【摘 要】
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光纤陀螺作为全固态惯性仪表,具有寿命长、可靠性高和空间环境适应性好等显著优点,目前光纤陀螺广泛应用在武器和航天系统中。现阶段国内高精度光纤陀螺技术已经取得了较大进展,但仍存在较多技术点尚未完全突破,其中温度环境下的光纤陀螺零偏漂移问题是持续研究的重点和热点。多功能集成光学器件作为高精度光纤陀螺的核心器件,其关键性能参数随温度的变化会导致光纤陀螺的零偏漂移。因此本文对多功能集成光学器件的光学、电学参
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光纤陀螺作为全固态惯性仪表,具有寿命长、可靠性高和空间环境适应性好等显著优点,目前光纤陀螺广泛应用在武器和航天系统中。现阶段国内高精度光纤陀螺技术已经取得了较大进展,但仍存在较多技术点尚未完全突破,其中温度环境下的光纤陀螺零偏漂移问题是持续研究的重点和热点。多功能集成光学器件作为高精度光纤陀螺的核心器件,其关键性能参数随温度的变化会导致光纤陀螺的零偏漂移。因此本文对多功能集成光学器件的光学、电学参数的温度特性及其对光纤陀螺零偏漂移的影响开展了研究,主要研究内容如下:1.通过对多功能集成光学器件光学参数温度特性的研究,分别建立了光谱稳定性、偏振串音、插入损耗及分光比四种光学参数与光纤陀螺零偏漂移的数学模型,并仿真分析了光学参数温度特性对光纤陀螺零偏漂移的影响,其中重点研究了全温下偏振串音的变化情况及其对光纤陀螺零偏漂移的影响,提出了对准工艺和结构的改进措施,有效减小了全温下偏振串音及其产生的光纤陀螺零偏漂移。2.通过对多功能集成光学器件电学参数温度特性的研究,分别建立了残余强度调制、半波电压、Li Nb O3晶体的热电效应及波形斜度与光纤陀螺零偏漂移的数学模型,并仿真分析了温度环境下多功能集成光学器件的电学参数变化对光纤陀螺零偏漂移的影响,其中重点对波形斜度全温下变化及其对光纤陀螺零偏漂移的影响进行研究,提出了电极优化措施,有效减小了波形斜度及其产生的光纤陀螺零偏漂移。3.建立了多功能集成光学器件参数温度性能与光纤陀螺零偏漂移的数学模型。通过最小二乘法对各参数的温度数据进行拟合计算,采用多项式建模法对光纤陀螺温度零偏漂移综合的数学模型进行仿真验证。得到了多功能集成光学器件引起光纤陀螺温度零偏漂移的仿真曲线,仿真结果与光纤陀螺全温试验实际数据相一致,验证了理论分析的准确性。4.测量全温下多功能集成光学器件改进前后的参数变化,其中偏振串音最大值由-25d B减小到-30d B,波形斜度由1%左右减小到0.25%以内,同时,测量全温下多功能集成光学器件改进前后的光纤陀螺零偏漂移的变化,试验结果表明,在温度为-40℃～60℃的条件下,由多功能集成光学器件光学、电学参数变化引起的光纤陀螺零偏漂移从0.02°/h左右减小到0.003°/h以内,提高一个数量级左右。
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