四频差动布里渊光纤陀螺方案及其光源稳频技术研究

论文摘要

布里渊光纤陀螺是基于光学非线性效应-受激布里渊散射而提出的有源光纤陀螺。它集激光陀螺和光纤陀螺的优点于一体，具有结构简单、线性数字输出和动态范围大等优点，因此，引起人们极大的兴趣，是新一代高精度、小型化光纤陀螺的发展方向。首先，在调研了国内外各种布里渊光纤陀螺方案基础上，提出了一种新型四频差动布里渊光纤陀螺方案，它具有可辨别方向和可消除锁定现象的特点，并从理论探讨了该布里渊光纤陀螺的机理。其次，研究了四频差动布里渊光纤陀螺的基础——布里渊光纤环形激光器。理论上分析了光纤环形腔内外光强、光纤环形谐振腔的谐振特性、布里渊光纤环形激光器的腔内循环光强及泵浦光出射光强在第一窗口和第二窗口内的光强分布等；实验上结合理论分析设计了布里渊光纤陀螺的关键器件——光纤环形腔，采用频率扫描的方法获得环形腔谐振曲线，对谐振腔的特性进行了测试，对布里渊光纤环形激光器特性也进行了一定的实验研究。观察到了单模和双模条件下的谐振曲线，实验测得了该光纤环形腔的精细度为70，光纤环形激光器的阈值为1．321mW。最后，研究了布里渊光纤陀螺光源的稳频技术，采用单片机控制的数字直流稳频原理，完成了稳频电路的硬件及软件设计，并对该稳频电路进行了测试。为构造稳定输出的四频差动布里渊光纤陀螺提供实验基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 国内外布里渊光纤陀螺（B-FOG）研究现状
• 1.2.1 国内外曾存在的B-FOG方案
• 1.2.2 目前B-FOG存在的关键技术问题
• 1.3 本课题的研究内容
• 第2章 四频差动布里渊光纤陀螺的基本原理
• 2.1 SAGNAC效应
• 2.2 受激布里渊散射（SBS）效应
• 2.2.1 受激布里渊散射效应的描述及SBS频移
• B（v）'>2.2.2 受激布里渊增益系数g_B（v）
• 2.3 四频差动布里渊光纤陀螺方案
• 2.3.1 方案的提出
• 2.3.2 方案的装置图及原理描述
• 2.3.3 方案的优点
• 2.4 本章小结
• 第3章 B-FOG基础—布里渊光纤环形激光器
• 3.1 光纤环形谐振腔
• 3.2 布里渊光纤环形激光器的基本理论
• 3.2.1 布里渊光纤环形激光器的工作原理
• 3.2.2 布里渊光纤环形激光器光强分析
• 3.3 光纤环形谐振腔的设计及测试
• 3.3.1 环形谐振腔的设计
• 3.3.2 特性测试
• 3.3.3 布里渊光纤环形激光器的实验研究
• 3.4 本章小结
• 第4章 布里渊光纤陀螺光源稳频技术研究
• 4.1 稳频电路的现有方法及比较
• 4.1.1 两种数字稳频方法原理
• 4.1.2 两种数字稳频方法比较
• 4.2 小步长稳频系统硬件电路设计
• 4.2.1 直流稳压电源设计
• 4.2.2 各部分功能电路的设计
• 4.3 小步长稳频电路的软件设计
• 4.4 单元电路的性能测试
• 4.4.1 光电探测及放大滤波电路
• 4.4.2 光纤移相器驱动电路性能测试
• 4.4.3 A/D与D/A转换器测试
• 4.4.4 稳频电路开环仿真测试
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢