【摘 要】
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光纤陀螺仪是陀螺仪家族中的新星,具有可靠性高、寿命长、启动快、动态范围大、功耗低、生产维护成本低等优点,是21世纪国民经济建设、国防建设、科学研究以及民用惯性系统中
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光纤陀螺仪是陀螺仪家族中的新星,具有可靠性高、寿命长、启动快、动态范围大、功耗低、生产维护成本低等优点,是21世纪国民经济建设、国防建设、科学研究以及民用惯性系统中的关键设备。本文对全光纤陀螺仪的结构和内部光纤器件的设计理论和制作方法进行了研究。本研究主要内容包括： ⑴提出了降低全光纤起偏器插入损耗的新方案:通过理论计算和仿真分析,提出了在侧面抛磨光纤的局部镀金属吸收层的方案,即避开抛磨曲面的两端,只在抛磨曲面的中段镀金属膜的镀膜方案。实验表明,采用新方案制造的全光纤起偏器的输出偏振消光比高,插入损耗小,工艺简单,温度稳定性好。 ⑵提出了保偏光纤侧面抛磨的自对轴新方法以及保偏光纤器件应采用快轴工作模式的新概念(传统工作模式是慢轴)。利用保偏光纤内部的应力分布特征,实现了抛磨面与保偏光纤慢轴的自对准。实验表明,采用这种新的自对轴方案,可以显著减少偏振轴与抛磨面的对准误差,并提高器件的输出偏振消光比。 ⑶提出了一种新型的熔锥型保偏光纤耦合器,该器件不但可对线偏振光信号进行分束和合束,其直通臂还可对圆偏振和椭圆偏振光起偏振。 ⑷基于新概念的保偏光纤耦合器,提出了全光纤陀螺仪光路的新型最小互易结构,使光路中的元件从传统的6个减少为5个,降低了陀螺仪的光路的插入损耗、复杂度和制作成本,从而提高了陀螺仪的信噪比、精度和可靠性,使全光纤陀螺仪的光路最小互易结构发生了结构性创新。 ⑸通过深入研究陀螺仪光路噪声的来源,提出了抑制干涉型全光纤陀螺仪零点漂移的新措施。针对陀螺仪的起伏性零点漂移与输入角速度的方向无关,且变化缓慢的特点,通过对锆钛酸铅(PZT)相位调制器的驱动信号进行快速倒相和数字信号处理(DSP)技术,大幅度减小了干涉型全光纤陀螺仪的零点漂移,并实现了陀螺仪在任意启动条件下的零点自动校准。
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