论文部分内容阅读
角速度的测量近年来得到了迅速的发展,被广泛应用于汽车安全类产品、GPS导航、遥控传感器、飞行器的姿态控制等诸多领域。在对角速度检测精度要求较高的领域中,基于光纤结构的角速度测量得到了广泛的应用,其中光纤谐振式结构需要的光纤或波导长度要短得多,代表着将来角速度测量装置向小型化发展的趋势。然而,光纤谐振腔的线宽限制了此结构检测精度的进一步提高。本文提出了一种基于双波长双环光电振荡器(Optoelectronic Oscillator)结构检测角速度的一种新方案。本文所研究的基于双波长双环路光电振荡器(OEO)结构的角速度测量方案将传统的利用光波信号检测变为利用微波信号检测,充分利用OEO谐振腔窄线宽的优势,从理论上分析得出利用此结构的角速度检测灵敏度要高于传统方案中用光波信号的检测精度,实验结果证明了利用微波检测角速度的可行性,为将来实现高精度的微波谐振角速度测量打下了基础。本文采用双波长双环路的OEO结构具有窄线宽、高稳定性、高边模抑制比以及低相位噪声等优势。本文分析了双波长双环路结构的边模抑制原理以及相比于之前边模抑制结构的优势,并且对双环路双波长结构OEO的相位噪声和线宽进行了测量,可以做为高质量微波源实现角速度测量精度的提高,同时基于此结构的OEO可以单独作为高质量微波源应用在诸多领域。文中介绍了光电振荡器以及角速度测量的基本原理以及采用双波长双环路结构OEO的优势,理论上得出OEO振荡频率变化和角速度的关系,并且在实验中利用转台进行了验证,当转台转动频率分别为0.2Hz和0.3Hz的情况下,理论计算得到的角速度值和实际测量的角速度值达成一致。基于双波长双环路OEO结构测量角速度的新方案充分了利用OEO的积累放大的原理,将由Sagnac效应引起的OEO基频的微小变化,在OEO的高次谐波处得到了放大,同时利用OEO微波谐振腔窄带宽的优势为实现更高检测精度的微波谐振式角速度测量提出了可能。