谐振式光纤陀螺空间光学谐振腔耦合效率分析与设计 被引量：3

1

作者 蓝士祺 李俊 岳亚洲 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期541-548,560,共9页

谐振式光纤陀螺中光纤谐振腔为关键敏感器件,新型空芯光子晶体光纤具有高环境适应性和小弯曲半径等特性,有利于陀螺降低寄生噪声及小型化。针对传统熔接耦合损耗大问题,提出了基于球透镜的空间耦合谐振腔方案,分析了该谐振腔方案精度的... 谐振式光纤陀螺中光纤谐振腔为关键敏感器件,新型空芯光子晶体光纤具有高环境适应性和小弯曲半径等特性,有利于陀螺降低寄生噪声及小型化。针对传统熔接耦合损耗大问题,提出了基于球透镜的空间耦合谐振腔方案,分析了该谐振腔方案精度的影响因素,并给出腔内光纤耦合效率要求。根据矩阵光学理论和高斯光束传输特性推导了系统传输矩阵,并基于模场匹配法给出了系统耦合效率模型。根据导航级陀螺腔内光纤耦合效率高于87%的要求,将系统装配误差分解,完成了系统参数对装配容差的影响分析以及系统参数设计、优化及装调建议。空芯光子晶体光纤耦合误差验证实验表明,参数设计优化前后耦合效率接近,优化使得光纤径向和倾斜容差提高了约16%和100%,从而降低了装配难度,提高了系统稳定性。理论分析与实验验证基本吻合,为其工程化应用奠定了基础。 展开更多

关键词 谐振式光纤陀螺 光纤谐振腔 空间耦合 空芯光子晶体光纤

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谐振式光纤陀螺用激光器性能研究 被引量：2

2

作者 李建华 于怀勇 +1 位作者 吴衍记 雷明 《导航定位与授时》 2016年第2期71-76,共6页

谐振式光纤陀螺是实现小型化的潜在方案,而激光器为谐振式光纤陀螺系统中的关键器件之一。为全面掌握激光器的性能,根据谐振式光纤陀螺对激光器的要求,制定了基于LabVIEW激光器性能自动化测试的软硬件设计方案,得到激光器分段线性化的模... 谐振式光纤陀螺是实现小型化的潜在方案,而激光器为谐振式光纤陀螺系统中的关键器件之一。为全面掌握激光器的性能,根据谐振式光纤陀螺对激光器的要求,制定了基于LabVIEW激光器性能自动化测试的软硬件设计方案,得到激光器分段线性化的模型,控制电流在90～120m A之间变化时,光功率、中心波长近似呈变化率为0.18m W/m A、0.11pm/m A的线性变化;控制温度在28.1～32.9℃之间变化时,激光器光功率、中心波长近似呈变化率为0.25d Bm/℃、13.31pm/℃的线性变化;此外,光功率变化率为0.17%,中心波长的变化率为0.26×10^(-6),具备稳定性特性。 展开更多

关键词 谐振式光纤陀螺 半导体激光器 自动化测试平台 性能测试

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用于RFOG的光学锁相环仿真研究 被引量：1

3

作者 王祖谦 周震 +2 位作者 王潇 姜辉 傅长松 《导航与控制》 2018年第1期65-68,48,共5页

谐振式光纤陀螺是实现光纤陀螺小型化发展的重要方向,具有广阔的应用背景和很好的应用前景。而激光器作为谐振式光纤陀螺的关键设备之一,其性能直接影响着谐振式光纤陀螺的精度。为了解决谐振式光学陀螺的背反噪声问题,采用光学锁相环... 谐振式光纤陀螺是实现光纤陀螺小型化发展的重要方向,具有广阔的应用背景和很好的应用前景。而激光器作为谐振式光纤陀螺的关键设备之一,其性能直接影响着谐振式光纤陀螺的精度。为了解决谐振式光学陀螺的背反噪声问题,采用光学锁相环技术对激光器频率进行锁定的方案,通过对光学锁相环进行建模、仿真分析,重点研究了锁相原理及锁相方案,验证了基于电流调制的半导体激光器的光学锁相环可行性。最终验证了光学锁相环的相位锁定效果,实现了两激光器输出频率差值稳定的设计目标。 展开更多

关键词 谐振式光纤陀螺 激光器 光学锁相环 相位锁定

原文传递

RFOG中LD光源驱动电路设计

4

作者 谭银炯 周震 +1 位作者 王潇 冯丽爽 《导航与控制》 2017年第2期64-68,共5页

谐振式光纤陀螺具有良好的发展前景,光源在系统中有着很重要的作用。由于惯导系统工作在多变的外界环境下,环境因素引起的LD输出光功率不稳定会对陀螺的精度产生极大影响。为减小这种不稳定造成的检测误差,给出了一种恒流+温控的驱动电... 谐振式光纤陀螺具有良好的发展前景,光源在系统中有着很重要的作用。由于惯导系统工作在多变的外界环境下,环境因素引起的LD输出光功率不稳定会对陀螺的精度产生极大影响。为减小这种不稳定造成的检测误差,给出了一种恒流+温控的驱动电路来稳定光源输出功率,实验测定恒流电路的电流稳定性优于0.12%。激光器组件内包含的热敏电阻阻值随温度变化而改变,通过测量温控条件下热敏电阻两端电压,计算得到温度波动为±0.05℃。同时,实验还测量了在30℃时,LD光源的输出功率标准差为0.0165mW。 展开更多

关键词 谐振式光纤陀螺 发光二极管 驱动电路

原文传递

谐振式光纤陀螺双光路调相谱最优参数确定方法 被引量：9

5

作者 焦新泉 郑永秋 +5 位作者 安盼龙 李小枫 陈浩 陈家斌 刘俊 闫树斌 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期239-243,共5页

调相谱检测技术是谐振式光纤陀螺(R-FOG)角速率信号提取的关键技术,通过选取合适的调制参数,可大大提升陀螺的综合性能。利用相位调制频谱展开式,依据调相谱载波分量和调制信号的幅度关系,提出了双光路调相谱最优参数的确定方法,该方法... 调相谱检测技术是谐振式光纤陀螺(R-FOG)角速率信号提取的关键技术,通过选取合适的调制参数,可大大提升陀螺的综合性能。利用相位调制频谱展开式,依据调相谱载波分量和调制信号的幅度关系,提出了双光路调相谱最优参数的确定方法,该方法在保证陀螺最佳灵敏度工作点的同时,有效地抑制了背向散射噪声的影响;在正弦波调相谱下,采用自外差法实测了相位调制器的半波电压,得到了调相谱载波分量与调制电压幅度的关系曲线,与理论分析相符;以长度为12 m的保偏光纤熔接环为敏感谐振腔,直径为0.15 m,耦合系数为50%,进行了不同角速率的转动测试,得到了动态范围为±480(°)/s、非线性度为3%的转动结果。 展开更多

关键词 谐振式光纤陀螺 背向散射噪声 相位调制 载波抑制

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T型反馈网络在谐振式光纤陀螺频率锁定中的应用 被引量：8

6

作者 李圣昆 郑永秋 +5 位作者 安盼龙 李小枫 陈浩 焦新泉 刘俊 闫树斌 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第4期1162-1166,共5页

谐振式光纤陀螺(R-FOG)的频率锁定是陀螺信号检测的关键技术,尤其在长时间的测试中,谐振频率的锁定稳定度决定了陀螺的输出性能。根据光纤环形谐振腔的传输理论,分析了其谐振特性及其一次谐波特性;搭建了R-FOG测试系统,采用正弦波相位... 谐振式光纤陀螺(R-FOG)的频率锁定是陀螺信号检测的关键技术,尤其在长时间的测试中,谐振频率的锁定稳定度决定了陀螺的输出性能。根据光纤环形谐振腔的传输理论,分析了其谐振特性及其一次谐波特性;搭建了R-FOG测试系统,采用正弦波相位调制解调技术实现谐振谱线一次谐波的输出;在分析由运算放大器构成的传统模拟比例积分(PI)电路的漂移误差源的基础上,给出了可以有效抑制漂移误差的T型反馈网络,应用到谐振式光纤陀螺的谐振频率锁定中,得到了较好的锁定效果,经Allan方差分析,谐振频率长时间(4000s)的锁定稳定度优于9×10-12。 展开更多

关键词 谐振式光纤陀螺 频率锁定稳定度 温度漂移 T型反馈网络

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调相谱检测技术下谐振式光纤陀螺实验研究 被引量：5

7

作者 张旭琳 马慧莲 +1 位作者 周柯江 金仲和 《传感技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期800-803,共4页

谐振式光纤陀螺(R-FOG)是新一代光学传感器的代表。提出一种基于调相谱检测技术的R-FOG开环系统。作为核心敏感部件的谐振腔是由长度为5.5m的保偏光纤和耦合系数为20%的保偏耦合器组成。谐振腔直径为0.1m。根据测试其谐振曲线,得到该谐... 谐振式光纤陀螺(R-FOG)是新一代光学传感器的代表。提出一种基于调相谱检测技术的R-FOG开环系统。作为核心敏感部件的谐振腔是由长度为5.5m的保偏光纤和耦合系数为20%的保偏耦合器组成。谐振腔直径为0.1m。根据测试其谐振曲线,得到该谐振腔的自由谱宽、半高全宽、清晰度以及谐振深度分别为35.7MHz、2.21MHz、16.2和0.95。由上述谐振腔参数计算得到该系统的极限灵敏度为4×10-7rad/s。利用声光调制器在R-FOG顺时针和逆时针光路中引入不同的频率差,用于等效陀螺转动引起的Sagnac频差,得到了陀螺的模拟开环响应曲线。根据得到的等效输出响应曲线,计算出该系统的动态范围可达+13.5rad/s到-13.5rad/s。由开环响应曲线中得到系统的检测灵敏度为0.03rad/s;采取措施克服系统中的噪声源,可以进一步提高系统的检测灵敏度。 展开更多

关键词 光电子学 谐振式光纤陀螺 调相谱技术

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一种应用于谐振式光纤陀螺的数字双相位锁相放大器的设计 被引量：6

8

作者 张焱 唐杰 +1 位作者 赵宁 张彤 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期1-5,共5页

针对谐振式陀螺输出频率差信号微弱的特点,设计了一种应用于谐振式光纤陀螺的数字化双相位的锁相放大器,用于检测谐振式光纤陀螺Sagnac效应引起的角速度信号。该锁相放大器无需对参考信号进行相位调整即可实现对待测信号的鉴幅功能,改... 针对谐振式陀螺输出频率差信号微弱的特点,设计了一种应用于谐振式光纤陀螺的数字化双相位的锁相放大器,用于检测谐振式光纤陀螺Sagnac效应引起的角速度信号。该锁相放大器无需对参考信号进行相位调整即可实现对待测信号的鉴幅功能,改善系统检测系统的信噪比,实现微弱信号检测。采用数字电路实现该锁相放大器,并将其集成到FPGA上,有利于陀螺小型化和集成化。 展开更多

关键词 FPGA 谐振式光纤陀螺 双相位锁相放大器 微弱信号检测

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谐振式光纤陀螺中偏振波动的影响 被引量：2

9

作者 张旭琳 马慧莲 +2 位作者 金仲和 丁纯 王跃林 《传感技术学报》 CAS CSCD 2003年第2期150-154,共5页

谐振式光纤陀螺是基于光学Sagnac效应产生的谐振频率差来测量旋转角速率的一种新型光学传感器。通过对其噪声源的大量研究表明 ,偏振波动是谐振式光纤陀螺中的主要噪声因素之一。我们主要就偏振波动的产生机理及相应的补偿措施进行了详... 谐振式光纤陀螺是基于光学Sagnac效应产生的谐振频率差来测量旋转角速率的一种新型光学传感器。通过对其噪声源的大量研究表明 ,偏振波动是谐振式光纤陀螺中的主要噪声因素之一。我们主要就偏振波动的产生机理及相应的补偿措施进行了详细分析。 展开更多

关键词 谐振式光纤陀螺 偏振波动 光学传感器 偏振本征态 偏振保持

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数字调制的谐振式光纤陀螺 被引量：4

10

作者 李如春 马慧莲 《半导体光电》 CAS CSCD 北大核心 2003年第6期419-421,共3页

　谐振式光纤陀螺是利用正反方向传播光波的谐振频差来检测旋转角速率的惯性传感器。由于模拟调制的方法无法达到较高的系统性能,提出了一种数字调制方法,此方法采用两种频率组合的阶梯波作为LiNbO3调制器的控制信号,对其进行数字调制... 　谐振式光纤陀螺是利用正反方向传播光波的谐振频差来检测旋转角速率的惯性传感器。由于模拟调制的方法无法达到较高的系统性能,提出了一种数字调制方法,此方法采用两种频率组合的阶梯波作为LiNbO3调制器的控制信号,对其进行数字调制。通过理论的研究和仿真,证明此种方法是切实可行的。 展开更多

关键词 谐振式光纤陀螺 数字调制 相位调制器

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双频率调制光纤陀螺中阶梯波实现的研究 被引量：1

11

作者 李如春 崔忠升 马慧莲 《传感技术学报》 CAS CSCD 2004年第1期143-145,共3页

在双频率调制的谐振式光纤陀螺中 ,要求阶梯波易于控制且具有较高的精度 ,本文针对此 ,提出了一种实现方案 ,详细阐述了如何求解单个阶梯波的台阶高度、个数和组合方式 ,以及如何形成两种频率组合的阶梯波 ,最后在DSP上进行了方案的验证。

关键词 双频率调制 光纤陀螺 阶梯波 DSP 谐振

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谐振式光纤陀螺的系统分析 被引量：1

12

作者 张旭琳 周柯江 《半导体光电》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期464-468,共5页

采用矩阵法从理论上推导了偏振误差所引起的陀螺零漂,利用计算机仿真进行了理论验证;其次针对谐振式光纤陀螺系统光源的选择进行分析,并通过实验验证光源线宽对光纤环谐振曲线的影响;最后,分析了光纤陀螺的检测方案以及光纤陀螺的发展... 采用矩阵法从理论上推导了偏振误差所引起的陀螺零漂,利用计算机仿真进行了理论验证;其次针对谐振式光纤陀螺系统光源的选择进行分析,并通过实验验证光源线宽对光纤环谐振曲线的影响;最后,分析了光纤陀螺的检测方案以及光纤陀螺的发展趋势。从噪声因素、器件选择以及信号检测几方面对谐振式光纤陀螺系统进行分析,为谐振式光纤陀螺系统的构建提供了理论及实验基础。 展开更多

关键词 谐振式光纤陀螺 零漂 谐振谱半高全宽 信号检测 集成化

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基于环形腔的谐振光纤陀螺仪仿真及设计研究

13

作者 陈玲 李丽君 +1 位作者 张艳艳 魏鹏 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2008年第5期71-76,共6页

基于塞格奈克效应,对谐振光纤陀螺仪的关键器件——谐振腔谐振特性做了深入研究。通过对影响谐振特性的多个参数进行模拟仿真,确定谐振光纤陀螺仪工艺、器件的最佳选择。同时,对谐振腔输出光强与输入光频率的关系进行了仿真。结果表明,... 基于塞格奈克效应,对谐振光纤陀螺仪的关键器件——谐振腔谐振特性做了深入研究。通过对影响谐振特性的多个参数进行模拟仿真,确定谐振光纤陀螺仪工艺、器件的最佳选择。同时,对谐振腔输出光强与输入光频率的关系进行了仿真。结果表明,输出光强与谐振频率偏差在靠近谐振点附近存在一个良好的线性工作区;在激光器线宽一定的情况下,谐振腔光纤存在一个最佳长度。通过改变光纤的长度或光纤环的尺寸,可以获得不同的动态范围,这种几何的灵活性是光纤陀螺很重要的优点之一。 展开更多

关键词 谐振腔光纤陀螺 塞格奈克效应 谐振频率偏差 激光器线宽

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谐振式光纤陀螺数字锁相放大器设计 被引量：3

14

作者 杨志怀 马慧莲 金仲和 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期622-626,共5页

介绍了基于双频率锯齿波组合调制的谐振式光纤陀螺(R-FOG)的检测原理,分析了数字系统信号相关检测的理论.通过分析陀螺输出信号的特点,利用可编程逻辑器件(FPGA)产生的同步方波进行解调,优化设计了一种用于R-FOG检测系统的数字锁相放大... 介绍了基于双频率锯齿波组合调制的谐振式光纤陀螺(R-FOG)的检测原理,分析了数字系统信号相关检测的理论.通过分析陀螺输出信号的特点,利用可编程逻辑器件(FPGA)产生的同步方波进行解调,优化设计了一种用于R-FOG检测系统的数字锁相放大器,并分析了其相关检测的信噪比改善.应用于陀螺系统,实现了谐振频率快速、稳定的跟踪锁定.实验结果表明,设计的检测电路满足闭环反馈的精度要求,锁定时间为1.1 ms. 展开更多

关键词 光电子学 谐振式光纤陀螺 数字锁相放大器 相关检测

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谐振式光纤陀螺全数字闭环方案的算法研究 被引量：3

15

作者 沈庆 马慧莲 +1 位作者 周柯江 金仲和 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第z2期143-146,共4页

谐振式光纤陀螺是一种基于光纤环形谐振腔Sagnac效应的新型惯性传感仪器。与现有的其他类型陀螺相比,具有很多性能上的优势。在此提出了一种基于DSP技术的全数字闭环方案,并为这种方案建立了数学模型。借助用z变换表示各个环节的离散传... 谐振式光纤陀螺是一种基于光纤环形谐振腔Sagnac效应的新型惯性传感仪器。与现有的其他类型陀螺相比,具有很多性能上的优势。在此提出了一种基于DSP技术的全数字闭环方案,并为这种方案建立了数学模型。借助用z变换表示各个环节的离散传递函数,设计并优化了跟踪谐振频率的算法,并将此算法在DSP中实现。 展开更多

关键词 谐振式光纤陀螺 DSP技术 闭环跟踪算法

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谐振式光子晶体光纤陀螺环路建模与仿真 被引量：3

16

作者 李建华 于怀勇 +1 位作者 雷明 吴衍记 《导航定位与授时》 2015年第5期58-62,共5页

为减小谐振式光子晶体光纤陀螺系统中相对频率噪声对随机游走系数的影响,在反馈回路中引入PI控制器构成新反馈回路。通过建立谐振式光子晶体光纤陀螺环路模型,优化反馈控制模型中PI控制器参数,仿真得到谐振式光子晶体光纤陀螺的闭环带... 为减小谐振式光子晶体光纤陀螺系统中相对频率噪声对随机游走系数的影响,在反馈回路中引入PI控制器构成新反馈回路。通过建立谐振式光子晶体光纤陀螺环路模型,优化反馈控制模型中PI控制器参数,仿真得到谐振式光子晶体光纤陀螺的闭环带宽可达39.1k Hz,响应时间为1.24×10^(-4)s,超调量控制在8%以内。利用上述结果对谐振式光子晶体光纤陀螺进行检测带宽的优化设计仿真,得到当系统检测带宽小于3Hz时,可控频率噪声功率谱密度小于1.3μW/Hz,对应的随机游走系数(RWC)小于0.001(°)/h^(1/2),满足导航级陀螺系统的精度要求。 展开更多

关键词 谐振式光子晶体光纤陀螺 PI控制器 相对频率噪声 随机游走系数

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环形腔光纤陀螺中减小偏振噪声的方法研究

17

作者 谢增华 延凤平 +2 位作者 龚岩栋 江中澳 简水生 《压电与声光》 CSCD 北大核心 1997年第6期372-374,共3页

介绍了偏振态的概念，分析了光纤环形谐振腔的谐振特性，对环形谐振腔光纤陀螺中减小偏振噪声的几种方法进行了研究，这对抑制偏振噪声，进一步改善环形腔光纤陀螺的性能，提高陀螺的检测精度有一定的指导作用。

关键词 环形腔光纤陀螺 偏振噪声 光纤元件

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谐振式光纤陀螺环形谐振腔的偏振问题 被引量：4

18

作者 张旭琳 周柯江 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期2083-2088,共6页

谐振式光纤陀螺(R-FOG)中,偏振波动引起的检测信号漂移对陀螺系统的检测精度有重要影响。通过矩阵法,分析系统中光纤耦合器不同偏振本征态(ESOPs)的耦合系数差异,与所引起的系统零偏的关系,得到其与两个偏振本征态耦合系数以及光纤环形... 谐振式光纤陀螺(R-FOG)中,偏振波动引起的检测信号漂移对陀螺系统的检测精度有重要影响。通过矩阵法,分析系统中光纤耦合器不同偏振本征态(ESOPs)的耦合系数差异,与所引起的系统零偏的关系,得到其与两个偏振本征态耦合系数以及光纤环形谐振腔参数间的解析表达式。利用该解析表达式,求解系统零偏为极值时,耦合器不同偏振本征态的最佳耦合系数;该最佳耦合系数仪与光纤环形谐振腔的损耗参数有关。通过Matlab软件进行数值拟合,得到不同偏振本征态耦合系数与系统零偏之间的关系曲线。从理论上建立耦合器耦合系数偏振相关引起的噪声模型。利用该理论模型,对已报道的R-FOG开环实验系统中偏振波动引起的系统零偏进行了估算。 展开更多

关键词 传感器 谐振式光纤陀螺 偏振本征态 偏振波动 零偏

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