Оптические гироскопы - часть 33

 

  Главная      Учебники - Производство     

 

поиск по сайту           правообладателям

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  31  32  33  34   ..

 

 

Оптические гироскопы - часть 33

 

 

 

133

и  разностью  коэффициентов  преломления  обыкновенного  и  необыкновен-
ного лучей: 

d

n

n

c

d

n

n

e

o

e

o

)

(

2

)

(

2

πν

=

λ

π

=

ψ

 

 
Рис. 4.18. 

Состояние поляризации вектора  Е

G

 после прохождения пластины мож-

но определить вектором Джонса: 

=

ψ

i

y

x

e

E

E

E

1

G

В зависимости от разности фаз 

ψ можно получить любое состояние поляри-

зации,  однако  оно  будет  единственным  и  определенным.  Изложенное  спра-
ведливо для случая падения на пластину монохроматической волны. При ис-
пользовании широкополосного источника света каждая спектральная компо-
нента будет иметь свою разность фаз и при достаточной толщине пластины 
прошедший  свет  имеет  любые  составляющие  поляризации,  т.  е.  свет  стано-
вится  деполяризованным.  В  качестве  деполяризаторов  в  деполяризованном 
ВОГ обычно используются отрезки СП-волокна. 

Схема деполяризованного ВОГ представлена на рис. 4.19. Здесь пред-

полагается,  что  ИОС  является  идеальным  поляризатором.  Деполяризаторы 

(отрезки  СП-волокна)  соединены  с  двумя  выходами  ИОС  под  углами 45

°

Отрезки СП-волокна обладают линейным двулучепреломлением. В результа-
те в соответствии с принципом работы деполяризатора (см. рис. 4.18), свет на 

 z 

y

E

x

E

E

G

 

134

выходе деполяризаторов имеет хаотическую поляризацию и распространяет-
ся  в  катушке  одномодового  волокна,  которое  предполагается  изотропным. 
Следует  отметить,  что  схема  на  рис. 4.19 отличается  от  схемы  ВОГ  с  СП-
волокном  только  катушкой  и  наличием  деполяризаторов,  в  остальном  эти 
схемы могут быть идентичными. 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.19. 

 

Между ВОГ на СП-волокне и деполяризованным ВОГ существует мно-

го  общего,  тем  не  менее  деполяризованный  ВОГ  имеет  ряд  особенностей. 
Рассмотрим их более подробно. Все они связаны некоторым образом с ком-
плексным  характером  поляризации.  В  ВОГ  на  СП-волокне  свет  распростра-
няется через весь интерферометр с одним и тем же состоянием поляризации, 
определяемым соответствующей главной осью волокна. Некоторая часть све-
та  трансформируется  в  другое  состояние  поляризации  за  счет  связи  между 
разными  состояниями  поляризации  на  волоконных  соединениях  или  из-за 
большого  расстояния,  проходимого  светом  в  волоконной  катушке,  но  эта 
часть  света  подавляется  поляризатором.  Благодаря  этому  обстоятельству 
описание  поведения  поляризации  в  ВОГ  на  СП-волокне  оказывается  доста-
точно простым.  

С другой стороны, анализ поведения поляризации в деполяризованном 

ВОГ  является  более  сложной  задачей,  так  как  состояние  поляризации  рас-
пространяющегося света может меняться при прохождении по одномодовому 
волокну в зависимости от наведенного в волокне двулучепреломления. Дву-

Деполяризованный 
свет 

Деполяризаторы 

ИОС

Ист. света 

ФП 

предусилитель

 

АЦП 

Цифровая демодуля-

ция и интегрирова-

ние 

Генератор 
пилы

Модуляция 
сдвига нуля

Схема 
управлен

Угол 

 

 

135

лучепреломление  имеет  место  в  катушке  с  одномодовым  волокном  за  счет 
дефектов волокна, а также за счет наведенных в волокне напряжений при его 
изгибах и скручивании. Характер и величина двулучепреломления в катушке 
одномодового волокна зависят от условий окружающей среды. Например, в 
волокне, намотанном на бабину, двулучепреломление может изменяться при 
изменении  температуры  за  счет  увеличения  или  уменьшения  напряжения  в 
волокне. При этом нужно учитывать тот факт, что двулучепреломление мо-
жет меняться настолько быстро, что это приводит к паразитной разности фаз 
между  встречно-распространяющимися  волнами,  т.е.  возникает  фазовая  не-
взаимность, изменяющаяся во времени. Проблемы, возникающие из-за изме-
няющегося  во  времени  двулучепреломления  аналогичны  проблемам,  обу-
словленным  эффектом  Фарадея,  поскольку  этот  эффект  является  невзаим-
ным. Отличие, казалось бы, заключается в том, что эффект Фарадея воздей-
ствует только на свет с круговой поляризацией, в то время как двулучепре-
ломление может воздействовать на любую поляризацию. Однако это только 
кажущееся  различие,  поскольку  свет  с  произвольной  поляризацией  всегда 
содержит  большую  или  меньшую  компоненту  круговой  поляризации,  под-
верженной влиянию магнитного поля за счет эффекта Фарадея.  
 

В отличие от ВОГ на СП-волокне в деполяризованном ВОГ отдельные 

спектральные  составляющие  распространяющегося  по  волокну  света  испы-
тывают  различные  изменения  поляризации  при  прохождении  через  отрезки 
волокна  с  двулучепреломлением.  Эти  изменения  поляризации  приводят  к 
различному ослаблению отдельных спектральных составляющих при прохо-
ждении через включенный в гироскоп поляризатор вплоть до полного их по-
гашения.  Как  следствие,  происходит  изменение  исходного  спектра  излуче-
ния,  формируемого  источником  излучения.  Это  приводит  к  нескольким  ре-
зультатам: к потерям света или затуханию полезного сигнала, к нестабильно-
сти длины волны и к увеличению относительной интенсивности шума нового 
спектра.  
 
4.6. Вопросы и задачи 
По

 разделу 4.1. Волоконно-оптический гироскоп 

1.Каким образом в волоконно-оптическом гироскопе реализуется увеличение 
чувствительности? 
2.В чем состоит особенность выходной характеристики ВОГ? 
По

 разделу 4.2. Принцип взаимности 

 

136

1.В чем состоит принцип взаимности? 

2. Что представляет собой ВОГ минимальной конфигурации? 

3. Приведите примеры невзаимности в ВОГ. 
По

 разделу 4.3. Обработка выходного сигнала 

1.Каким образом решается проблема малой чувствительности ВОГ в области 
малых скоростей вращения? 
2.Почему в ВОГ не используются невзаимные элементы? 

3.Из  каких  соображений  выбирается  частота  модуляции  фазы  во  взаимном 
элементе?  
4. Почему ноль выходной характеристики при использовании данного метода 
является стабильным? 
5. Почему пилообразное изменение фазы эквивалентно изменению частоты с 
помощью АОМ? 
По

 разделу 4.4. Основные источники погрешностей 

1.Почему дробовой шум определяет потенциальную точность ВОГ? 

2.За счет чего обратное рассеяние приводит к погрешности измерений? 

3.Почему использование широкополосного источника позволяет эффективно 
бороться с обратным рассеянием? 
4.Как работают источники излучения, характеризующиеся широкой полосой 
излучения? 
5.При каких условиях эффект Фарадея влияет на работу ВОГ? 

6. В чем особенность влияния на работу ВОГ температурных градиентов? 
По

 разделу 4.5. Основные тенденции развития ВОГ 

1.Какое волокно и какие модуляторы используются в ВОГ средней точности? 

2.Чем характеризуется переход к высокоточной схеме построения ВОГ? 

3.Как работает деполяризатор? 

4.В чем особенность работы деполяризованного ВОГ? 

 
4.7. Литература 
1. Филатов Ю.В. Волоконно-оптический гироскоп: Учеб. пособие. СПб.: Изд-

во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2003. 

2. Шереметьев А.Г. Волоконно-оптический гироскоп. М.: Радио и связь, 

1987. 

3. Хансперджер Р. Интегральная оптика. Пер. с англ. – М.: Мир, 1985. 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  31  32  33  34   ..