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《哈尔滨工程大学》 2010年
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Y波导对光纤陀螺性能的影响研究

葛翠艳  
【摘要】: 随着对光纤陀螺性能、精度及体积的要求不断提高,人们开始使用Y波导作为光纤陀螺的偏振器、分束器以及相位调制器。Y波导的偏振器具有很高的消光比,这对高精度光纤陀螺来说是必不可少的,它的电光调制器具有很大的带宽,使光纤陀螺在特征频率处进行调制成为可能。本课题主要分析Y波导性能参数对光纤陀螺仪主要性能(如标度因数、漂移和随机游走等)的影响,为提高光纤陀螺精度提供一个有益的理论基础和研究方向。 论文首先介绍了光纤陀螺的工作原理,详细阐述了Y波导相位调制器的工作原理及其结构,通过比较说明采用Y波导相位调制器是提高数字闭环光纤陀螺精度的重要途径之一,分析了Y波导相位调制器的性能指标,并给出了各个性能指标的定义和计算方法。 分析Y波导光学性能指标与光纤陀螺性能之间的关系,通过关系推导建立数学模型,并根据数学模型总结Y波导分束比不理想对光纤陀螺零偏稳定性造成的影响,插入损耗大小对光纤陀螺灵敏度的影响,偏振串音与光纤陀螺的零偏稳定性的温度相关性,背向反射的存在对陀螺输出光信号相位误差的影响。另外,设计相应的测试方案进行相关测试,通过测试结果验证上述理论推导。 针对Y波导的电特性,理论推导半波电压随温度变化引起的调制通道增益对光纤陀螺标度因数的影响。对Y波导半波电压的三种测试方法进行分析,说明了它们在半波电压测试过程中的优缺点。另外,推导分析Y波导的RIM残余强度调制对数字闭环光纤陀螺零偏的影响及其对标度因数稳定性的限制作用。设计测试方案,测试Y波导的残余强度调制,根据测试和仿真结果得出,在t时刻对应调制相位为+π/2时,残余强度调制系数每增加一个很小的值,会导致光纤陀螺的标度因数K增大一个比较大的值,而在t时刻对应调制相位为?π/2时,其影响与+π/2时相反,这种影响对于高精度数字闭环光纤陀螺来说是不可忽略的。这一结论为进一步提高光纤陀螺的精度提供了一定的理论指导。
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