諧振式光學(xué)陀螺中光源和諧振腔非理想特性影響研究.pdf

1、陀螺是用來(lái)測(cè)量角速度的慣性傳感器，是導(dǎo)航和制導(dǎo)系統(tǒng)的基礎(chǔ)部件。基于Sagnac效應(yīng)的諧振式光學(xué)陀螺（ResonatorOpticGyroscope，ROG）是實(shí)現(xiàn)高精度陀螺微小型化和集成化的重要技術(shù)途徑，相對(duì)于傳統(tǒng)的干涉式光學(xué)陀螺來(lái)說(shuō)，可以實(shí)現(xiàn)更小的體積甚至片上集成，相對(duì)于微機(jī)械陀螺來(lái)說(shuō)，更抗振動(dòng)，有更高的精度和穩(wěn)定性。
　　高相干性光源和光學(xué)諧振腔，是諧振式光學(xué)陀螺中非常重要的關(guān)鍵元件。論文對(duì)上述兩種關(guān)鍵元件非理想特性及對(duì)陀螺性

2、能的影響進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。論文主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括:
　　(1)在諧振式光學(xué)陀螺系統(tǒng)中提出并深入分析一個(gè)重要的噪聲因素——激光器頻率噪聲通過(guò)交叉調(diào)制效應(yīng)將對(duì)系統(tǒng)輸出精度造成嚴(yán)重的影響，稱(chēng)之為交調(diào)噪聲。分析結(jié)果表明，系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)頻率偶倍頻尤其是2倍頻附近的激光器頻率噪聲將在系統(tǒng)中引起交調(diào)噪聲。對(duì)交調(diào)噪聲進(jìn)行了不同調(diào)制系數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)、諧振腔結(jié)構(gòu)下完整的理論分析。對(duì)于100kHz量級(jí)的激光器白噪聲線寬，當(dāng)使用最佳載波抑制比調(diào)制系數(shù)2

3、.405來(lái)抑制瑞利背向散射噪聲時(shí)，會(huì)產(chǎn)生10-3rad/s量級(jí)的角速度誤差，這比系統(tǒng)極限靈敏度高約4個(gè)數(shù)量級(jí)。
　　(2)利用相位調(diào)制器施加正弦波相位調(diào)制和白噪聲信號(hào)，建立了模擬激光器頻率噪聲的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)激光器頻率噪聲產(chǎn)生的交調(diào)噪聲大小進(jìn)行了具體測(cè)試，進(jìn)一步驗(yàn)證了建立的交調(diào)噪聲理論;結(jié)合實(shí)際RFOG系統(tǒng)，將四種不同白噪聲PSD特性的激光器應(yīng)用于實(shí)際RFOG系統(tǒng)，在RFOG輸出端，成功觀察到了交調(diào)噪聲影響大小，測(cè)試結(jié)果與理論值較為

4、一致。
　　(3)對(duì)光波導(dǎo)諧振腔諧振曲線不對(duì)稱(chēng)產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析和比較，包括背向散射、光克爾效應(yīng)、偏振波動(dòng)和耦合器正交模式損耗差異;結(jié)果表明，耦合器正交模式損耗差異是影響目前光波導(dǎo)諧振腔芯片產(chǎn)生諧振曲線不對(duì)稱(chēng)性的最主要因素;在使用正弦波相位調(diào)制來(lái)檢測(cè)諧振腔諧振頻率時(shí)，當(dāng)諧振曲線具有不對(duì)稱(chēng)性時(shí)，兩路光調(diào)制頻率的差異會(huì)在陀螺開(kāi)環(huán)輸出中產(chǎn)生非零的偏置，不對(duì)稱(chēng)程度越大，調(diào)制頻率的差值越大，開(kāi)環(huán)偏置也越大;采用透射武諧振腔則能夠完全抑制由單