集成光學(xué)陀螺的信號檢測方法及信號處理系統(tǒng)研究.pdf

1、集成光學(xué)陀螺是利用集成光電子學(xué)技術(shù)制成的新一代光學(xué)陀螺。與由分立元件制成的光纖陀螺相比,它將集成光學(xué)調(diào)制器、集成光學(xué)耦合器、集成光學(xué)分束器和利用新型有機聚合物材料制備的光波導(dǎo)環(huán)形諧振腔等器件集成在同一片襯底上,器件間采用集成光路連接起來,構(gòu)成微型光學(xué)系統(tǒng),實現(xiàn)了光學(xué)陀螺的薄膜化、微型化和集成化。 旋轉(zhuǎn)引起的集成光學(xué)陀螺中的Sagnac效應(yīng)不能直接被人們所感知,需要通過檢測及處理并將陀螺感應(yīng)的旋轉(zhuǎn)信息以人們熟悉的方式表示出來,以實

2、現(xiàn)集成光學(xué)陀螺做為慣性傳感器的作用,因此設(shè)計有效的、精確的、高速的集成光學(xué)陀螺信號檢測及處理系統(tǒng),是非常重要的。與光纖陀螺相比,集成光學(xué)陀螺的組成、結(jié)構(gòu)、工作機制等都發(fā)生了變化,特別是光波在集成光學(xué)陀螺的環(huán)形諧振腔中波越時間極短,使集成光學(xué)陀螺中的信號檢測及處理更加困難。我們分析了旋轉(zhuǎn)時集成光學(xué)陀螺的環(huán)形諧振腔的工作原理,并參考了光纖陀螺的一些檢測方案,采用組合階梯波對環(huán)形諧振腔中順、逆兩光路的光波進行調(diào)制,以實現(xiàn)對兩光路諧振頻率的檢測

3、；同時在分析了集成光學(xué)陀螺系統(tǒng)所含噪聲的基礎(chǔ)上,并根據(jù)集成光學(xué)陀螺輸出信號的特點,提出了利用帶通濾波與互相關(guān)相結(jié)合的技術(shù)來實現(xiàn)集成光學(xué)陀螺中含噪聲信號的檢測；設(shè)計了以高速數(shù)字信號處理器為核心的信號處理系統(tǒng),在系統(tǒng)的輸入、輸出部分與處理器之間采用緩沖存儲器以解決大量數(shù)據(jù)傳輸所帶來的系統(tǒng)可靠性問題,提高系統(tǒng)的效率；根據(jù)所提出的理論和設(shè)計的硬件,進行了集成光學(xué)陀螺信號處理系統(tǒng)的軟件程序的開發(fā),并調(diào)試通過。實驗表明,在信噪比為10dB的情況下,