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掺铒光纤光源对光纤陀螺性能影响的研究

作　者: 齐雪
导　师: 李绪友
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 掺铒光纤光源 谱宽 输出功率 平均波长 偏振态
分类号: V241.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 162次
引　用: 1次
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内容摘要


随着光纤陀螺在惯性导航系统中的广泛应用,其精度的提高成为目前研究的重点。作为光纤陀螺传感载波的发射源,光源性能的好坏直接影响了陀螺性能的提高。课题以设计应用于高精度光纤陀螺的掺铒光纤光源为目标,做了以下几方面的研究工作,为今后掺铒光纤光源以及光纤陀螺性能的提高奠定了基础。论文从掺铒光纤光源的光路入手,详细论述了光源的物理参数和发光机理,对双程后向结构的掺铒光纤光源建立了物理模型,详细分析了光源的四个重要参数:谱宽、输出功率、平均波长稳定性、偏振态对光纤陀螺性能的影响,以此为基础分析高精度光纤陀螺用光源对这四个参数的要求,为满足这些要求,提出了一些解决措施。从光源的相干性和光在单模光纤中的传输条件以及光纤陀螺中存在的瑞利后向散射噪声、偏振非互易误差噪声和过剩随机强度噪声的产生机理出发,分析光源谱宽及谱宽波动应满足的要求。从光纤陀螺的信号检测以及探测器的输出信噪比出发,分析了光源输出功率以及功率波动对光纤陀螺的检测灵敏度和测量精度的影响,并提出了光纤陀螺为达到高精度,对光源功率和功率稳定性的要求。分析了平均波长的稳定性对光纤陀螺的旋转测量精度的影响,详细分析了影响超辐射光纤光源平均波长的主要的五个参量因素(温度、泵浦功率、泵浦波长、返回的光功率、泵浦偏振态),并针对各个参量因素提出了一些解决办法。提出了平均波长稳定性的指标参数。从整个光路出发,建立了偏振光经过Y波导的传输矩阵,分析了陀螺对光源偏振态的要求。对光源的消偏和保偏提出了一些措施。在文章的最后,对整个光源系统进行了测试,对在不同谱宽波动情况下的最佳谱宽值进行了模拟计算,并针对实验室掺铒光纤光源的输出原始谱线仿真设计了掺铒长周期光纤光栅滤波器。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 课题研究的背景和意义  10-11
  1.2 掺铒光纤光源简介  11-12
  1.3 掺铒光纤光源的研究进展  12-15
    1.3.1 国外发展概况  12-14
    1.3.2 国内发展概况  14-15
  1.4 论文的主要内容  15-16
第2章 掺铒光纤光源的理论基础  16-28
  2.1 掺铒光纤的物理参数介绍  16-20
    2.1.1 光纤简介  16
    2.1.2 掺铒光纤相关参数  16-19
    2.1.3 掺铒光纤的发光机理  19-20
  2.2 掺铒光纤光源基本机构及物理模型  20-24
    2.2.1 光源基本结构  20-22
    2.2.2 光源物理模型  22-24
  2.3 光纤陀螺基本原理及性能指标参数  24-27
    2.3.1 光纤陀螺的基本原理  24-26
    2.3.2 光纤陀螺的性能指标参数  26-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章 光源谱宽和输出功率对FOG 性能的影响  28-41
  3.1 掺铒光纤光源的谱宽对FOG 性能的影响  28-33
    3.1.1 限制谱宽增加的因素  28-30
    3.1.2 限制谱宽减小的因素  30-33
  3.2 长周期光纤光栅  33-36
    3.2.1 长周期光纤光栅的模式耦合理论  34-36
  3.3 掺铒光纤光源的输出功率对FOG 性能的影响  36-40
    3.3.1 输出功率的稳定性对FOG 的影响  36-37
    3.3.2 克尔效应  37-39
    3.3.3 光源功率的选择  39-40
  3.4 本章小结  40-41
第4章 波长稳定性和偏振态对FOG 性能的影响  41-52
  4.1 平均波长的稳定性对FOG 性能的影响  41-42
    4.1.1 光源平均波长的定义  41-42
    4.1.2 平均波长稳定性对FOG 性能的影响  42
  4.2 影响平均波长稳定性因素及优化方法  42-44
  4.3 偏振态对FOG 性能的影响  44-47
    4.3.1 光源偏振度变化对陀螺零漂的影响  44-46
    4.3.2 FOG 对光源偏振态的要求  46-47
  4.4 偏振光源和非偏振光源的设计  47-51
    4.4.1 完全非偏振光源  47-51
    4.4.2 完全偏振光源  51
  4.5 本章小结  51-52
第5章 掺铒光纤光源的性能测试分析  52-62
  5.1 光源光学元器件的介绍  52-54
  5.2 关于最佳谱宽的讨论  54-59
  5.3 针对光源输出谱线设计滤波器  59-60
  5.4 本章小结  60-62
结论  62-64
参考文献  64-69
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  69-70
致谢  70

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空仪表、航空设备、飞行控制与导航 > 航空仪表、航空设备 > 陀螺仪表
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