基于外腔激光器的谐振陀螺频率跟踪控制研究

admin · 发表于 2023-10-18 15:45:23

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谐振式光学陀螺是基于Sagnac效应产生的谐振频率差来测量旋转角速度的一种新型惯性传感器件。与干涉式光纤陀螺相比，谐振式光学陀螺要达到相同的精度，理论上所需的光纤长度要短得多，在实现系统的高精度和小型化方面优势明显。但是目前谐振式光学陀螺的研究还处于实验室阶段，所使用的仪器实验装置对于谐振陀螺的小型化和实用化来说是一种阻碍。由于谐振式陀螺对光源的要求非常特殊，因此谐振陀螺小型化的关键就是光源的小型化。本论文正是基于此，探讨外腔半导体激光器在谐振式光学陀螺中的应用。本文首先介绍了谐振式光学陀螺的工作原理，并且对陀螺的核心敏感器件环形谐振腔进行了理论分析与实验验证。在此基础上分析了谐振式光学陀螺的开环检测方法。然后依据谐振陀螺对小型化光源的选择要求，对光源偏振态，波长与线宽指标进行了测试，最终选择了外腔半导体激光器。通过分析外腔半导体激光器的调谐因素与工作机理，确定了谐振式陀螺中外腔半导体激光器的控制方案，提出了恒温控制，电流调谐的新方法。并且设计了相关的硬件电路与软件系统。通过陀螺检测电路板，恒温控制电路板以及电流驱动电路板之间的相互配合，以及程序中共差模算法与滑动平均滤波算法的实现，成功的完成了陀螺的频率跟踪控制，并且制作了陀螺原型样机。取得了很好的效果。

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