激光陀螺相邻模零偏特性的研究

论文摘要

激光陀螺的零偏特性与谐振腔腔长变化量之间存在双波长周期关系,在实际使用中,陀螺工作腔长的选取是随机的,产生的零偏大小也具有随机性,极大地降低了陀螺精度。通过研究激光陀螺产生零偏周期性抖动的原因,就可建立相应的补偿模型来减小零偏差别的影响,达到提高陀螺精度的目的。本文从锁区不稳定可导致零偏的角度来研究相邻模的零偏差别。锁区是由陀螺仪谐振腔内光学元件的背向散射造成的,通过引入一个复振幅形式的综合散射系数来描述腔内所有反射镜背向散射的耦合关系,经过理论推导证明该系数的大小不仅与反射镜的背向散射有关,还与反射镜的相对位置有关,且与谐振腔腔长变化量之间存在双波长周期关系。相邻模综合散射效应的周期性波动导致锁区也出现相应抖动,而锁区的不稳定又导致相邻模出现零偏差别。然后使用Matlab编程工具对背向散射、零偏以及闭锁阈值等物理量进行理论仿真,将仿真结果与实验数据进行对比来验证本文所提理论的正确性。最后提出一种可减小相邻模零偏差别的方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 本文研究内容
• 第二章 激光陀螺物理基础
• 2.1 谐振腔与谐振条件
• 2.1.1 环形谐振腔
• 2.1.2 增益曲线与有源腔光强
• 2.1.3 相邻模的说明
• 2.2 Sagnac 效应与环形干涉仪
• 2.2.1 Sagnac 效应
• 2.2.2 理想陀螺输出特性
• 2.2.3 驻波与行波状态
• 2.3 本章小结
• 第三章 闭锁与零偏
• 3.1 闭锁
• 3.1.1 非均匀损耗
• 3.1.2 非均匀散射
• 3.1.3 腔镜镀膜的非均匀性
• 3.2 零偏
• 3.2.1 产生机制
• 3.2.2 几种常见的零偏
• 3.2.3 实际陀螺输出特性
• 3.3 本章小结
• 第四章 综合散射效应的研究
• 4.1 环形谐振腔综合散射效应
• 4.1.1 综合散射系数
• 4.1.2 相邻模零偏差别
• 4.1.3 瞬时拍频及光强
• 4.2 仿真与实验
• 4.2.1 综合散射效应的双波长周期性
• 4.2.2 综合散射效应与闭锁阈值ωL的关系
• 4.2.3 综合散射效应与平均拍频Δν及零偏差别ΔB 的关系
• 与闭锁阈值和平均拍频的关系'>4.2.4 光程与闭锁阈值和平均拍频的关系
• 4.2.5 综合散射效应与瞬时拍频及光强的关系
• 4.3 零偏差别减小方法
• 4.4 本章小结
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献