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多轴光纤陀螺y波导间电磁干扰影响分析及抑制方法

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中国惯性技术学报 2023年第5期31卷 495-500页

作者：刘伯晗王泽瑾罗巍天津航海仪器研究所天津300131 中国船舶集团公司航海保障技术实验室天津300131 天津市量子精密测量技术重点实验室天津300131

针对多轴光纤陀螺工作时y波导间电磁场变化影响零偏稳定性的问题,分析了y波导间电磁场变化对陀螺零偏稳定性的影响机理并提出了抑制方法。根据多轴光纤陀螺y波导间的电磁耦合机理,建立了电磁干扰模型,推导出了y波导两端电压与连接电极... 详细信息

针对多轴光纤陀螺工作时y波导间电磁场变化影响零偏稳定性的问题,分析了y波导间电磁场变化对陀螺零偏稳定性的影响机理并提出了抑制方法。根据多轴光纤陀螺y波导间的电磁耦合机理,建立了电磁干扰模型,推导出了y波导两端电压与连接电极的引线长度和轴间距离之间关系表达式。通过优化波导工艺参数、缩短y波导电极引线长度将y波导间电磁干扰引起的陀螺零偏稳定性误差降低到0.01°/h内,并进行了仿真和实验验证,实验结果表明y波导引线方法改进后陀螺零偏稳定性由平均0.038°/h减小到0.0056°/h。实验证明所提方法能有效抑制多轴光纤陀螺y波导间电磁干扰引起的陀螺零偏稳定性超差问题。

关键词：光纤陀螺 y波导电磁辐射零偏稳定性

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光纤陀螺用y波导半波电压稳定性的研究

仪器仪表学报 2010年第2期31卷 449-453页

作者：刘颖李言姬忠校徐金涛西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室西安710119

y波导是数字闭环光纤陀螺的核心器件,其半波电压的稳定性直接影响光纤陀螺标度因数的稳定性。工作温度是影响y波导半波电压稳定性的主要因素,从y波导物理特性的理论推导和y波导半波电压随温度变化的实验可以得到半波电压与温度近似成线... 详细信息

y波导是数字闭环光纤陀螺的核心器件,其半波电压的稳定性直接影响光纤陀螺标度因数的稳定性。工作温度是影响y波导半波电压稳定性的主要因素,从y波导物理特性的理论推导和y波导半波电压随温度变化的实验可以得到半波电压与温度近似成线性规律,实验中半波电压随温度变化线性拟合中产生的非线性误差主要受y波导的外电场和机械应力的影响。通过对y波导的半波电压进行标定补偿,使陀螺处于最佳调制状态,从而使其在整个工作温度内获得高稳定性的标度因数。

关键词：光纤陀螺 y波导半波电压标度因数

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y波导残余强度调制对IFOG性能的影响

光电工程 2009年第11期36卷 43-47页

作者：李绪友葛翠艳张琛哈尔滨工程大学自动化学院哈尔滨150001

本文首先通过正弦波调制下干涉信号光强分析解调出光纤陀螺的输出信号,进而得出残余强度调制存在的情况下陀螺输出信号的变化情况,同时,通过分析陀螺信号的变化说明残余强度调制对光纤陀螺性能的影响与陀螺精度要求有关,精度越高,其影... 详细信息

本文首先通过正弦波调制下干涉信号光强分析解调出光纤陀螺的输出信号,进而得出残余强度调制存在的情况下陀螺输出信号的变化情况,同时,通过分析陀螺信号的变化说明残余强度调制对光纤陀螺性能的影响与陀螺精度要求有关,精度越高,其影响越明显。其次,具体分析了数字闭环光纤陀螺受残余强度调制影响的情况下,其解调输出电压变化引起的数字阶梯高度变化,并通过残余强度调制系数与数字阶梯高度的关系式,说明了残余强度调制对光纤陀螺零偏和标度因数的影响。最后,对所得出的残余强度调制系数与光纤陀螺标度因数稳定性的关系进行了Matlab仿真,通过仿真结果,更进一步说明残余强度调制对数字闭环光纤陀螺标度因数稳定性的影响。

关键词： y波导光纤陀螺残余强度调制标度因数

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光纤陀螺用y波导半波电压的测试方法研究

半导体光电 2005年第4期26卷 307-309页

作者：吴衍记彭昱黄显林哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150090 北京自动控制设备研究所北京100074

提出了一种基于塞格纳克效应的用于精确测量光纤陀螺用集成y波导半波电压的方法———陀螺开环搜索法。这种方法通过特殊的调制和解调方式使塞格纳克干涉仪工作在开环状态,干涉仪的输出信号中包含有调制信号复位电压与集成y波导半波电... 详细信息

提出了一种基于塞格纳克效应的用于精确测量光纤陀螺用集成y波导半波电压的方法———陀螺开环搜索法。这种方法通过特殊的调制和解调方式使塞格纳克干涉仪工作在开环状态,干涉仪的输出信号中包含有调制信号复位电压与集成y波导半波电压的信息,利用这些信息调节调制信号复位电压,使之不断逼近集成y波导的半波电压,最终达到集成y波导半波电压的精确测量。这种方法利用光纤陀螺本身的光路和电路进行测量,不需搭建专用的测试系统,而且可以实现全自动测量。它比目前广为采用的马赫-泽德干涉仪法更精确、更方便、更有实用价值。

关键词：多功能集成光学器件光纤陀螺 y波导

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保偏光纤环与y波导芯片直接耦合技术研究

半导体光电 2017年第1期38卷 57-60页

作者：田自君蔡文峰吴昊华勇重庆光电技术研究所重庆400060

光纤陀螺光路结构中,y波导器件与保偏光纤环通过尾纤熔接的方式连接形成闭合回路来敏感系统相对惯性空间的转动信息,而熔接点引入的偏振交叉耦合以及背向反射是制约光纤陀螺测量精度进一步提高的主要因素。为此,提出了一种实现保偏光纤... 详细信息

光纤陀螺光路结构中,y波导器件与保偏光纤环通过尾纤熔接的方式连接形成闭合回路来敏感系统相对惯性空间的转动信息,而熔接点引入的偏振交叉耦合以及背向反射是制约光纤陀螺测量精度进一步提高的主要因素。为此,提出了一种实现保偏光纤环与y波导芯片直接耦合的方法,并制作了两者直接耦合的敏感环光路。经实验测试,光路中y波导器件的插入损耗典型值为2.7dB,分光比优于48/52~52/48,偏振串音优于-30dB,性能指标与常规的y波导器件相当。该光路模块理论上有利于减小光纤陀螺系统噪声和提高测量精度。

关键词：直接耦合 y波导保偏光纤环光纤陀螺集成光学

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y波导对光纤陀螺性能的影响研究

Y波导对光纤陀螺性能的影响研究

作者：葛翠艳哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着对光纤陀螺性能、精度及体积的要求不断提高,人们开始使用y波导作为光纤陀螺的偏振器、分束器以及相位调制器。y波导的偏振器具有很高的消光比,这对高精度光纤陀螺来说是必不可少的,它的电光调制器具有很大的带宽,使光纤陀螺在特征... 详细信息

随着对光纤陀螺性能、精度及体积的要求不断提高,人们开始使用y波导作为光纤陀螺的偏振器、分束器以及相位调制器。y波导的偏振器具有很高的消光比,这对高精度光纤陀螺来说是必不可少的,它的电光调制器具有很大的带宽,使光纤陀螺在特征频率处进行调制成为可能。本课题主要分析y波导性能参数对光纤陀螺仪主要性能(如标度因数、漂移和随机游走等)的影响,为提高光纤陀螺精度提供一个有益的理论基础和研究方向。论文首先介绍了光纤陀螺的工作原理,详细阐述了y波导相位调制器的工作原理及其结构,通过比较说明采用y波导相位调制器是提高数字闭环光纤陀螺精度的重要途径之一,分析了y波导相位调制器的性能指标,并给出了各个性能指标的定义和计算方法。分析y波导光学性能指标与光纤陀螺性能之间的关系,通过关系推导建立数学模型,并根据数学模型总结y波导分束比不理想对光纤陀螺零偏稳定性造成的影响,插入损耗大小对光纤陀螺灵敏度的影响,偏振串音与光纤陀螺的零偏稳定性的温度相关性,背向反射的存在对陀螺输出光信号相位误差的影响。另外,设计相应的测试方案进行相关测试,通过测试结果验证上述理论推导。针对y波导的电特性,理论推导半波电压随温度变化引起的调制通道增益对光纤陀螺标度因数的影响。对y波导半波电压的三种测试方法进行分析,说明了它们在半波电压测试过程中的优缺点。另外,推导分析y波导的RIM残余强度调制对数字闭环光纤陀螺零偏的影响及其对标度因数稳定性的限制作用。设计测试方案,测试y波导的残余强度调制,根据测试和仿真结果得出,在t时刻对应调制相位为+π/2时,残余强度调制系数每增加一个很小的值,会导致光纤陀螺的标度因数K增大一个比较大的值,而在t时刻对应调制相位为?π/2时,其影响与+π/2时相反,这种影响对于高精度数字闭环光纤陀螺来说是不可忽略的。这一结论为进一步提高光纤陀螺的精度提供了一定的理论指导。

关键词：光纤陀螺 y波导零偏稳定性标度因数残余强度调制

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热敏电阻用于补偿y波导温度漂移

光子学报 2014年第S1期43卷 144-148页

作者：王英利徐金涛刘尚波王嘉石念宝中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室西安710119

铌酸锂集成光学相位调制器(y波导)是数字闭环光纤陀螺的核心器件.温度变化引起相位调制器产生附加相位漂移,直接影响标度因数的稳定性,从而导致光纤陀螺零点漂移.因此,补偿温度引起y波导附加相位漂移显得尤其重要.本文提出在y波导驱动... 详细信息

铌酸锂集成光学相位调制器(y波导)是数字闭环光纤陀螺的核心器件.温度变化引起相位调制器产生附加相位漂移,直接影响标度因数的稳定性,从而导致光纤陀螺零点漂移.因此,补偿温度引起y波导附加相位漂移显得尤其重要.本文提出在y波导驱动电路的运放电路中引入热敏电阻.利用热敏电阻的温度特性构建了温度补偿电路.温度变化引起运放电路放大倍数的改变,y波导上调制电压的变化从而补偿温度引起y波导的附加相位漂移.理论计算和实验结果证明,该方法可以简单、方便地提高光纤陀螺、光纤电流传感器等仪表的温度稳定性.

关键词： y波导光纤陀螺温度漂移补偿电路热敏电阻

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基于白光干涉原理的y波导器件测试方法研究

基于白光干涉原理的Y波导器件测试方法研究

作者：柴俊哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

当今社会,随着光纤陀螺的迅猛发展,其应用范围遍布各个领域,包括了载人航天、卫星定向、机载系统等等,尤其在军事领域的广泛应用,更是直接影响着一个国家军事实力的发展前景。正是因为如此,所以目前国内外对于光纤陀螺精度的要求越来越... 详细信息

当今社会,随着光纤陀螺的迅猛发展,其应用范围遍布各个领域,包括了载人航天、卫星定向、机载系统等等,尤其在军事领域的广泛应用,更是直接影响着一个国家军事实力的发展前景。正是因为如此,所以目前国内外对于光纤陀螺精度的要求越来越高,而y波导作为光纤陀螺内的核心器件,其芯片消光比的高低直接影响着光纤陀螺性能的好坏。但是,目前在众多对于波导消光比的测试方法中,测试精度都很有限。怎样能够研究出一种高精度、大动态范围的测试方法和装置成为了亟需解决的问题。国内外相关领域的研究者聚集于此,开展了针对y波导消光比测试方法的相关研究,这必将会推动y波导向更高精度不断发展前进。本文基于白光干涉原理,利用实验室前期研发的OCDP(光学相干域偏振检测)测试系统,展开了对于y波导消光比测试方法的研究,主要研究体现在:首先从部分相干光干涉原理入手,对功率谱密度、相干函数以及相干度等概念进行推导与介绍,并借助其原理以及白光干涉的相关知识,对y波导的测试原理进行了几种条件下的理论模型构建,通过Matlab对所构建的模型进行理论仿真与对比分析;其次对y波导消光比测试光路的结构方案进行了详细的论述。分别从单、双通道两种不同的测试光路进行叙述,并比较了两种光路的优缺点。在此基础上,对可变光程延迟装置进行了结构方案的优化,最后对光路的性能指标进行了具体的介绍;再来分别对y波导测试光路的参数选择思想、测量方法以及计算方法进行了详细的介绍,并借助于搭建的消光比测试光路对y波导进行了批量测试,对其偏振特性进行了分析,最后对y波导消光比受电压的影响进行了相关实验的研究;最后对y波导测试光路的误差进行了分析。分别从三个方面进行了实验研究:同一波导多次焊接测量的不一致性影响、同一波导不同焊接角度对测量的影响分析、同一波导正反向测量的一致性分析。研究实验结果表明:利用实验室前期研发的OCDP测试系统,采用白光干涉法对y波导消光比进行测试有效的提升了测试系统的动态范围,降低了系统的噪声本底;测试光路动态范围在90dB,噪声本底在-90dB;基于本文的测试光路实验效果明显,目前已对部分y波导进行了测试,并为相关研究单位对y波导芯片消光比的改进奠定了基础。

关键词： OCDP 白光干涉 y波导消光比

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y波导非线性对光纤陀螺的影响

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