题目：短腔谐振式光学陀螺信号检测技术

随着微细加工技术的飞速发展，惯性器件的小型化研究已经成为热点。基于微光机电工艺技术的微光学陀螺采用波导谐振腔作为敏感元件，其突出特点是体积小、重量轻、耐振动、抗电磁干扰能力强、成本低。它与激光陀螺相比，不存在闭锁效应，加工制作难度也有所降低，从而保证了微光学陀螺系统的精度与尺寸的要求；与MEMS陀螺相比，集成光学陀螺没有运动部件，因此也就避免了MEMS(Micro-electro-mechanical Systems)陀螺抗干扰能力差、精度低等缺点。本文首先建立集成光学陀螺核心敏感器件——波导谐振腔的数学模型，研究了谐振腔的谐振特性，分析了谐振腔内波导的传输损耗对谐振性能和陀螺精度的影响。在此基础上完成了集成光学陀螺的信号特征分析，设计并实现了基于FPGA的全数字闭环检测电路。针对波导谐振腔腔长短、需要的调制信号频率高的技术特点，通过对现有的各种信号调制方法进行比较，提出了一种新的三角波调制解调方法，并给出了调制三角波的实现方法及其主要技术参数（峰峰值、频率）的计算方法。通过进一步分析短谐振腔的谐振特性，利用光源的可调谐特性，简化了谐振频率锁定算法，设计采用光源温度和压电陶瓷组合控制的方法实现逆时针光路谐振频率的锁定，通过集成相位调制器进行频率补偿实现顺时针光路谐振频率的锁定。搭建试验平台，完成了谐振式光学陀螺检测电路与光路的联调，采用传统的双频率锯齿波调制和三角波调制方案分别进行实验，验证了三角波调制具有更好的调制效果。通过优化系统选用的锁频方案和实现算法，可精确完成顺、逆时针光路谐振频率的锁定。最后介绍了陀螺性能的测试参数及方法，并完成了集成光学陀螺系统的开环测试，验证了陀螺系统的可行性。该论文的研究成果对我国微光学陀螺技术及微惯性系统的研究与发展具有重要应用价值。