用于法拉第偏頻器磁光介質(zhì)的光學(xué)均勻性及溫度特性研究.pdf

1、激光陀螺是捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)的理想器件，目前已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。四頻差動激光陀螺是新一代激光陀螺的代表，其核心器件是工作原理為法拉第效應(yīng)的法拉第偏頻器。四頻差動激光陀螺對工作器件的要求很高，而目前國內(nèi)針對這種激光陀螺精度提高的研究大多集中在諧振腔的特性上，很少涉及法拉第偏頻器性能的影響，因此為了進(jìn)一步激光陀螺的精度，有必要對法拉第偏頻器的內(nèi)部特性進(jìn)行研究。 本論文針對用于法拉第偏頻器的磁光介質(zhì)的光學(xué)均勻性及磁光溫度特性兩方面工作展

2、開，取得的主要研究成果如下： (1)提出了一種基于激光諧振腔理論的光學(xué)均勻性測量方法，并給出了理論模型。借助激光諧振腔，將磁光介質(zhì)的折射率微差值轉(zhuǎn)化為頻差信號進(jìn)行測量。利用此方法對兩塊樣品介質(zhì)進(jìn)行了測量，憑借現(xiàn)有的實驗設(shè)備，實現(xiàn)了樣品光學(xué)均勻性10-5量級精度的測量。對實驗結(jié)果做了詳細(xì)的誤差分析并對影響實驗結(jié)果的因素進(jìn)行了討論。若借助于更高分辨率的F-P掃描干涉儀，用此方法可以實現(xiàn)光學(xué)均勻性10-6以上量級精度的測量，與全息干涉

3、法相比，測量精度可以提高兩個數(shù)量級以上，完全可以滿足激光陀螺對于法拉第偏頻器磁光介質(zhì)光學(xué)均勻性的測量需要。 (2)設(shè)計并搭建了一套小型的溫控裝置，完成了對Tb20順磁性鋱玻璃樣品在293K～343K范圍內(nèi)本征旋轉(zhuǎn)角和法拉第旋轉(zhuǎn)角隨溫度變化特性的測量。實驗觀察到順磁性鋱玻璃的本征旋轉(zhuǎn)具有隨溫度升高而升高的現(xiàn)象，并給出了解釋。在部分溫度區(qū)間內(nèi)樣品的費爾德常數(shù)隨溫度升高而降低的現(xiàn)象驗證了劉公強等關(guān)于順磁性物質(zhì)費爾德常數(shù)的理論模型。同時

4、，實驗發(fā)現(xiàn)鋱玻璃樣品的費爾德常數(shù)在333K以上時會出現(xiàn)反彈，與該理論模型不符，有待于進(jìn)一步研究。從實驗結(jié)果可以看出，鋱玻璃樣品的費爾德常數(shù)在333K時比293K時減小了近20﹪，則當(dāng)其作為法拉第偏頻介質(zhì)時，必須進(jìn)行溫度補償。 (3)分別定量計算了用于法拉第偏頻器的磁光介質(zhì)的光學(xué)均勻性與溫度特性對于四頻差動激光陀螺輸出結(jié)果的影響。結(jié)果顯示，這兩方面的特性都會對激光陀螺的精度造成影響，而溫度的影響則更加嚴(yán)重。因此，選擇優(yōu)質(zhì)特性的法拉