谐振式集成光学陀螺的解调特性及噪声对其影响

发布时间：2017-10-10 18:11

  本文关键词：谐振式集成光学陀螺的解调特性及噪声对其影响

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【摘要】：陀螺仪一种是用来测量物体旋转角速度的惯性传感器,并且广泛应用于航天和导航等领域。随着集成光学技术的发展,基于Sagnac效应的谐振式集成光学陀螺(Resonator Integrated Optic Gyroscope,R-IOG)展现出了良好的发展前景。目前,基于硅基光波导的谐振式集成光学陀螺的调制方案较多,多数采用的是LiNbO3相位调制技术,由于调相检测方式引入了不同于硅基光波导材料的LiNbO3相位调制器,不利于陀螺的集成化,因此激光器频率的调频检测方式是比较理想的一种检测技术。本文采用的是基于硅基光波导的激光频率调制检测技术。主要研究内容包括:(1)根据环形谐振腔的谐振特性推导了环形谐振腔频域内的传递函数,为在激光频率下解调特性的建模与仿真奠定了基础。(2)利用贝塞尔函数展开和光波场叠加的方法,分析了谐振式集成光学陀螺在激光频率调制光谱技术下,调频检测系统解调输出信号与谐振频率偏差之间的关系。根据解调输出信号的解析表达式,通过数值计算,分析了解调曲线的变化规律,结论是:调制系数M=10000时,解调特性最理想。(3)分析R-IOG中的主要噪声对陀螺仪的影响及其抑制方法。主要分析陀螺内的背向散射噪声、偏振波动噪声和光学克尔效应对陀螺仪的影响。(4)采用激光器光谱频率调制技术,搭建了波导环形谐振腔的解调曲线检测系统,抑制偏振波动噪声后波导环形谐振器的谐振深度从0.7831增加到0.9537,精细度F从30.15增加到36.72。检测谐振腔的解调曲线并数值计算出并计算出动态范围是±2.04×103 rad/s。
【关键词】：谐振式集成光学陀螺 激光频率调制技术 解调特性
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212;TH824.3
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-6
• 第一章 绪论6-13
• 1.1 引言6-7
• 1.2 集成光学陀螺的分类与发展现状7-11
• 1.3 谐振式集成光学陀螺的信号检测技术11-12
• 1.4 本论文的主要研究内容12-13
• 第二章 谐振式集成光学陀螺的基本原理及谐振特性研究13-24
• 2.1 R-IOG的原理简述13-14
• 2.2 理想环形谐振腔的谐振特性分析14-18
• 2.3 环形谐振腔的精细度18-19
• 2.4 谐振腔的传递函数19-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 谐振式集成光学陀螺的解调特性分析24-29
• 3.1 光器件的传输特性24-27
• 3.2 解调曲线的优化27-28
• 3.3 本章小结28-29
• 第四章 谐振式集成光学陀螺中的主要噪声及其影响29-40
• 4.1 背向散射噪声29-34
• 4.2 偏振波动噪声34-38
• 4.3 光学克尔效应38-39
• 4.4 本章小结39-40
• 第五章 解调曲线的测试40-49
• 5.1 陀螺的检测技术40-44
• 5.2 陀螺的实验测试44-48
• 5.3 本章小结48-49
• 总结与展望49-50
• 致谢50-51
• 参考文献51-54
• 附录54

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 米剑;张春熹;李铮;邬占军;;偏光干涉对光纤陀螺性能的影响[J];光学学报;2006年08期

2 ;Optimization of the resonant frequency servo loop technique in the resonator micro optic gyro[J];Journal of Zhejiang University-Science C(Computers & Electronics);2011年11期

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本文编号：1007828