谐振式光学陀螺偏振噪声研究

admin · 发表于 2023-10-16 15:27:18

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谐振式光学陀螺的敏感器件光学环形谐振腔可以采用很短的光纤或集成光学的方法来实现，因而在小型化和集成化上具有独特的优势。谐振式集成光学陀螺采用先进的光电子集成技术，其环形谐振腔由集成光波导构成，具有全固态的组成结构，相对于传统的机械陀螺，可以承受更大的冲击和振动，具有寿命长、动态范围宽、功耗低、重量轻等优点。但是光路噪声抑制了谐振式光学陀螺的精度，其中偏振噪声是谐振腔中的主要噪声之一，本论文围绕偏振噪声原理开展了深入的研究并提出了相关的抑制技术。本文首先介绍了谐振式光学陀螺的基本原理，对其关键器件——谐振腔的谐振特性作了理论分析研究。利用琼斯矩阵法建立了谐振腔偏振特性的数学模型。对影响集成光学陀螺偏振噪声的主要因素——输入光偏振态、波导的保偏特性和温度变化的影响进行了分析，并通过实验对仿真结果进行了验证。对现阶段偏振噪声的抑制方法进行了深入的总结分析，得出适用于本文系统的最佳研究方案。分析了芯层应力引起的应力双折射和芯层的不对称尺寸导致的几何双折射。详细介绍了利用几何双折射设计保偏波导的方法，确定在单模条件下高双折射保偏波导的设计方案。使用有限元软件Ansys分析了硅基二氧化硅光波导的应力分布，结果表明波导主要受横向压应力影响，而且应力主要集中在芯区和包层的界面附近。根据波导的应力变化，求解出波导的折射率变化。对在硅基底上利用等离子体增强型化学汽相沉积和感应耦合等离子刻蚀制作硅基二氧化硅波导的工艺进行了介绍。

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