光纤陀螺技术及发展研究.pdfVIP

2010年 9月第 3期 导 航 ·59· 光纤陀螺技术及发展研究 王海波 (大连海军舰艇学院，116018) 摘 要：介绍了光纤陀螺的基本原理、分类及其特点，阐述 了国内外发展现状，并对今后的 发展趋势进行了预测。 关键词：光纤陀螺；导航；现状 自从 1976年首次提出光纤陀螺的概念以来，其 显著的优点和诱人的前景引起了人们极大的重视和 强烈的兴趣 。世界许多国家先后投人了巨大的人力 和物力进行理论研究和实用化开发工作，并取得了 令人瞩目的成就。和其它陀螺相 比，光纤陀螺具有 许多优点：无机械旋转部件，不存在磨损 问题，具 有较长的使用寿命；零部件少，具有较强的耐冲击 和抗加速运动的能力；无需超高精度光学加工和高 图 1光纤 陀螺原理 图 性能气体密封，制造成本低；根据使用对象的要求， 具有高、中、低不同精度的产品；具有较宽的动态 相位差可表示为： 范围；重量轻，体积小。广泛应用于航天、航海 以 A0=4,rcLRf2／cA (2) 及陆地的定位、姿态控制、惯性导航和惯性制导等 领域。 式中，三、 、c、2分别表示光纤圈的长度、光纤圈 半径、光速和光波波长 。这样便可通过检测相位差 1光纤陀螺的基本原理 AO来获得角速度 的值，这就是光纤陀螺的基本原 理 。 光纤陀螺的原理是基于光的萨格奈克效应，它 的原理如图 1所示。根据萨格奈竞克效应，来 自光 2光纤陀螺的分类 源的光被分束器分成两束，分别从光纤环的两端耦 合进入到光纤环 ，沿顺时针和逆时针方 向传播，从 光纤环两端出来的两束光，再经过光分／合器叠加产 按照光纤陀螺实现结构的不同，可以把光纤陀 生干涉 。当光纤环静止不动时，从光纤环两端出来 螺分成干涉型光纤陀螺 (IFOG)、谐振型光纤陀螺 的两束光的光程差为零。当光纤环以角速度 旋转 (RFOG)和布里渊型光纤陀螺 (BFOG)。 时，由于萨格奈克效应，沿顺时针和逆时针方 向传 2．1干涉仪型光纤陀螺 播的两束光光程差 可表示为： 干涉型光纤陀螺的特点是利用萨格奈克效应， =2LR ／ (1) 通过检测旋转造成的顺、逆时针造成两行波的相位 差测量角速度。它主要是通过改变线圈的面积和匝 数来改变萨格奈克效应，改变光纤陀螺的工作范 围，得到不同精度的产品。干涉型光纤陀螺的光纤 收稿 日期：2010．04．08。王海波 (1970-)，男，高级工程师， 元器件一般采用单模光纤或保偏光纤制作，长度一 主要从事舰船导航技术研究。 ·60· 导 航 2010住 般为几百米到数千米 。干涉型光纤陀螺技术 已经非 格奈克效应，可 以推导出这两束谐振光的频率差 常成熟，目前实用的产品几乎都是干涉