谐振式光学陀螺信噪比提升关键技术研究

发布时间：2025-02-05 15:18

　　光学谐振腔具有品质因数超高和模式体积极小的特点,因而在超高灵敏度的传感应用等方面受到广泛关注并展开相应地研究。作为谐振式光学陀螺的核心单元和高灵敏度传感的良好载体,本论文对谐振式光学陀螺系统关键技术指标优化开展研究。基于Sagnac效应,本文分析了谐振腔传输原理、谐振式光学陀螺工作原理,指出提高陀螺系统信噪比是获得高精度陀螺的关键。然而,由于陀螺系统敏感机理及检测原理,将谐振式光学陀螺推广应用还面临多方面挑战,包括:两路光信号间的频率差十分微弱(通常在nV量级)、信号检测强烈依赖于系统的互易性等。这些挑战集中体现在如何提高陀螺系统中的有效信号(即获得更大的标度因数)和如何抑制影响陀螺输出指标的主要噪声,即强度噪声、背向噪声、偏振波动噪声等。本文面向高Q值光学谐振腔陀螺系统应用,开展提升信噪比关键技术研究。相关研究内容可归纳为以下几个方面:1、分析并抑制了陀螺系统中光电器件引入的两种强度噪声。针对半导体激光器的伴随强度调制引入系统的强度噪声,提出二次谐波解决方案,测试得到该方案响应时间小于0.1ms,强度调制范围可达6mW,满足陀螺系统的实际应用。针对相位调制器的残余强度调制,首次提出单相...

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1陀螺在军事领域的应用

中北大学学位论文1.绪论不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量、可以使具有可全天候工作、工作时间长，数据更新率高、技中占有非常重要的地位[2]。陀螺作为测量载体相和导航中的核心部件，已经被广泛应用于航空航导航，机器人控制、石油钻井姿态航向控制、稳瞄

图1.2激光陀螺和干涉式陀螺样机

中北大学学位论文15-20]等领域中。特别是光纤传感技术是一种新型的传感技术，因为光纤作为光传播的一种载体，且可以感知许多外界的物理参量，已经给传统工业及经典技术带来了强大的冲击。同时，光纤媒质因为具有质量较轻、体积较小、电磁干扰较小、抗冲击性能较好、感知物理量灵敏度较高等优势而....

图1.15美国OEwave公司研制的小型化无源谐振式光学陀螺样机

图1.15美国OEwave公司研制的小型化无源谐振式光学陀螺样机截止至目前，各大知名的惯导研究机构如Honeywell，Northrop，Draper实验室等超40余家都在研制谐振式光学陀螺。这些公司投入了大量的精力在如何提高陀螺系统信噪比上，虽然取得了一定的成效....

图1.27中北大学加工研制的光学谐振腔在陀螺系统方面，利用仪器搭建了单路和双路陀螺测试系统，实现了闭合回路谐振

图1.26同相位三角波解调系统结构2006年起，中北大学经过多年的研究积累取得一定的成果。在光学谐振腔方面，尝究了多种光学谐振腔，如图1.27所示，包括二氧化硅光波导谐振腔，SOI基环形谐，二氧化硅球形谐振腔，硅基二氧化硅盘型谐振腔，CaF2盘型腔等。作为陀螺系统敏感....

本文编号：4030044