光纤陀螺与高科技战争-第三讲

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1、光纤陀螺与高科技战争哈尔滨工程大学自动化学院导航技术与设备研究所第二章光纤陀螺的发展与现状2.1国外发展及现状光纤陀螺与高科技战争2.2国内发展及现状2.3光纤陀螺的发展趋势2.4光纤陀螺对国防的重要意义光纤陀螺与高科技战争2.3光纤陀螺的发展趋势1、光纤陀螺调制解调技术⑴开环检测方案光纤陀螺与高科技战争2.3光纤陀螺技术的发展⑵闭环检测方案采用声光调制器的闭环结构光纤陀螺与高科技战争采用集成光学器件的数字闭环技术光纤陀螺与高科技战争2、光纤陀螺建模技术光路模型控制电路数学模型温度补偿模型光纤陀螺与高科技战争3、光纤陀螺的噪声处理技术

2、光纤陀螺系统中包含了各种噪声，主要来源于光路和电路光路噪声光源：波长、功率耦合器：分光比Y波导：分光比、调制非线性光纤环：偏振耦合光电探测器：热噪声光纤陀螺与高科技战争电路噪声前置放大器：热噪声模数转换器：量化噪声数模转换：量化噪声电路串扰光纤陀螺与高科技战争噪声处理技术软件降噪技术电路降噪技术光纤陀螺与高科技战争软件降噪技术软件实现的数字滤波器自适应滤波器FIRIIR光纤陀螺与高科技战争硬件降噪技术模拟滤波器光路和电路配置方案光纤陀螺与高科技战争硬件降噪技术光纤陀螺与高科技战争4、光纤陀螺小型化技术光源共享技术光源、光电探测技术三轴

3、共用一个光源，调制器、分束器和探测器集成模块光纤陀螺与高科技战争2.4光纤陀螺对国防的重要意义?光纤陀螺对国防的有哪些重要意义呢？第三章光纤陀螺原理与关键技术3.1光纤陀螺的工作原理光纤陀螺与高科技战争3.2光纤陀螺的种类3.3光纤陀螺的关键技术3.4光纤陀螺的性能参数3.1光纤陀螺的工作原理光纤陀螺与高科技战争光纤光纤(Opticfiber)是光导纤维的简称利用光的全反射原理将光波能量约束在其界面内纤的基本特性包括结构特性、光学特性、传输特性和环境特性。光纤陀螺与高科技战争光纤⑴光纤的结构光纤陀螺与高科技战争光纤⑵光纤的分类按光纤横

4、截面上的折射率分布分类均匀光纤非均匀光纤(阶跃型光纤)(梯度型光纤)光纤陀螺与高科技战争光纤⑵光纤的分类光纤陀螺与高科技战争光纤⑵光纤的分类按光纤的输出总模数分类单模光纤:理论上只传输一种模式多模光纤：可传输多种模式纤芯直径:4～10纤芯直径:50～75光纤陀螺与高科技战争光纤⑵光纤的分类按光纤的材料成分分类石英光纤塑料包层石英纤芯多组分玻璃纤维纤芯全塑光纤光纤陀螺与高科技战争光纤⑵光纤的分类按工作波长分类短波长光纤长波长光纤光纤陀螺与高科技战争光纤⑶光纤的导光原理分析光纤导光原理的方法射线法波动理论法光线是一条几何直线光线是一条电磁

5、波光纤陀螺与高科技战争光纤⑶光纤的导光原理数值孔径NA光纤的光学参数相对折射率差Δ光纤陀螺与高科技战争相对折射率差Δ对于阶跃型光纤，假设是包层折射率，是纤芯折射率，且＞，和的差值大小直接影响光纤的性能。故引入相对折射率差Δ表示其相差程度：对于通信光纤，≈，上式简化成为对于渐变型光纤，若轴心处（r=0）的折射率为,则相对折射率差定义为光纤陀螺与高科技战争数值孔径NA对于阶跃型光纤，当光线在纤芯与包层界面上发生全反射时，光波在纤芯中传播轨迹为折线，相应的端面入射角记为光纤波导的孔径角（或端面临界角）。即只有光纤端面入射角大于的光线才能在光

6、纤中传播，故光纤的受光区域是一个圆锥形区域，圆锥半锥角的最大值就等于。为表示光纤的集光能力大小，定义光纤波导孔径角的正弦值为光纤的数值孔径（NA），即：光纤陀螺与高科技战争由于，上式简化成为可见，光纤的数值孔径与纤芯与包层直径无关，只与两者的相对折射率差有关。若纤芯和包层的折射率差越大，NA值就越大，即光纤的集光能力就越强。对于阶跃型光纤，由于纤芯折射率均匀分布，纤芯端面各点的数值孔径都相同，即各点收光能力相同。对于渐变型光纤，纤芯折射率分布不均匀，光线在其端面不同点入射，光纤的收光能力不同，因此渐变型光纤数值孔径定义为：光纤陀螺与高

7、科技战争①光在介质分界面的全反射光纤陀螺与高科技战争②光在光纤中的传播1)子午光线通过纤芯的轴线OO’可以做很多个平面．这些平面称为子午面。子午面上与轴线相交的光射线，称为子午光线，简称子午线。光纤陀螺与高科技战争②光在光纤中的传播空气折射率为纤芯折射率为包层折射率为入射角为全反射临界角光纤陀螺与高科技战争光纤陀螺与高科技战争2)斜射光线通过纤芯的轴线OO’可以做很多个平面．这些平面称为子午面。子午面上与轴线相交的光射线，称为子午光线，简称子午线。光纤陀螺与高科技战争⑷光纤的损耗损耗计算公式：光纤陀螺与高科技战争⑷光纤的损耗光纤的吸收

8、损耗本征吸收损耗杂质吸收损耗原子吸收损耗光纤陀螺与高科技战争⑷光纤的损耗光纤的散射损耗瑞利(Rayleigh)散射原子吸收损耗光纤陀螺与高科技战争⑷光纤的损耗光纤的弯曲损耗空间滤波模式泄漏损耗模式耦合光纤陀螺与高科技战争