Волоконно-оптические гироскопы с эрбиевыми волоконными суперфлуоресцентными источниками излучения

• Автор: Сазонов, Александр Иванович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 117 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Схемы волоконнооптических гироскопов ВОГ с

суперфлуоресцентными волоконными источниками

на эрбиевом волоконном световоде.

1.1. Принцип действия ВОГ

1.2. Основные сведения об эрбиевых волоконных источниках.

1.3. Минимальная схема ВОГ1

1.4. Схемы ВОГ с эрбиевыми волоконными источниками

в двунаправленном режиме

1.5. Схема деполяризованного ВОГ с эрбиевым волоконным источником.

1.6. Резонаторная схема ВОГ с эрбиевым волоконным
источником
1.7. Мультиплексные схемы ВОГ с эрбиевыми волоконными
источниками
Выводы к главе 1.
Глава 2. Исследования характеристик
эрбиевых волоконных источников излучения.
2.1. Спектральные характеристики эрбиевых волоконных источников.
2.2. Поляризационные характеристики эрбиевых волоконных
источников.
Выводы к главе 2.
Глава 3. Исследования дестабилизирующих факторов в ВОГ с эрбиевыми волоконными источниками
3.1. Сдвиги нуля ВОГ изза дихроизма канала приемника
3.2. Паразитная поляризационная модуляция
в фазовом модуляторе ВОГ.
3.3. Сдвиги нуля ВОГ изза поляризационных эффектов
3.4. Чувствительность ВОГ
Выводы к главе 3.
Глава 4. Разработка лабораторных образцов ВОГ
с эрбиевыми волоконными источниками
4.1. Особенности конструкции и технологии ВОГ
с эрбиевыми волоконными источниками
4.2. Сборка лабораторных образцов ВОГ с эрбиевыми волоконными источниками
4.3. Схема обработки выходного сигнала ВОГ.
4.3.1. Описание алгоритма обработки выходного сигнала ВОГ.
Выводы к главе 4
Глава 5. Исследование характеристик ВОГ
с эрбиевыми волоконными источниками.
5.1. Аппаратура для испытаний лабораторного образца ВОГ
с эрбиевым волоконным источником
5.2. Измерение чувствительности ВОГ.
5.3. Измерение дрейфа нуля ВОГ
5.4. Измерение стабильности масштабного
коэффициента и линейности выходной характеристики ВОГ.
5.5. Анализ результатов испытаний макета ВОГ
Выводы к главе 5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Установлены зависимости величины сдвига нуля волоконно-оптического гироскопа от параметров пьезоволоконного фазового модулятора, влияющих на паразитную поляризационную модуляцию излучения; предложена методика оценки предельных значений сдвига нуля из-за паразитной поляризационной модуляции. Изучены особенности оптической схемы ВОГ, в которой СВИ работает как источник излучения, так и оптический усилитель и которая содержит меньшее число элементов и позволяет снизить требования к чувствительности фотоприемника. Практическая ценность результатов работы. Разработаны лабораторные образцы ВОГ средней точности с эрбиевыми волоконными источниками излучения. Разработанные образцы ВОГ использованы: (а) в учебном процессе МГУЛ; (б) в ГНЦ ИТЭФ при подготовке фундаментального физического эксперимента. Разработаны рекомендации и получены соотношения для расчета характеристик ВОГ. Суперфлуоресцентные волоконные источники излучения (СВИ), изготовленные из кварцевых волокон, легированные ионами эрбия и иттербия, по совокупности параметров (высокая мощность в волокне, стабильность спектральных характеристик, долговечность, малая величина остаточной поляризации) являются наиболее подходящими источниками излучения для ВОГ высокой и средней точности. Рабочая длина волны СВИ 1. ВОГ имеющиеся на этот спектральный диапазон радиационно-устойчивые волокна. При исследовании влияния неидеальностей оптического приемного тракта ВОГ на выходные характеристики датчика установлено, что при неидеальном поляризационном модовом фильтре и наличии поляризационной асимметрии контура дихроизм приемной части вызывает дополнительный сдвиг нуля ВОГ. Наблюдаемый сдвиг определяется степенью поляризационной селективности оптических элементов, входящих в приемный тракт и может достигать значительной величины. Паразитная поляризационная модуляция (ППМ), возникающая при использовании в схеме ВОГ пьезоволоконного фазового модулятора на анизотропном волокне приводит к появлению на. Величина ППМ, зависит от внешних воздействий (тепловых, механических, акустических) и может приводить к ухудшению выходных характеристик. Деполяризация излучения в волоконных концах является эффективным механизмом снижения величины ППМ в пьезоволоконном фазовом модуляторе. Изучена новая схема ВОГ, в которой излучатель используется в режиме источник входного излучения - усилитель выходного оптического сигнала ВОГ. Схема позволяет при незначительном уменьшении сигнала к шуму для выходного сигнала существенно снизить требования к электронной схеме обработки и упростить оптическую схему ВОГ. Апробация работы. Материалы, включенные в диссертацию, докладывались на Всероссийском симпозиуме по проблемам навигации и чувствительных элементов, Москва, Институт проблем механики РАН, г. ИРЭ РАН и научно-технических конференциях МГУЛ по итогам научно-исследовательских работ в -гг. Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 9 печатных работах. Достоверность результатов диссертации. Реализация и внедрение результатов исследований. Основные научные результаты и разработанные лабораторные образцы получили практическую реализацию в ГНЦ Института Теоретической и Экспериментальной Физики в процессе проектирования и разработки экспериментальной установки для проведения фундаментальных экспериментов в части контроля и стабилизации скорости вращения массивного стола, не имеющего механических контактов с окружающей средой; внедрены в учебный процесс на кафедре "Проектирование и технология производства приборов" МГУ Л; использованы в ИРЭ РАН при проектировании экспериментальных установок для выполнения плановых и договорных НИР в период с по гг. Личный вклад автора. Автор выполнял экспериментальную часть исследований. Им разработаны экспериментальные установки, описанные в диссертации, лабораторные образцы ВОГ, проведены их испытания, выполнена обработка результатов измерений. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, приложения и актов о внедрении. Объем диссертации составляет 5 печатных страниц, рисунков. Список литературы содержит наименования.