Пути создания волоконно-оптического гироскопа повышенной точности

• Автор: Олехнович, Роман Олегович
• Шифр специальности: 05.11.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 111 с. : ил.

Глава 1. Обзор
Обзор современного состояния вопроса
Заключение по главе
Глава 2. Элементы волоконно-оптического гироскопа
2.1 Концепция волоконно-оптического гироскопа
2.2 Исследование оптического волокна, сохраняющего поляризацию излучения
2.2.1 Методика измерение Ь-параметра
2.2.2 Определение оптических потерь в волокне
2.2.3 Методика определения длины биений
2.2.4 Измерение числовой апертуры
2.2.5 Результаты исследования оптического волокна
2.3 Исследование источника света
2.3.1 Определение амплитудной характеристики источника света
2.3.2 Изучение спектра источника света
2.3.3 Измерение остаточной поляризации
2.3.4 Измерение длины декогерентности
2.3.5 Результаты исследования источника света
2.4 Многофункциональная интегрально-оптическая схема
2.4.2 Диапазон рабочих длин волн
2.3.3 Методика измерения сквозных оптических потерь на рабочей поляризации
2.4.4 Измерение коэффициента подавления нерабочей поляризации
2.4.5 Методика измерения коэффициента деления между каналами
2.4.6 Измерение направленности
2.4.7 Определение паразитной амплитудной модуляции
2.3.5 Результаты исследования МИОС
2.5 Исследование волоконного контура
Заключение по главе
Глава 3. Некоторые вопросы технологий
3.1 Создание согласующего элемента
3.1.1 Расчет изменения параметров мод согласующего элемента
3.1.2 Методика изготовления согласующих элементов
3.1.4 Методика измерения числовой апертуры
3.1.5 Методика измерения эффективности ввода
3.2 Использование поляризационной интерференции для выделения оптических осей и юстировки
3.2.1 Поляризационная интерференция
3.2.2 Выделение осей
3.2.3 Юстировка
Заключение по главе
Глава 4. Испытания основных параметров ВОГ
4.1 Проверка стабильности сигнала на неподвижном основании
4.2 Определение систематической и случайной составляющей нулевого сигнала при рабочей температуре
4.3 Спектральная плотность шума выходного сигнала
4.4 Воспроизводимость отклонения выходного сигнала от пуска к пуску
4.5 Определение чувствительности к изменению внешнего постоянного магнитного поля
4.6 Определение изменения отклонения выходного сигнала в диапазоне рабочих температур
4.7 Проведение испытаний на прочность и устойчивость к воздействию гармонической вибрации
Заключение по главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Литература

Актуальность
Общепризнанна перспективность волоконно-оптических гироскопов (ВОГ) для систем управления и навигации движущимися объектами различного рода (наземный транспорт, суда, самолеты и т.п.). При этом востребованными являются ВОГ в широком диапазоне характеристик точности — от 10,0 град/час до 0, 001 град/час.
В США, Франции, Германии уже в течение нескольких лет серийно производятся системы ориентации и навигации различного назначения, использующие высокоточные ВОГ. Наиболее известными производителями являются предприятия Northrop Grumman, Honeywell, Ixsea, A1 Cielo.
В России лидером по производству целого ряда ВОГ класса точности . 10,0-1,0 град/час является ООО «Физоптика». Однако существует отставание от зарубежного уровня в области ВОГ навигационного класса точности (0,01 -0,001 град/час).
Точностные характеристики волоконно-оптического гироскопа . повышенной ' точности во многом зависят от характеристик его основных элементов и особенностей методик его сборки.
Таким образом, разработка волоконно-оптического гироскопа и методик его изготовления является актуальной задачей.
Целью настоящей работы является разработка концепции построения волоконно-оптического гироскопа повышенной точности и методик его изготовления.
Для достижения цели в диссертации решены следующие задачи:
1. Проведен обзор существующих волоконно-оптических гироскопов.
2. На основании анализа литературы выработаны требования к элементам волоконно-оптического гироскопа повышенной точности, выбраны элементы и проведено исследование их характеристик.
ФД - фотодиод, Г - генератор сигналов звуковой частоты, О - осциллограф, НВ - селективный нановольтметр.
Результаты измерений паразитной амплитудной модуляции
МИОС-ТИТАН-ООЗ
Волокно и ре, мВ ип,мкВ , мкВ РОМ1, % РОМ2, %
1 тип 14 17 2 0.12 0
2 типа 36 34 7 0.1 0
МИОС-ТИТАН-004 £2
Волокно и,х-, мВ ип, мкВ 1/,0, мкВ РОМ, % РОМ2, %
1 тип 16 21 2 0.13 0
2 типа 43 41 10 0.1 0
2.3.5 Результаты исследования МИОС
Проведенные исследования двух образцов многофункциональной интегрально-оптической схемы
Параметр МИОС-ТИТАН-ООЗ МИОС-ТИТАН
Диапазон рабочих длин волн 1530 ... 1565 нм 1530 ... 1565 нм
Сквозные («в олокно-волокно») оптические потери на рабочей поляризации 1 тип: 6.0 дБ 2 тип: 3.4 дБ 1 тип: 6.8 дБ 2 тип: 3.8 дБ
Степень подавления второй поляризации 41 дБ 41 дБ
Коэффициент деления между каналами 57:43 49 :
Неравномерность коэффициента деления 16% 6%
Направленность 67 дБ 68 дБ
Амплитудная модуляция 1 тип: 0.12% 2 тип: 0.1% 1 тип: 0.13% 2 тип: 0.1%
Частота фазовой модуляции 50 ... 150 кГц 50 ... 150 кГц