光纖陀螺儀用集成光波導(dǎo)Y分支相位調(diào)制器的設(shè)計(jì)與制作.pdf

1、隨著航空、航天事業(yè)的迅速發(fā)展,對(duì)慣性導(dǎo)航設(shè)備的需求大大增加.在空間運(yùn)動(dòng)的物體中,通常采用的轉(zhuǎn)子式慣性陀螺引起的固有振動(dòng)誤差是難以克服的,特別是高速、大慣量運(yùn)動(dòng)的物體,誤差就更大.所以,光纖陀螺儀的研制就越來(lái)越成為一個(gè)熱點(diǎn).目前,國(guó)內(nèi)實(shí)用化光纖陀螺儀型號(hào)不多,其中一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)就是分支集成光學(xué)相位調(diào)制器的設(shè)計(jì)與制作.該文將就這一問(wèn)題從理論和實(shí)際制作進(jìn)行深入討論.首先,文章簡(jiǎn)要闡述了干涉式光纖陀螺儀(I-FOG)的基本工作原理,即薩格奈克

2、效應(yīng)(Sagnac′s Effect),然后闡述其基本結(jié)構(gòu)及主要性能參數(shù),以及相位調(diào)制器在其中所起的重要作用.最后分析了Y分支波導(dǎo)的重要參數(shù),分束比和非互易性光功率對(duì)陀螺探測(cè)光功率的影響.研究結(jié)果表明:當(dāng)光功率信噪比大于10dB時(shí),分束比過(guò)大的變化不會(huì)對(duì)探測(cè)光功率有太大的影響;同樣,假設(shè)分束比均勻時(shí),非互易性光功率變化對(duì)探測(cè)光功率影響是二階曲線(xiàn)變化.其次,該文重點(diǎn)研究了干涉式光纖陀螺儀內(nèi)的核心器件——集成分支光波導(dǎo)相位調(diào)制器.首先,利用

3、有效折射率法,討論得到高斯型漸變折射率波導(dǎo)在單模傳輸條件下的尺寸要求.然后,應(yīng)用耦合模理論,對(duì)它的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)(分支張角θ、過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度L、臂間距D)進(jìn)行了細(xì)致分析,另外就波導(dǎo)彎曲部分所帶來(lái)的彎曲損耗,也做了詳細(xì)論證.最后,引用已有成果,對(duì)調(diào)制器的電極厚度進(jìn)行定量分析研究,探討了電極厚度與調(diào)制器帶寬的基本關(guān)系.最后應(yīng)用費(fèi)克定律,分析了一維擴(kuò)散原理.隨后,利用常用工程解法對(duì)質(zhì)子交換深度和交換時(shí)間等諸多因素影響下得到的結(jié)果進(jìn)行了比較.再利用M