论文部分内容阅读
自从1980年THOMAS发现受激布里渊散射可用于转速测量以来,布里渊光纤陀螺得到了世界各国研究机构的广泛关注,这种新型光纤陀螺不需要像干涉式光纤陀螺那样使用数千米光纤绕制的光纤坏,也就省去了干涉式光纤陀螺制作过程中复杂的绕环工艺和温度控制系统,具有较高的理论检测精度和良好的稳定性,成为未来小型化光纤陀螺的一个重要的发展方向。布里渊光纤陀螺的本质是同腔布里渊光纤激光器,因此,如何研制出高性能、窄线宽、低噪声的布里渊光纤激光器,是布里渊光纤陀螺能否得到进一步发展的重中之重。本文主要对这两方面的问题进行深入研究。首先,对布里渊光纤激光器的线宽压缩现象进行研究,并在此基础上分析线宽压缩现象对布里渊光纤陀螺的影响。首先在单模光纤谐振腔的基础上通过对受激布里渊散射模型进行推导,建立了布里渊镜条件下的布里渊光纤激光器线宽压缩模型,通过对模型的近似计算确定了各光场之间的相位关系,最后线宽压缩现象进行了实验验证;在激光相干理论的基础上,采用光波场叠加的方法计算了布里渊光纤谐振腔的循环光强,详细分析了激光器光谱线宽对布里渊光纤谐振腔谐振特性的影响,并进一步分析了光谱线宽对谐振腔受激布里渊散射阈值和谐振腔灵敏度的影响,从而为布里渊光纤陀螺的优化设计提供了理论基础。其次,对布里渊光纤激光器的相对强度噪声进行了研究,在对布里渊光纤激光器中相对强度噪声的来源进行分析的基础上,然后通过经典的受激布里渊散射三波方程推导了激光器中相对强度噪声关于再注入率波动和泵浦波动之间的传递函数,随后继续研究了激光器稳频方案,将法布里波罗谐振腔中常用的PDH稳频技术加以改进应用到布里渊光纤激光器中,成功的实现了相对强度噪声的测量。最后,由于克尔效应为布里渊光纤陀螺的最大误差源,对克尔效应及其衍生现象进行了详细研究。针对一种新型光纤消除克尔效应方案,建立了基于带隙型光子晶体光纤的布里渊光纤陀螺克尔效应误差模型,通过数值计算和单模光纤方案进行比较,分析了在不同压强和不同填充物质时该方案的可行性;针对布里渊光纤陀螺较小的动态范围,设计了一种全新的动态范围增大方案并验证了其对陀螺检测精度的影响。