基于Sagnac干涉仪的波长检测方法研究

1144766066 · 发表于 2022-4-11 13:54:23

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雅宝题库解析：
光纤陀螺是一种基于Sagnac 效应的新型角速度传感器，具有全固态结构、动态范围宽、精度高、成本低、重量轻、寿命长、可靠性高等优点，在许多领域具有广泛的应用前景，是当今国内外研究的热点。零偏稳定性和标度因数稳定性是光纤陀螺两个最重要的指标，而光纤陀螺的标度因数与光波长有关，提高光纤陀螺的标度因数稳定性必须提高光波长的稳定性。精确测量宽谱光平均波长以及准确评价光纤陀螺宽谱光源平均波长的稳定性对研制高精度光纤陀螺具有重要意义。宽谱光源平均波长的测量都是用光谱仪实现的，目前光谱仪测量宽谱光源波长精度最高达到0.01nm，难以满足高精度光纤陀螺的波长测量要求。而且光谱仪价格昂贵，体积较大笨重，实时性差，难以进行系统集成，迫切需要研制经济、便携、可集成、可在线测量的高精度宽谱光波长测量仪器。本文采用了基于全保偏光纤Sagnac 干涉仪的宽谱光平均波长检测方案，计算了系统的理论精度，设计了新的信号检测方法，搭建了实验系统以及研究了Y 波导的温度敏感性。全文重点分析并阐述了以下题目：（1）在充分调研目前光波长测量的技术方案和仪器产品后，着重分析了宽谱光平均波长的检测原理与方法，选取了一种基于全保偏光纤Sagnac 干涉仪的宽谱光平均波长检测方案。（2）针对基于全保偏光纤Sagnac 干涉仪的宽谱光平均波长检测方案，分析该系统的误差源，计算误差大小，关注主要误差，阐述抑制措施。根据误差传递函数计算该检测方案的极限理论精度。（3）完善了检测方案，设计新的信号检测方法，基于FPGA 为核心的信号检测电路实现敏感宽谱光平均波长变化的四态方波偏置调制与阶梯波闭环反馈相结合的双数字闭环控制系统。（4）完成了实验系统的搭建，利用光谱仪对该实验系统的参数进行标定，并进行宽谱光源平均波长测量实验，结果表明该系统能够实现宽谱光平均波长的检测，对波长稳定性的测量精度优于光谱仪，约为0.005nm。针对Y 波导调制器温度敏感性对该检测系统的重要影响，采取了相关的温度补偿方法，并设计实施温度控制实验，最终提高了该系统对宽谱光平均波长稳定性的检测精度。

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