光纤陀螺：轴向磁敏感性理论与保偏光纤环的影响

本文主要探讨了光纤陀螺中的一种关键特性——几何轴向磁敏感性，特别是在保偏光纤环结构中的影响。光纤陀螺是一种利用光的干涉现象测量角速度的精密设备，其工作原理依赖于光在光纤中的传播。然而，外部磁场，特别是轴向磁场的存在，会导致法拉第效应，即在光纤中传播的正反两束光产生非互易的相位差，从而影响陀螺的精度。 文章首先指出，实验数据显示轴向磁敏感性相对于径向更为显著，这意味着轴向磁场对光纤陀螺性能的影响可能更严重。为了深入理解这一现象，研究人员采用耦合模方程和有限元分析法，对保偏光纤在轴向磁场作用下的几何效应进行了理论研究。他们特别关注了光纤在光纤环上螺旋缠绕时，由于光纤几何扭转引发的圆双折射现象，这是产生几何法拉第相位误差的主要根源。 通过数学推导，论文得到了保偏光纤陀螺在轴向磁场下产生的几何法拉第非互易相位差的具体表达式，这为优化陀螺设计提供了理论依据。研究还发现，随着光纤环的半径减小，轴向磁敏感性呈现出增强的趋势，这对实际应用中的磁场屏蔽和补偿策略提出了挑战。 该研究的关键词包括光纤光学、几何轴向磁敏感性、耦合模理论、光纤陀螺以及法拉第效应和光纤的几何扭转，这些都直接反映了研究的核心内容和技术细节。这项工作对于提高光纤陀螺在磁环境下的稳定性和准确性具有重要的理论价值和实践意义，对于光纤传感器和惯性导航系统的设计者来说，是一项不可或缺的参考资料。