● 摘要
在光纤陀螺中，Y波导芯片与光纤环直接耦合，可以消除因熔接点带来的背向反射及偏振串扰，提高光纤陀螺的精度及温度特性。同时，减少两个熔接点，可提高光纤陀螺的可靠性。直接耦合技术是国外高精度光纤陀螺所采用的主流技术，全文重点分析并讨论了以下问题：（1）分析了直接耦合技术在高精度光纤陀螺应用中，对提高可靠性，减少噪声等所具有的优势。介绍了保偏光纤主动对轴方法与被动对轴方法，分析了两种方法的原理、技术特点、性能，比较了两种方法的优缺点，指出被动对轴方法是直接耦合对轴技术的研究重点。（2）介绍了光的偏振特性及光的琼斯矩阵表示，分析了光在Y波导和光纤环中传播的琼斯矩阵表示，理论上得出当保偏光纤环快轴与Y波导的偏振轴对准时，在输出端具有最大消光比，指出直接耦合对轴技术首先要确定保偏光纤的偏振轴方向。（3）详细分析了基于侧视成像技术，提取中心光强对轴方法的原理，讨论了对轴算法、算法精度，并进一步介绍了在数值对轴法基础发展而来的间接相关法，并对对轴计算中所存在的缺陷进行了分析。仿真了课题所研究的对轴系统，通过光学仿真得到光路的成像特点，光线传播方式，为实验提供了一定的理论基础及指导。（4）根据对轴原理的需要设计了对轴系统的光路、同轴旋转控制系统电路、保偏光纤同轴旋转夹持机械结构。编写了步进电机控制系统的底层代码、上位机软件，实现了图像实时采集及处理、步进电机的定向控制。（5）搭建了实验系统，系统工作稳定可靠，实现了保偏光纤对轴功能，根据实验结果进行了分析与讨论。 总之，论文对直接耦合对轴技术的各个方面展开了理论及方案的分析和讨论，并在实验中得出结论，为今后系统的优化升级和测试精度的提高打下了良好的基础。