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题目:双干涉光纤陀螺光纤环温度非互易性及差分效应研究

关键词:双干涉光纤陀螺;光纤环;热致非互易误差;偏振非互易误差

  摘要



双干涉光纤陀螺是一种同时利用保偏光纤的快、慢轴传输光波,在一套光路中实现两个Sagnac干涉仪的新型光纤陀螺,其通过差分处理实现了Sagnac信号的加倍,具有轻小型、高信噪比的优点。实际中由于差分处理不理想,陀螺输出中仍存在残余的非互易误差,会随温度变化而变化,影响了双干涉光纤陀螺的温度适应性。

本文对双干涉光纤陀螺光纤环的温度非互易误差进行了深入分析,得出温度非互易误差主要包括Shupe误差、固有非互易误差及偏振非互易误差。为改善双干涉光纤陀螺的温度性能,进行了以下理论分析和实验研究:

1) 针对双干涉光纤陀螺光纤环中90°熔点引入的固有非互易误差,建立了其受温度影响的物理模型,分析了其与90°熔点位置及双折射温度变化率之间关系,提出了有效抑制方法。

2) 基于双干涉光纤陀螺工作原理,对光纤环中温度梯度引起的Shupe误差进行了理论分析,建立了数学模型,通过仿真计算得出90°熔点位置及光纤快、慢轴的折射率温度变化率对Shupe误差的影响关系,提出了显著减小Shupe误差的改进措施。

3) 分析了双干涉光纤陀螺偏振非互易误差产生机理,建立了其受温度影响物理模型。基于双干涉光纤陀螺信号调制解调原理,设计编写了仿真算法,分析了光路中熔接角度误差、耦合器参数、90°熔点位置及各段尾纤长度与偏振非互易误差的定量关系,提出了有效抑制措施。

4) 设计并搭建实验系统。对不同90°熔点位置系统进行温度实验,结果表明将90°熔点置于光纤环中点光纤环温度致非互易误差降低约400倍;对90°熔点位于光纤环中点的系统进行尾纤匹配前后静态测试,结果表明尾纤匹配后偏振非互易误差减小显著。