。针对由背向反射光引入的背散射噪声建立了数学模型,并进行了理论推导及仿真。利用光电探测器(PD)的带通性能设置合适的参数,将其主频率外的以背散射噪声为主的干扰噪声滤除掉。实验表明,设置合适... 背散射噪声是制约陀螺精度的重要因素。针对由背向反射光引入的背散射噪声建立了数学模型,并进行了理论推导及仿真。利用光电探测器(PD)的带通性能设置合适的参数,将其主频率外的以背散射噪声为主的干扰噪声滤除掉。实验表明,设置合适的滤波参数使背散射噪声得到明显的抑制,最大可抑制10 d B左右的背散射噪声。 展开更多

关键词 谐振式光学陀螺 背散射噪声 光电探测器 带宽

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应用于谐振式光学陀螺的数字低通滤波器设计

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作者 谌浩然 薛晨阳 +3 位作者 张成飞 王颖 陶煜 郑永秋 《测试技术学报》 2018年第2期150-155,共6页

为了提高谐振式光学陀螺(Resonant optic gyro,ROG)数字检测系统的信噪比,消除解调曲线中的高频噪声,降低FPGA资源占有率,提出并设计了一种惯性数字低通滤波器.该滤波器能够满足ROG数字检测系统在40 MHz的高采样率下,低通截止频率连续,... 为了提高谐振式光学陀螺(Resonant optic gyro,ROG)数字检测系统的信噪比,消除解调曲线中的高频噪声,降低FPGA资源占有率,提出并设计了一种惯性数字低通滤波器.该滤波器能够满足ROG数字检测系统在40 MHz的高采样率下,低通截止频率连续,阶数可调,FPGA内部消耗资源少的要求.理论分析了惯性滤波器的函数模型,给出了该滤波器的数字实现过程,仿真并测试了截止频率为194.38 Hz,0.189Hz下的幅频和相频曲线.实验表明:设计的数字滤波器幅频、相频特性优良,FPGA资源占用率仅为0.09%,阶数及截止频率调节简便,满足了数字锁相放大器内低通滤波器的设计要求. 展开更多

关键词 谐振式光学陀螺 数字锁相放大器 数字低通滤波器 惯性滤波器

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谐振型光纤陀螺方波频率调制方法 被引量：8

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作者 姚琼 胡永明 +1 位作者 谢元平 宋章启 《光学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期503-505,共3页

分析了谐振型光纤陀螺(R FOG)方波频率调制方法的工作原理和调制性能,得到了采用方波频率调制时R_FOG的极限灵敏度,并对方波频率调制和正弦频率调制两类调制方法的特性进行了比较。结果表明,方波调制方法的极限灵敏度优于正弦频率调制... 分析了谐振型光纤陀螺(R FOG)方波频率调制方法的工作原理和调制性能,得到了采用方波频率调制时R_FOG的极限灵敏度,并对方波频率调制和正弦频率调制两类调制方法的特性进行了比较。结果表明,方波调制方法的极限灵敏度优于正弦频率调制方法的极限灵敏度,其输出信号为方波强度调制信号,易于与I_FOG中类似的数字解调方法相结合,是实现全数字处理R_FOG的较理想的调制方案。 展开更多

关键词 谐振型光纤陀螺 方波频率调制 极限灵敏度

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调制电压幅值及噪声对谐振式光纤陀螺零偏稳定性的影响研究 被引量：1

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作者 高天香 李俊 +3 位作者 蓝士祺 吴凡 岳亚洲 齐新元 《光电子．激光》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期74-80,共7页

谐振环路背向散射噪声是谐振式光纤陀螺(resonator fiber optic gyroscope, RFOG)系统中的主要光学噪声之一。本文基于谐振环中背向散射噪声对陀螺输出误差影响的理论分析,对比不同调制波形和载波抑制路数的影响,得到最佳方案为三角波... 谐振环路背向散射噪声是谐振式光纤陀螺(resonator fiber optic gyroscope, RFOG)系统中的主要光学噪声之一。本文基于谐振环中背向散射噪声对陀螺输出误差影响的理论分析,对比不同调制波形和载波抑制路数的影响,得到最佳方案为三角波双路调制。基于该方案,建立陀螺零偏及零偏稳定性(bias stability, BS)误差与调制电压幅值及噪声关系的理论模型,结合直径0.1 m,光纤总长10 m,精细度24的陀螺参数,得到背向散射噪声导致的陀螺BS对调制电压变化范围与噪声幅值量化指标的需求,为特定精度的陀螺设计奠定误差分配和控制参数设计基础。 展开更多

关键词 谐振式光纤陀螺 背向散射 载波抑制 调制电压幅值 调制电压噪声 零偏稳定性

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光纤陀螺技术与应用的现状及发展综述

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作者 党淑雯 王俊璞 田蔚风 《探测与定位》 2011年第3期56-61,74,共7页

表述了光纤陀螺的原理、特点和发展历程，根据光纤陀螺的工作原理和特点，光纤陀螺具有不同的分类。介绍了光纤陀螺现在的研发和商业化情况，并总结了光纤陀螺的技术与开发趋势。结合国内外光纤陀螺的现状，预测了近期和长远的发展趋势... 表述了光纤陀螺的原理、特点和发展历程，根据光纤陀螺的工作原理和特点，光纤陀螺具有不同的分类。介绍了光纤陀螺现在的研发和商业化情况，并总结了光纤陀螺的技术与开发趋势。结合国内外光纤陀螺的现状，预测了近期和长远的发展趋势，旨在对我国的光纤陀螺技术的发展有所帮助。 展开更多

关键词 光纤陀螺 萨格奈克效应 干涉型光纤陀螺 谐振式光纤陀螺 布里渊式光纤陀螺

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