题目：基于白光干涉法的光纤环应力分布研究

光纤陀螺是惯性导航技术中的一项核心技术，而光纤环是光纤陀螺的传感核心，因此光纤环的稳定性和抗干扰能力直接影响光纤陀螺的性能。光纤环绕制过程中张力的不均匀控制、倒环过程中人为因素的影响等都会使光纤环内部应力分布不均匀。光纤环内部应力的大小及其分布的不均匀性将影响光纤环物理光程的对称性，将在光纤陀螺中产生Shupe误差，降低陀螺的温度性能。因此，分析光纤环内部的应力分布情况，对绕制后的光纤环进行性能检测和筛选是保证光纤环质量的一个必要环节。

光纤受到应力作用时，将会在光纤环内部产生偏振交叉耦合，而利用白光干涉法测量保偏光纤环内部的偏振交叉耦合，具有很高的分辨率和灵敏度。因此，通过分析光纤环内部的偏振交叉耦合强度与应力的关系，便可通过测得的光纤环内部偏振耦合强度分布得到光纤环内部应力分布。

本文首先利用白光干涉法对绕制成型的光纤环内部偏振耦合强度的分布情况进行测量，基于弹光效应建立偏振耦合强度与应力对应关系的理论模型。其次，通过搭建测试系统，对偏振耦合强度与应力之间的定性关系进行实验研究；再次，利用应力测试仪和白光干涉仪分别测试光纤环内部的应力与偏振耦合强度，建立二者之间的定量关系模型；最后，实验验证了定量关系模型的正确性与可靠性，并对可能的误差源进行了分析。绕环张力与光纤环内部应力关系的研究结果可以用来指导光纤环的检测及筛选。

论文主要研究内容包括：

首先，光纤环内部应力与偏振耦合强度关系的理论建模。基于弹光效应及弹性理论，通过理论推导，建立光纤某点受径向应力干扰情况下偏振交叉耦合强度的理论模型。针对理论模型，单独改变力的大小、力的方向、力的作用长度以及保偏光纤双折射等参数，Matlab仿真分析了各参数对偏振耦合强度的影响。

其次，光纤环内部应力与偏振耦合强度的定性关系研究。为与实际绕环时的绕环张力联系，利用绕环机控制绕环张力绕制实验用光纤环，分析偏振耦合强度随绕环张力的变化关系；同时，建立了两层的光纤环三维仿真模型对绕环张力与光纤环内部径向应力的关系进行了Comsol有限元数值仿真计算，利用计算结果拟合得到绕环张力与应力的关系式，进而得到光纤环内应力与偏振耦合强度的定性关系。

再次，光纤环内部应力与偏振耦合强度定量关系的实验研究。分别利用白光干涉仪和布里渊光时域反射仪（BOTDA）实验测量光纤环内部的偏振交叉耦合强度分布及其应力分布，并利用小波去噪法和频域色散补偿法对偏振耦合强度实验数据进行去噪及双折射色散补偿。最后，将应力与去噪补偿后的偏振耦合强度的实验数据对应，数据拟合得到光纤环内部应力与偏振耦合强度的定量关系模型。

最后，实验验证及误差分析。基于白光干涉仪，利用建立的光纤环内应力与偏振耦合强度的定量关系模型，定量分析保偏光纤环内部应力分布，并与BOTDA的测试结果对比，验证光纤环内部应力与偏振耦合强度关系模型的正确性，并对应力分析可能存在的误差来源进行分析。