【摘 要】
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谐振式光学陀螺是基于Sagnac效应的角速度传感测试系统,与机械陀螺相比,谐振式陀螺具有无可动部件、耗能低、寿命长、耐冲击、易维护等优点；与干涉式陀螺相比,在理论上,要获得
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谐振式光学陀螺是基于Sagnac效应的角速度传感测试系统,与机械陀螺相比,谐振式陀螺具有无可动部件、耗能低、寿命长、耐冲击、易维护等优点；与干涉式陀螺相比,在理论上,要获得相同的极限灵敏度,谐振式陀螺能通过使用很短的光纤,利于实现小型化、低成本,也可同时降低Shupe效应。因此是现阶段具有很大竞争力的一种新型陀螺。而谐振腔作为其核心单元,其性能参数直接影响着陀螺的灵敏度和精度。本文首先主要对谐振式光学陀螺做了理论上的分柝,论述了谐振腔的工作原理和基本性能参数,对衡量谐振式光学陀螺性能的静态和动态指标做了深入研究,重点分析了同时考虑到激光器线宽、谐振腔尺寸、耦合器耦合系数和传输损耗时,谐振腔Q值的变化规律及陀螺灵敏度的变化趋势。针对实现高Q谐振腔结构的需求,本文结合目前国内外研究的各种高性能腔,在理论研究的基础上,设计了不同结构的耦合器并分析了耦合系数和光纤损耗对陀螺性能的影响；根据不同材料、不同结构的各种谐振腔的物理模型和工作原理,分别从理论上和实验上分析了各种腔的结构参数及其产生的陀螺效应,如光强输出特性、各参数对陀螺分辨率、灵敏度和精度的影响,对它们进行统计分析和对比,提出了高Q值的谐振腔结构,从而得到获得陀螺高分辨率的最佳的材料及结构。分析了陀螺实验系统中的各种误差影响及产生光学陀螺噪声的机理,针对不同噪声建立了相应的抑制噪声模型。搭建了光波导陀螺测试系统平台,论述了光学微腔谐振频率的跟踪锁定和台阶效应、零偏稳定的实现,并对谐振腔的谐振谱线、调制曲线和解调曲线进行测试,最终实现了在高Q微腔下高灵敏度陀螺系统的转动实验。
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