谐振式光纤陀螺克尔效应误差抑制技术

"该文主要探讨了谐振式光纤陀螺(RFOG)中克尔效应(Kerr effect)对其性能的影响以及如何通过光强控制方案来抑制这种误差。作者建立了基于光纤克尔效应和Sagnac效应的RFOG零偏误差理论模型，分析了输出耦合器耦合比差异和谐振腔两臂长度差对陀螺零偏误差的贡献，并提出了结合RFOG结构设计的光强控制策略。经过四轮实验验证，该方案能显著降低零偏误差和提高光路零偏稳定性，从而提升了陀螺仪的性能。" 在光纤光学领域，谐振式光纤陀螺(RFOG)因其高精度和稳定性在导航、航天等领域有着广泛应用。然而，光纤中的克尔效应是一种非线性光学现象，当光在光纤中传播时，由于介质极化产生的二次非线性效应，会导致光波相位的改变，进而影响RFOG的测量精度，表现为零偏误差。Sagnac效应是RFOG工作的基础，它利用光在顺时针和逆时针方向传播时相位差的变化来检测旋转。 文中作者深入研究了克尔效应与Sagnac效应的相互作用，建立了理论模型，分析了输出耦合器在顺、逆时针光路中的耦合比例不一致以及谐振腔两臂长度差异对零偏误差的影响。这两个因素会导致光强分布不均匀，进一步加剧克尔效应引起的误差。 为了抑制这种误差，作者提出了一种光强控制方案，该方案是针对RFOG的结构特点设计的，旨在通过动态调整光强分布，使得谐振腔内的光强保持相对平衡，从而减少由克尔效应导致的相位变化。实验结果显示，应用此方案后，RFOG的零偏误差从0.150(°)/s降低到了0.017(°)/s，光路零偏稳定性从1300(°)/h提升至140(°)/h，这表明陀螺仪的性能有了近一个数量级的提升。 关键词如“动态反馈”表明，这种光强控制可能是通过实时监测并反馈光强变化来实现的，以确保系统的稳定性。此外，“光强控制”强调了对光纤内部光强度管理的重要性，这是克服克尔效应的关键。 这篇研究不仅揭示了光纤克尔效应对RFOG性能的影响，还提出了一种有效的控制策略，为提高谐振式光纤陀螺的精度和稳定性提供了新的途径。这项工作对于推动光纤陀螺技术的发展，尤其是在高精度导航和测量系统中具有重要意义。