谐振式集成光学陀螺的解调特性及噪声对其影响

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1、分类号：密级：可公开UDC：编号：谐振式集成光学陀螺的解调特性及噪声对其影响TheDemodulationCharacteristicAndNoiseInfluenceOfResonatorIntegratedOpticalGyro学位授予单位及代码：长春理工大学（10186）工程领域名称及代码：光学（070207）研究方向：导波光学、光纤光学与集成光学申请学位级别：硕士指导教师：郭丽君讲师研究生：宁亮论文起止时间：2012.09—2015.3长春理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，《谐振式集成光学陀螺的解调特性及噪

2、声对其影响》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担作者签名：年月日长春理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕士学位论文全文数据库和CNKI系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅

3、和借阅。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：年月日导师签名：年月日摘要陀螺仪一种是用来测量物体旋转角速度的惯性传感器,并且广泛应用于航天和导航等领域。随着集成光学技术的发展，基于Sagnac效应的谐振式集成光学陀螺（ResonatorIntegratedOpticGyroscope，R-IOG）展现出了良好的发展前景。目前，基于硅基光波导的谐振式集成光学陀螺的调制方案较多，多数采用的是LiNbO3相位调制技术,由于调相检测方式引入了不同于硅基光

4、波导材料的LiNbO3相位调制器，不利于陀螺的集成化，因此激光器频率的调频检测方式是比较理想的一种检测技术。本文采用的是基于硅基光波导的激光频率调制检测技术。主要研究内容包括：（1）根据环形谐振腔的谐振特性推导了环形谐振腔频域内的传递函数，为在激光频率下解调特性的建模与仿真奠定了基础。（2）利用贝塞尔函数展开和光波场叠加的方法,分析了谐振式集成光学陀螺在激光频率调制光谱技术下,调频检测系统解调输出信号与谐振频率偏差之间的关系。根据解调输出信号的解析表达式,通过数值计算,分析了解调曲线的变化规律，结论是：调制系数M=10000时，解调特性最理想。（

5、3）分析R-IOG中的主要噪声对陀螺仪的影响及其抑制方法。主要分析陀螺内的背向散射噪声、偏振波动噪声和光学克尔效应对陀螺仪的影响。（4）采用激光器光谱频率调制技术，搭建了波导环形谐振腔的解调曲线检测系统，抑制偏振波动噪声后波导环形谐振器的谐振深度从0.7831增加到0.9537，精细度F从30.15增加到36.72。检测谐振腔的解调曲线并数值计算出并计算出动态范围是±32.04×10rad/s。关键词：谐振式集成光学陀螺激光频率调制技术解调特性ABSTRACTGyroscopeisakindofinertialsensorthatisusedto

6、measureobjectrotationangularvelocity,andwidelyusedinthefieldsofaerospace,navigationandsoon.Withthedevelopmentofintegratedopticstechnology,ResonatorIntegratedOpticGyroscope(R-IOG)showsgooddevelopmentprospects.Atpresent,themodulationschemesofresonatorintegratedopticgyrobasedonS

7、i-basedopticalwaveguidearemorethanothers,andtheirmostusedtheLiNbO3phasemodulationtechnology.DuetothephasedetectionmethodintroducesLiNbO3phasemodulatorwhichdifferentfromSi-basedopticalwaveguideandit’snotconducivetointegrationofgyroscopic.Laserfrequencymodulateddetectivemethodi

8、sanidealdetectivetechnology.Thisthesisadoptsthelaserfrequencymodulat