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题目:光源输出光的偏振态对陀螺零偏稳定性影响的研究

关键词:光纤陀螺;零偏稳定性;偏振态;琼斯矩阵

  摘要

干涉式光纤陀螺(IFOG)具有重量轻、体积小、长寿命等优点,其应用范围自诞生以来不断扩大。在工程实践中高精度光纤陀螺的低漂移和高稳定性是目前需要解决的重要课题之一。本文研究了光源输出光偏振态对陀螺零偏稳定性的影响,主要研究工作为以下几个方面:(1)对国内外高精度IFOG技术进行调研,研究了IFOG系统的各种噪声来源及其抑制措施。为深入研究光源偏振态对IFOG输出中的零偏稳定性指标的影响,搭建了混合消偏型光纤陀螺系统。(2)对混合消偏型光纤陀螺的光路系统中的光学器件进行研究,采用琼斯矩阵描述各光学器件的传输模型;根据耦合器前消偏和耦合器后消偏方案,建立了两种消偏方案的光纤陀螺系统传输模型。(3)对部分相干光理论进行研究,结合矩阵光学理论,建立 IFOG光学系统的光路输出与传输参数的函数关系。根据Sagnac相移误差的含义,获得Sagnac相移误差与各传输参数的函数关系,即获得了Sagnac相移误差与光源输出光偏振态的关系。(4)结合前消偏方案光纤陀螺系统的传输模型和Sagnac相移误差与光源输出光偏振态的函数关系,采用仿真方法研究光源输出光偏振态的参数变化对系统Sagnac相移误差的影响,获得了光偏振度越低陀螺零偏稳定性越好的结果。将光源与消偏器的组合作为陀螺系统的输入端口,研究了输入端光的退偏程度对陀螺零偏稳定性的影响;并通过实验研究验证了输入端光偏振度对陀螺零偏稳定性有较大影响。(5)结合两种消偏方案下光源输出光偏振态对光纤陀螺系统零偏稳定性的影响,进行了仿真分析和实验研究。陀螺系统模型的建立,能从理论上分析、评价、改善IFOG的性能,并为以后的设计进行预测。结合所建模型,本文深入分析了光源输出光偏振态演变对两种消偏方案下IFOG零偏稳定性的影响。