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宽频激光驱动的保偏空芯光纤陀螺仪

DOI:10.1109/JLT.2019.2949231 期刊:Journal of Lightwave Technology 出版年份:2019 更新时间:2025-09-11 14:15:04
摘要: 演示了一种采用250米四极绕制保偏空心光纤(HCF)线圈、通过展宽激光器进行询问的先进光纤陀螺仪(FOG)。该光纤线圈直接连接多功能集成光学芯片(MIOC)以降低不稳定性和反射。该HCF FOG首次采用宽带光源驱动,测得角随机游走(ARW)为2.12微弧度/√赫兹,漂移量为0.375微弧度——该漂移量比以往任何HCF FOG报告值低3.4倍。通过可调谐窄线宽激光器驱动测量HCF FOG的损耗和ARW随波长变化关系,发现HCF支持密集的高散射表面模谱系(约70个模/纳米)。采用22.5GHz展宽激光源询问时,HCF FOG的ARW为6微弧度/√赫兹,该数值很可能受限于与高散射表面模耦合产生的背向散射。展宽激光器驱动下的HCF FOG漂移量为0.88微弧度,该漂移受偏振耦合限制,验证了光纤供应商提供的该光纤保持参数(10^-3 m^-1)。
作者: Therice A. Morris,Michel J.F. Digonnet
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研究概述 实验方案 设备清单

研究一种下一代中空芯光纤陀螺仪(FOG)的性能,该陀螺仪通过采用保偏中空芯光纤(HCF)、将HCF线圈的尾纤直接连接至多功能集成光学芯片(MIOC)的输出端,并利用展宽激光器对HCF FOG进行询问,从而推进了技术前沿。

本出版物描述了下一代中空芯光纤陀螺仪的性能表现,该陀螺仪通过采用保偏中空芯光纤、将中空芯光纤线圈尾纤直接连接至多路集成光学芯片输出端,并采用展宽激光器进行信号检测,从而推进了技术前沿。当由超窄线宽光源驱动时,该中空芯光纤陀螺仪的角随机游走为2.12微弧度/√赫兹(受限于过剩噪声),漂移量为0.38微弧度——较先前报道的中空芯光纤陀螺仪提升3.4倍。当采用展宽激光器驱动时,其角随机游走为6微弧度/√赫兹,漂移量为0.88微弧度。该漂移量受限于偏振耦合现象,并验证了光纤供应商提供的该光纤保持参数(10^-3米^-1)。通过测量窄线宽激光器驱动下的中空芯光纤陀螺仪损耗谱和角随机游走谱发现:中空芯光纤支持密集的高散射表面模式频谱(约70个模式/纳米)。

展宽激光驱动的空芯光纤光纤陀螺的ARW极有可能受限于与高散射表面模式耦合所介导的背向散射。漂移则受限于偏振耦合。与表面模式的耦合会随弯曲半径减小而显著增强。

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