布里渊光纤陀螺谐振腔及锁定效应的研究

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文布里渊光纤陀螺谐振腔及锁定效应的研究姓名：何周申请学位级别：硕士专业：导航、制导与控制指导教师：李绪友20090301哈尔滨丁程大学硕十学位论文摘要布里渊光纤陀螺作为第三代光纤陀螺，代表了光纤陀螺高精度和小型化的发展方向，它具有小型化和直接频率读出的优势，更适用于捷联惯导系统，目前在国际上只处于理论研究阶段。本文首先针对布里渊光纤陀螺的几个基础问题，如布里渊光纤陀螺的工作原理、布里渊光纤陀螺谐振腔内偏振态稳定性及阂值光功率的研究、布里渊光纤陀螺谐振腔的研究与设计、锁定现象的

2、成因及其抑制方法研究等。本课题的具体研究内容如下：本文首先介绍了受激布里渊光纤陀螺的工作原理，在分析介绍Sagnac效应的基础上，重点分析了光纤中的受激布里渊散射效应和布里渊光纤陀螺拍频的产生机理。其次，对布里渊光纤陀螺敏感环中的偏振态稳定性和阈值光功率进行了研究，理论上推导研究了在敏感环熔接点进行偏振主轴旋转不同角度时泵浦光和受激布里渊光的谐振稳定性；分析推导了折射率呈阶跃均匀保偏光纤和折射率呈平方均匀保偏光纤的布里渊散射阈值与光纤长度和光纤纤芯半径的关系，并实验测试了布里渊光纤陀螺谐振腔的阈值。

3、第三，对布里渊光纤陀螺谐振腔进行了研究与设计。布里渊谐振腔是布里渊光纤陀螺的核心，首先研究了光纤谐振腔的基本结构和原理，然后对谐振腔内的光强进行了分析和研究，最后设计了布里渊光纤谐振腔，并对谐振腔特性进行了测试。最后，研究了布里渊光纤陀螺的锁定效应，先分析了布里渊光纤陀螺的锁定效应及其成因，然后建立了考虑存在锁定效应的拍频公式和输入输出表达式，并对抑制锁定效应的偏频法和推拉式相位调制法作了详细的研究，最后提出了四频差动方案，并分析了其抑制锁定效应的原理和优点。关键词：受激布里渊；谐振腔；阈值；锁定效

4、应哈尔滨下程大学硕士学位论文ABSTRACTAsthethirdgenerationfiber-opticgyroscope，Brillouinfiber-opticgyroscope(B．FOG)isonbehalfofthedevelopmentdirectionoffiberopticgyroscopewithhighprecisionandminiaturization．Becauseithastheadvantagesofsmallsizeandfrequencydirectreadout

5、，SOitismoreapplicabletothestrap-downinertialnavigationsystem，butintheinternationalthereisonlyresearchintheoreticalstage．ThisarticlefirstresearchesthebasicissuesinB．FOGsuchastheB-FOGworkingprincipleisanalyzed，theB—FOGfiberringresonatorisresearchedanddes

6、igned，thestudyonB．FOGthresholdpowerandthecauseofthelock—inphenomenon，thenthesuppressionmethodsoflock—inphenomenonareproposed．IIldetailstudiesasfollows：Firstly,theB—FOGworkingprincipleisanalyzedindepth．BasedontheanalysisofSagnaceffect，StimulatedBrilloui

7、nscatteringeffectintheopticalfibersisdetailedanalyzed,andthebeatfrequencymechanismofBrillouinfiber-opticgyroisinvestigated．Secondly，theopticalpowerthresholdandpolarizationstabilityinB-FOGareanalyzed．Theoreticallystudiedatthestabilityofpumpedlightandsti

8、mulatedBrillouinlightwhenpolarizationspindlerotatingatadifferentangle，andtheformulasbetweenthresholdwithfiberopticallengthandradiusofsteprefractiveindexandsquarerefractiveindexpolarizationmaintainingfiberispresented，andtheBrillouinfiber