sagnac光纤干涉仪误差分析.docx

略甬ft〉求乂摩HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY《光纤光学》大作业题目:sagnac光纤干涉仪误差分析学号:姓名:Sagnac光纤干涉仪最典型的应用是光纤陀螺,由于其具有灵敏度高体 、积小且无转动部分的优点,受到广泛的关注。在由同一光纤绕成的光纤圈中沿相反方向前进的两光波, 在外界因素作用下产生不同的相移。通过干涉效应进行检测,就是 sagnac光纤干涉仪的基本原理。它的误差来源主要有五个。一闭锁效应;二是互易性和偏振态;三是偏置和相位调制;四是光子噪声;五是寄生效应。下面逐个对其进行介绍。一、基本原理下图是sagnac光纤干涉仪的原理图。用一长为 L的光纤,绕成半径为R的光纤圈。从激光器1发出的激光束由分束镜分成两束, 分别从光纤两个端面输入,再从另一个端面输出。两输出光叠加后将产生干涉效应,此干涉光强由光电接收器2检测。当环形光路相对于惯性空间有一转动 时,(设垂直于环路平面),则对于顺、逆时针传播的光,将产生一非互易的光程差l4AC式中A:光路所包含面积;C:光在真空中的速度;。当环形光路是由N圈单模光纤组成时,对应顺,逆时针光程差为8NAc式中,是真空中的波长。误差来源1)闭锁效应由于激光介质的色散、模式牵引和反射镜等光学元件对光束的后向散射等原因,有源环形腔内正、反向行波的频率接近到一定程度时,将突然变成完全一样,即存在一个可能达到的最小频差X,—旦频差小于X,,有源环形腔内正、反向行波模对的频率将趋于完全相同上述现象即为激光陀螺进入锁区,此区域内输入转速不被敏感。缩小锁区、消除锁区及采用各种偏频方法克服锁区的影响是激光陀螺最为关键的技术。互易性和偏振态为精确测量,需使光路中沿相反方向行进的两束相干光, 只有因转动引起的非互易相移,而所有其他因素引起的相移都应互易。 这样所对应的相移才可抵消,一般是采取同光路、同模式、同偏振的三同措施。偏置和相位调制干涉仪所探测到的光功率为1Pd()P°(1cos)2式中,Po为输入的光功率; 为待测的非互易引起的相位差。可见对于慢转动(即小),检测灵敏度很低。为此,必须对检测信号加一个相位差偏置 b,其偏置量介于PD的最大值和最小值之间。“ 帧綸出」在Sagnac光纤陀螺中,各种噪声甚多,大大影响了信噪比 S/N,—次这是一个必须重视的问题,其中光子噪声属基本限制。噪声的大小与入射到探测器上的光功率有关。现按直流偏置计算其大小。在时间 T内探测器上收到的平均光子数为N亜2hv其标准偏差按泊松分布N。故相位噪声的根均方值为rms式中B1T为接收器带宽。5)寄生效应的影响(1)直接动态效应:作用与光线上的温度及机械应力,会引