 |
Схемы контроля длины волны
|
|
|
|
Среди проблем, которые предстоит решить для получения высокоскоростного волоконного гироскопа, контроль длины волны является последней, которую необходимо решить, и публикаций на эту тему не очень много по сравнению с общей литературы по ВОГ. Нет окончательного ответа для решения этой проблемы, в противоположность проблемам оптической архитектуры с взаимностью, те различные паразитические шумы и дрейфы с широкополосными источниками или те схемы обработки сигнала с модуляцией смещения и обратной связи обнуления фазы. Это скорее больше инженерные проблемы, решения которых обычно сохраняют в тайне, чем чем проблемы основного теоретического анализа, которые могут быть опубликованы.
Тем не менее, некоторые дизайн концепции был описан, тот же прямой контроль линейного среднего значения, сложный для коэффициента масштабирования гироскопа. Фактически является нежелательным измерение по всему спектру и расчет этого усреднения. Контроль был изобретен предложением прямого измерения средней длины волны.
Помимо регулирования температуры для стабилизации спектра источника простой подход состоит в использовании узкого оптического фильтра в передней части выхода детектора. Поскольку поведение каждой длины волны выбросов независимо, этот подход эквивалентен использованию источника со спектром, равным спектру выбросов передачи фильтра. Если предположить, что упоминаемый фильтр имеет стабильную передачу, стабильность фактического спектра повышается с коэффициентом, равным отношению площадей ρ f между шириной спектра источника и результатом срабатывания фильтра (Рисунок 8.18). Интерферирующий фильтр, например, может быть как узким –5 нм, хотя суперлюминесцентные диоды с типичной шириной 15 нм, т.е. ρ f ≈ 3. Это дает десятикратное повышение стабильности фактической средней длины волны. Тем не менее, имеются помехи детектирования мощности, снижающие коэффициент ρ f. Это ухудшает теоретическое соотношение сигнал-шум только на 
.
|
|
|
| Спектр |
| Фильтр |
| Рисунок 8.18. Фильтрация нестабильного широкого спектра с более узким опорным фильтром |
| I(σ) |
Некоторые другие подходы управления длиной волны света связаны с ответвлением на входе от источника разделителем. Использование дополнительного узкополосного источника [18] было предложено для стабилизации разности хода 
управлением интегрального номера m интерферометра, с длиной волны 
и корректировка ширины спектра для разности хода стабилизированного интерферометра другим интегральным номером m' для средней длины волны 
широкополосного источника:
Этот метод является очень точным с лабораторными установками, но трудно сделать компактный контрольное устройство для практического применения. Кроме того, обратите внимание, что он измеряет среднюю длину волны на 
полосе, которая, как мы уже видели, может немного отличаться от полосы первого порядка, фактически используемой в гироскопе, если спектр асимметричный.
Другую схему, которая выглядит более практичной, это схема использования миниатюрных решеток спектрометра для пространственного распространения источника спектра [19]. Два детектора с противоположной полярностью соединяются непосредственно, обеспечивая линейную среднюю длину волны, потому что они имеют дополнительную треугольную рамку, которая симулирует продукт с линейной функцией.
В любом случае, все эти схемы требуют очень стабильного опорного сигнала: стабильный опорный фильтр, стабильная опорная длина волны, стабильный опорный спектрометр. Стабильность, лучше, чем 10 млн–1 в реальных условиях эксплуатации является трудной, но разумной инженерной целью.
|
|
|
Обратите внимание, что есть еще одна интересная возможность пользования дисперсии распространения в волокне. Групповое время переноса τ g через катушку имеет зависимость длины волны (см. раздел 3.2.3 и приложение 1), и вариации этого времени переноса могут быть обнаружены с точностью измерения основной (или собственной) частоты fp катушки с использованием волн прямоугольной модуляции асимметричного кратковременного цикла [17] (см. раздел 3.2.3). Однако такой метод не работает на 1,3 мкм, где кремнезем показывает нулевую дисперсию, и это также требует использования опорного фильтра для различения вариаций времени переноса благодаря сильной зависимости длины волны от температуры.
Аналогичные зависимости времени переноса могут быть получены смещением частоты по схеме обратной связи, [20]; но, как мы уже видели, этот подход не обеспечивает очень хорошие показатели, потому что он разрушает взаимности интерферометра (см. раздел 8.2.1).
Ссылки
[1] Дэвис, л. i. и S. Иезекииль. "Методы ограничения дробового шума инерциального измерения вращения с помощью подавляющего повороты волоконного интерферометра Саньяка,"SPIE труды, том 157, 1978, стр. 131-136 (SPiE MS 8, стр. 138-143).
[2| Кахилл, р. ф. и. Udd, «Обнуляющий фазу волоконный оптиколазерный гироскоп.» Oplics письма, том 4, 1979, pp. 93-95 (MS SPIE 8, pp. 152-154).
[3] Дэвис, х. л. и S. Иезекииль, "Закрытая петля, низкий шум волоконно оптического датчика поворота" оптика письма, том 6, 1982, pp. 505-507 (MS SPIE 8, стр. 186-188).
[4] Лефевр, х. C, S. Vatoux, м. Papuchon и C. Puech, "Интегральная оптика: практическое решение для волоконно оптического гироскопа" SPIE труды, том 719, 1986, pp. 101-112 (MS SPIE 8, стр. 562-573).
[5] Оше, в., "Волоконно Oптический гироскоп – устройство для только лабораторного использования?" SPIE труды, том 719, 1986, pp. 28-34.
[6] Shimizii, х. р. Ишикава и р. каэдэ, "Интегрально-оптический модулятор частоты для волоконно оптического гироскопа, «электроника письма, Vol. 22, 1986, pp. 334-335.
[7] Михал, р. х., е. Udd и ю. п. Theriault, "Производные волоконные датчики на основе обнуления фазы оптического гироскопа" SPIE труды, том 719, 1986 г. стр. 150-154.
[8] Ким, б. и. и н. д. шоу, "Открытие фазово модулированного подхода к волоконно оптическому гироскопу с линенейным коэффициентом масштабирования" оптика письма, том 9, 1984. pp. 375-377 (SPIE MS 8. pp. 393-395).
|
|
|
[9] Лефевр, х. C, ф. Graindorge, х.-д. Arditty, с. Vatoux и м. Papuchon, "Двойной закрытый цикл гибридного волоконного гироскопа с помощью цифрового ступенчатого сигнала. Proceedings of ФУСШ 3 / 85. Сан-Диего. OSA/1ЕЕЕ, Postdeadline бумага 7, 1985 (SPIE MS 8, pp. 444-447).
[10] Кей, C. J., "Геродиновый модулятор в волоконно оптическом гироскопе" НВО материалы. Встречи J--оптоэлектроника, Vol. 132, 1985. pp. 259-264 (MS SPiE 8, стр. 448-453).
[11] Elberg, а. и. г. Шиффнер, "Закрытая петля волоконно оптического гироскопа с пилообразной обратной связью модуляции фазы" оптика Leiters, том 10, 1985, стр. 300-302 (MS SPIE 8, стр. 396-398).
[12] Курокава, а., K. Kajiwara, н. Usui, ю. Hayakawa, м. Харуна и х. Nishihara, "Оценка пилообразного генератора в закрытом цикле волоконно оптического гироскопа." Труды ФУСШ 6Г89. Париж, Springer материалы по физике. Том 44, 1989, pp. 107-114.
[13] Лефевр, х. C, Дж. Я *. BetCini, с. Vatoux и м. Papuchon, "Прогресс в оптических волоконных гироскопах, использующих интегральную оптику" AGARD-НАТО материалы, Vol. CPP-383. 1985 г. стр. 9A1-9A3 (SPIE MS 8, стр. 216-277).
[14] Arditty, н. д.. П. Graindorge, х. С Лефевр, п. Мартин, ж. Monsse и п. Симонпьетри, "Волоконно-оптический гироскоп с полностью цифровой обработкой" Proceedings of ФУСШ 6 / ' 89. Париж, Springer Verlag порядок работы в физике, том 44, 1989, pp. 131-136.
[15] Мартин Лефевр, х. Ар, п., ж. Morisse, п. Симонпьетри, п. Vivenot и н. я. Arditty, "Широкий динамический диапазон волоконного гироскопа с полной цифровой обработкой," SPIE труды, том 1367, 1990, pp. 72-80.
[16] Audi, в., м. Освальд и д. Рупперт, "Развитие применения волоконно оптического гироскопа" материалы симпозиума гироскоп технологии, DGON, Stuttgan, 1987, pp. 3.0-3.19.
[17] Лефевр, С х., ' Комментарии о волоконно оптическом гироскопе, "SPIE труды, том 838. 1987, pp. 86-97 (SPIE MS 8, стр. 56-67).
[18] Chou, х. и S. Иезекииль, "Стабилизация длины волны широкополосного полупроводникового источника света". Оптика письма, том 10, 1985, pp. 612-614 (SPIE MS-8).
[19] Schuma, р. ф. и К. М. Killian, "Суперлюминесцентный диод (СЛД) контроля длины волны в высокопроизводительных волоконно оптических гироскопах". SPIE труды, том 719, 1986. pp. 192-193 (SPIE MS8).
[20] Udd, е. и р. ф. Кахилл, "От полевой концепции: развитие волоконно оптического гироскопа в Макдоннелл Дуглас" SPIE труды, том 719, 1986, pp. 17-23.
Глава 9. Технология И-ВОГ
|
|
|
