光源强度噪声对闭环光纤陀螺性能影响分析

"光源强度噪声对闭环光纤陀螺输出的影响 (2013年)，作者：刘志琴，王新龙" 光纤陀螺(Fiber Optic Gyroscope, FOG)是现代惯性导航系统中的关键元件，它利用光的干涉原理来检测物体旋转。在2013年的一篇论文中，作者深入研究了光源强度噪声如何影响闭环光纤陀螺的性能，特别是对输出灵敏度和精度的影响。闭环光纤陀螺通过反馈机制可以提高其稳定性和抗干扰能力，但光源的强度噪声仍然是一个不容忽视的因素。 首先，文章建立了一个闭环光纤陀螺的光路数学模型，该模型能够描述光功率与陀螺灵敏度之间的相互作用。在光纤陀螺的工作过程中，光源的光功率直接影响到探测信号的质量，从而影响到陀螺的灵敏度。光功率越高，理论上陀螺的灵敏度也应该越高，因为更多的光能量可以提供更精确的干涉测量。 其次，论文引入了检测信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)和陀螺等效噪声相位差这两个概念，用于量化光源强度噪声对极限灵敏度的影响。光源强度噪声会引入额外的相位噪声，这会降低检测信号的质量，限制陀螺的最高灵敏度。当光功率超过一定阈值时，由于噪声的影响，陀螺的极限灵敏度将不再显著增加，甚至可能出现饱和现象。 通过建立的Simulink仿真模型，作者进一步定量分析了光源强度噪声对闭环光纤陀螺输出的影响。结果显示，当光功率超过十几微瓦时，由于光源强度噪声的存在，陀螺的极限灵敏度接近饱和，达到0.04(°)/h。这一数值对于要求高精度的陀螺应用来说是不理想的，因为它意味着陀螺在跟踪输入角速度时会有较大的误差波动。噪声强度越大，这种误差波动也越大，从而影响陀螺的跟踪性能。 光源强度噪声是闭环光纤陀螺性能优化中需要重点关注的问题。为了实现高精度的导航和测量，必须控制和减少光源的强度噪声，优化光路设计，以及采用更高级的噪声抑制技术。此外，选择合适的光源参数，如光源谱宽，也是确保陀螺稳定性和精度的关键。通过这些措施，可以提升闭环光纤陀螺的性能，使其满足高精度惯导系统的需求。