|
|
题目：
雅宝题库答案：
****此区域为收费内容**** 需支付 1 知识币后可查看，1币=0.01元查看答案
雅宝题库解析：
微小型和高精度是惯性器件的重要发展方向。针对惯性器件在航空、航天、航海等军用领域及一般民用领域的重大需求及特殊应用领域的体积限制，惯性器件的微小型化上升到越来越重要的地位。集成光学陀螺凭借其单片集成、批量化生产和低成本的突出优势，成为目前研究的热点。根据美国Draper实验室2008年报，其短期目标为战术级0.01º/h~1º/h，远期目标为导航级0.01º/h~0.001º/h，到2020年将和MEMS陀螺一起占据中低精度陀螺应用领域。因此开展集成光学陀螺的研究具有重要意义。本论文依托于“十一五”部级某纵向课题，以谐振式集成光学陀螺的关键部件—波导谐振腔的研究为主线，结合导波光学、材料学、工艺学和全矢量光束传播理论及信号处理理论，立足于理论研究、仿真分析及实验验证，分别研究了谐振式集成光学陀螺谐振腔的光束传播机理和光学误差源的产生、扰动机理。提出了低损耗保偏硅基波导谐振腔的设计方法，通过对谐振腔特征参数的优化提高了谐振清晰度和系统极限灵敏度，并通过信号调制及谐振腔结构的优化设计抑制瑞利背向散射光和偏振耦合引入的误差；设计并搭建集成光学陀螺原理样机，实现了陀螺效应的实验验证，最后实验测试了陀螺原理样机的性能，成功的验证了理论分析的正确性。论文开展的主要工作如下：1、研究谐振式集成光学陀螺的惯性敏感机理，提出了谐振式集成光学陀螺的光路整体方案，设计了陀螺系统的光路单元并分析了其输出信号特征。利用有限差分光束传播法（FD-BPM）和Matlab建模仿真计算法，建立了集成光学陀螺的核心角速度敏感部件—波导谐振腔的数学模型和理论分析方法，综合集成光学陀螺的光路噪声模型，形成了集成光学陀螺波导谐振腔的仿真设计平台，仿真计算了由光电转换散粒噪声决定的谐振式集成光学陀螺的理论极限灵敏度。2、研究波导谐振腔设计方法及性能优化途径。基于上述波导谐振腔的数学模型，分析优化了谐振腔内耦合器的分光比、光波导的模式传输条件、加工材料等关键因素，使谐振腔的理论清晰度和谐振深度达到最佳；优化了等离子增强型化学气相沉积（PECVD）与感应耦合等离子刻蚀（ICP）的硅基波导加工工艺，实现对硅基波导几何加工精度和表面粗糙度的精密控制，最大限度地降低光传输损耗，有效地抑制了硅基波导内部传输光的散射效应。加工制作了高清晰度的硅基二氧化硅波导谐振腔，并实验测试了谐振腔样片的特征参数。3、研究硅基波导谐振腔光波导内部介质不均匀性引起的瑞利背向散射噪声的产生机理。采用光束传播理论、多光束干涉理论及波导内部不均点等效的积分理论算法分析了谐振式集成光学陀螺中瑞利背向散射噪声的静态与动态特性；并采用频率偏移相位调制技术抑制波导谐振腔内瑞利背向散射噪声的影响，实验结果表明其陀螺样机精度跟同频载波调制相比从45.14 º/s提高到0.67 º/s。4、研究集成光学陀螺中输入光偏振态波动及偏振耦合误差对系统精度的影响。采用琼斯矩阵法对集成光学陀螺样机中的各个器件进行矩阵描述，分析了两本征偏振态（ESOP）串扰对系统精度的影响；理论分析了偏振噪声相关的三大因素（输入光的偏振态、波导保偏特性、温度波动）对光路输出信号的影响。在噪声抑制方面，采用LiNbO3起偏器精确控制输入光的偏振态，并通过优化设计波导截面结构改善波导的光束偏振保持能力，有效地降低了波导谐振腔中两本征偏振态（ESOP）的串扰，仿真结果表明陀螺性能从3.34o/s改善到0.011o/s。5、研究谐振式集成光学陀螺原理样机的系统方案，搭建了集成光学陀螺原理样机的研制，成功地验证了陀螺原理样机的陀螺效应，有效地证明了集成光学陀螺系统方案的实际可行性。最后对集成光学陀螺样机进行了静态、动态测试实验，样机实验测试结果为：零偏稳定性为0.67 º/s（1小时），标度因数0.91，非线性度为1.2%。 |
上一篇：数字式座舱压力控制系统故障模式分析下一篇：某飞翼无人机系统辨识建模
|
发表于 2022-5-22 11:20:23
中发现Ni：
中发现Ni：
中发现Ni：
中发现Ni：
中发现Ni：
中发现Ni：
QQ登录
