题目：光纤陀螺光电器件抗辐加固的关键技术研究

光纤陀螺由于其自身的特点和应用前景，已经成为新一代惯性制导测量系统中的重要敏感器件。它与传统的机械陀螺和激光陀螺相比在空间应用有其固有的优势。表现在光纤陀螺体积小、重量轻、抗发射时的冲击和振动，没有激光陀螺的闭锁问题，特别是其潜在的高可靠和长寿命非常适合空间应用。然而空间特殊的环境如大的温度范围、空间辐射等对光纤陀螺空间应用又提出了新的要求。尤其是光纤陀螺抗空间辐射技术已经成为了光纤陀螺空间应用的关键技术之一，影响着光纤陀螺的空间应用。本文以光纤陀螺光电器件的空间辐射影响及抗辐射加固为背景进行系统的研究。首先概述了光纤陀螺的原理、特点及其在空间应用的优势，对光纤陀螺空间应用的关键技术进行了分析。对国内外光纤陀螺空间应用及光纤陀螺中光电器件抗辐射技术进行了系统的综述。对空间辐射环境及其对空间任务影响进行了分析和概述，总结和归纳了空间辐射高能粒子与光电器件相互作用的基本理论以及光电器件的辐射损伤效应。研究了空间辐射对光纤陀螺光学系统的影响机理。在辐射环境下，光电器件包括超辐射发光光源、耦合器、集成光学调制器、光纤环和探测器的性能都有不同程度的下降，提出保偏光纤对空间辐射最为敏感。导致光纤陀螺的零偏变化和信噪比降低，影响光纤陀螺的空间应用。针对保偏光纤所受影响，分析了光纤陀螺零偏、信噪比与探测光功率的关系，提出光纤陀螺的抗辐射加固首先应提高保偏光纤环的抗辐射性能。并进行了光纤陀螺光学系统的射线辐射实验，实验结果验证了保偏光纤环损耗增加而导致光学系统性能下降这一结论。这为光纤陀螺抗辐射加固技术提供了依据。针对光纤的特点，在分析光纤的辐射影响机理的基础上，建立了光纤的辐射影响机理模型。以保偏光纤为例，在辐射环境下，由于光纤材料中的原子和电子与辐射高能粒子相互作用，导致了原子的移位以及电子的重新排列，在辐射场中，辐射粒子能量主要用于光纤材料核外电子的重新排列，从而引入新的吸收带，导致光纤损耗的增加的理论分析。并进行了一系列不同剂量率和累积总剂量的辐射实验，在此基础上建立了保偏光纤的辐射损伤预估模型，这为分析在低剂量和长时间空间任务中，保偏光纤的抗辐射损伤和补偿提供了理论基础。基于保偏光纤的自恢复效应，提出了利用光褪色方案来提高保偏光纤抗辐射性能的设计方案，设计了能够提高光纤陀螺光学系统抗辐射性能的光褪色模块和地面模拟空间辐射实验系统。该实验系统采用模块化的设计方法，能够实时、在线检测光纤陀螺及其光电器件在辐射环境中性能的变化过程，同时也能作为抗辐加固的实验平台。对空间各种光电器件的辐射影响测试提供了实验平台与分析基础。进行了保偏光纤和光纤陀螺的地面模拟辐射光褪色实验，分析了保偏光纤褪色心光功率与褪色心效果的关系，提出光褪色能够有效地提高光纤陀螺光学系统抗辐射性能的技术方案。本论文的工作研究了辐射对光纤陀螺光学系统及其主要光电器件的影响，重点分析了光纤陀螺光电器件中对辐射最为敏感的器件—保偏光纤环的辐射损伤机理，在此基础上提出了基于保偏光纤环自恢复效应的抗辐射加固方法，设计了能够应用于提高光纤陀螺抗辐射性能的光褪色模块和光电器件辐射实验系统。这为设计空间应用光纤陀螺打下了坚实的基础。