基于Mach-Zehnder干涉原理的光纖陀螺研究.pdf

1、經(jīng)過三十來年的發(fā)展，光纖陀螺已逐漸取代了傳統(tǒng)機械式陀螺及激光陀螺。其中干涉式光纖陀螺發(fā)展的最為成熟，但傳統(tǒng)干涉式光纖陀螺結(jié)構(gòu)上的固有缺陷使得其性能無法進一步提高。因此一種基于Mach-Zehnder干涉原理的新型干涉式光纖陀螺—M-Z結(jié)構(gòu)光纖陀螺被提了出來，本文即是針對這種新型光纖陀螺進行研究。
　　文章首先分析了新型M-Z結(jié)構(gòu)光纖陀螺的基本工作原理，推出了相位差與轉(zhuǎn)動角速度的關(guān)系，從理論上證明了將Sagnac效應(yīng)和Mach-Ze

2、hnder干涉原理相結(jié)合以感測轉(zhuǎn)動角速度方法的可行性。與傳統(tǒng)干涉式光纖陀螺不同，M-Z結(jié)構(gòu)光纖陀螺采用分離光路、前向傳輸，避免了后向散射、反射光帶來的相干噪聲以及光學Kerr效應(yīng)等，從而提高了光功率利用率。但同時分離光路所帶來的臂長差問題將會對M-Z結(jié)構(gòu)光纖陀螺的性能造成影響。
　　文章對影響M-Z結(jié)構(gòu)光纖陀螺系統(tǒng)的因素作了大量的理論分析。與傳統(tǒng)干涉式光纖陀螺相同的是提高光源穩(wěn)定性及溫度穩(wěn)定性、較大的譜寬、采用保偏光纖及對輸出光進

3、行消偏、增加繞制線圈的光纖長度等都可以提高陀螺的性能；不同的是臂長差的存在會影響到上述因素，因此如果要向更高精度的陀螺發(fā)展的話，盡可能的控制臂長差就將成為關(guān)鍵所在。
　　基于上述分析并考慮到M-Z結(jié)構(gòu)光纖陀螺是基于中低精度的光纖陀螺，文章對構(gòu)成陀螺系統(tǒng)的三大單元（光源、光纖傳感線圈、光探測器）進行了實際硬件設(shè)計和制作以及相關(guān)參數(shù)測量；用制作的硬件搭建了光纖陀螺實驗平臺并對實驗現(xiàn)象進行了觀察和分析，驗證了M-Z結(jié)構(gòu)光纖陀螺系統(tǒng)感測轉(zhuǎn)