автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Волоконно-оптические гироскопы с эрбиевыми волоконными суперфлуоресцентными источниками излучения

На правах

Сазонов Александр Иванович

ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ ГИРОСКОПЫ С ЭРБИЕВЫМИ ВОЛОКОННЫМИ СУПЕРФЛУОРЕСЦЕНТНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ИЗЛУЧЕНИЯ

Специальность 05.13.05.-Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2004

Работа выполнена в Московском государственном университете леса и Институте радиотехники и электроники РАН

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Бурков Валерий Дмитриевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Засовин Эдуард Анатольевич

кандидат технических наук, с.н.с. Рублев Виктор Михайлович

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие "НИИ прикладной механики им. акад. В. И. Кузнецова".

Защита состоится 17 декабря 2004г. в 1530 часов на заседании диссертационного совета Д 212.146.04 при Московском государственном университете леса по адресу: 141005, Мытищи-5, Московской обл., МГУЛ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУЛ.

Автореферат разослан_ноября 2004 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Целью поисковых исследований последнего десятилетия, основанных на использовании новейших достижений волоконной оптики и оптоэлектроники, является разработка датчиков параметров движения для систем инерциальной навигации, систем ориентации и стабилизации положения объектов, в частности, для долговременных систем космического базирования, систем грубой навигации (автомобили, тракторы, промышленные роботы и т.п.). К числу таких датчиков относится волоконно-оптический гироскоп (ВОГ), который составляет серьезную конкуренцию традиционным механическим и лазерным кольцевым гироскопам. ВОГ - это полностью твердотельный прибор, не содержащий движущихся частей и вакуумированных полостей. ВОГ имеет большой срок службы (десятки лет) и непрерывной работы (1015 лет), устойчив к перегрузкам (ударам, вибрациям и др.), имеет малое время включения и готовности к работе (порядка секунды), а также высокое быстродействие. Кроме того, ВОГ имеет низкое энергопотребление (единицы ватт) при низковольтном напряжении питания и имеет малые габариты и вес.

Одним из новых элементов для ВОГ является волоконный источник излучения на легированном эрбием кварцевом волокне с накачкой от лазерного диода. Этот источник имеет следующие главные преимущества в сравнении с другими широкополосными источниками для ВОГ, прежде всего суперлюминесцентными диодами (СЛД).

1. Рабочая длина волны эрбиевого источника расположена в диапазоне 1.55 мкм, для которого разработаны волоконные световоды с повышенной радиационной стойкостью.

2. Эрбиевый источник генерирует высокую мощность в одномодовом волокне до 100 мВт и более), что облегчает задачу создания мультиплексного прибора.

3. Эрбиевый источник обладает потенциально высоким ресурсом (сотни тысяч часов) и надежностью, в частности из-за того, что диод накачки работает в значительно более легких температурных условиях, чем например

Помимо указанных выше достоинств эрбиевые волоконные источники имеют высокую температурную стабильность средней длины волны (более чем на порядок чем у СЛД), что важно для стабильности масштабного коэффициента ВОГ, малую степень поляризации излучения, что снижает погрешности из-за поляризационных эффектов, а также позволяют объединение источника и усилителя оптического излучения в одном активном волокне, что дает возможность упростить оптическую схему ВОГ (в частности, исключить некоторые волок ¡нть

СЛД.

снизить требования к электронике фотодетект

В связи со сказанным разработка ВОГ на диапазон 1.55 мкм с использованием эрбиевых волоконных источников излучения является актуальной задачей. Другими важными задачами являются исследование характеристик эрбиевых источников, а также дестабилизирующих факторов в ВОГ с эрбиевыми источниками .

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАЗРАБОТКИ

Целью данной диссертационной работы является исследование и разработка ВОГ средней точности на диапазон 1.55 мкм с использованием эрбиевого волоконного источника. В основу разработки положен научно-технический подход, позволяющий использовать в основном отечественную элементную базу. Основная идея подхода заключается в использовании свойств эрбиевого источника оптического излучения, разработанного в России в НТО «ИРЭ-Полюс».

В соответствии с целью работы были определены следующие задачи исследований.

1. Экспериментальное исследование различных оптических схем ВОГ, в которых используются свойства эрбиевого источника.

2. Экспериментальное исследование спектральных и поляризационных характеристик эрбиевых источников.

3. Исследование дестабилизирующих факторов в цельноволоконных ВОГ с эрбиевыми источниками.

4. Разработка и изготовление лабораторных образцов ВОГ с эрбиевыми источниками.

5. Исследование точностных характеристик лабораторных образцов ВОГ с эрбиевыми источниками.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ

1. Выявлено значительное влияние поляризационного дихроизма приемного канала оптической схемы волоконно-оптического гироскопа на сдвиг нуля при неидеальных поляризационных параметрах других элементов; предложена методика определения предельных значений сдвига нуля из-за поляризационных эффектов.

2. Установлены зависимости величины сдвига нуля волоконно-оптического гироскопа от параметров, пьезоволоконного фазового модулятора, влияющих на паразитную поляризационную модуляцию излучения; предложена методика оценки предельных значений сдвига нуля из-за паразитной поляризационной модуляции.

3. Изучены особенности оптической схемы ВОГ, в которой СВИ работает как источник излучения, так и оптический усилитель и которая содержитл Меньшее число элементов и позволяет снизить требования к чувствительности.фотоприемника.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

1. Разработаны лабораторные образцы ВОГ средней точности с эрбиевыми волоконными источниками излучения.

2. Разработанные образцы ВОГ использованы: (а) в учебном процессе МГУЛ; (б) в ГНЦ ИТЭФ при подготовке фундаментального физического эксперимента.

3. Разработаны рекомендации и получены соотношения для расчета характеристик ВОГ.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

На защиту выносятся следующие положения:

1. Суперфлуоресцентные волоконные источники излучения (СВИ), изготовленные из кварцевых волокон, легированных ионами эрбия и иттербия, по совокупности параметров (высокая мощность в волокне, стабильность спектральных характеристик, долговечность, малая величина остаточной поляризации) являются наиболее подходящими источниками излучения для ВОГ высокой и средней точности. Рабочая длина волны СВИ 1.55 мкм позволяет использовать в оптической схеме ВОГ имеющиеся на этот спектральный диапазон радиационно-устойчивые волокна.

2. При исследовании влияния неидеальностей оптического приемного тракта ВОГ на выходные характеристики датчика установлено, что при неидеальном поляризационном модовом фильтре и наличии поляризационной асимметрии контура дихроизм приемной части вызывает дополнительный сдвиг нуля ВОГ. Наблюдаемый сдвиг определяется степенью поляризационной селективности оптических элементов, входящих в приемный тракт и может достигать значительной величины.

3. Паразитная поляризационная модуляция (ППМ), возникающая при использовании в схеме ВОГ пьезоволоконного фазового модулятора на анизотропном волокне приводит к появлению на выходе гироскопа сигнала, не отличимого от полезного. Установлено, что ППМ обусловлена двумя механизмами - модуляцией двулучепреломления и модуляцией связи мод. Величина ППМ, зависит от внешних воздействий (тепловых, механических, акустических) и может приводить к ухудшению выходных характеристик. Деполяризация излучения в волоконных концах является эффективным механизмом снижения величины ППМ в пьезоволоконном фазовом модуляторе.

4. Изучена новая схема ВОГ, в которой излучатель используется в режиме источник входного излучения - усилитель выходного оптического сигнала ВОГ. Схема позволяет при незначительном уменьшении сигнала

к шуму для выходного сигнала существенно снизить требования к электронной схеме обработки и упростить оптическую схему ВОГ.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Материалы, включенные в диссертацию, докладывались на Всероссийском симпозиуме по проблемам навигации и чувствительных элементов, Москва, Институт проблем механики РАН, 2002г.; на семинарах ИРЭ РАН и научно-технических конференциях МГУЛ по итогам научно-исследовательских работ в 1994-2004гг.

ПУБЛИКАЦИИ

Основные положения диссертации опубликованы в 9 печатных работах. Личным вкладом автора в совместных работах являются экспериментальные исследования. Им разработаны установки, описанные в диссертации, и лабораторные образцы ВОГ, проведены их испытания, выполнена обработка результатов измерений.

ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИИ

Научные положения, выводы и рекомендации, сформулированные в диссертационной работе, основаны на результатах многочисленных экспериментальных исследований, на согласии теоретических расчетов с экспериментом и подтверждаются экспериментальной оценкой точностных характеристик разработанных лабораторных образцов.

РЕАЛИЗАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

Основные научные результаты и разработанные лабораторные образцы получили практическую реализацию в ГНЦ Института Теоретической и Экспериментальной Физики в процессе проектирования и разработки экспериментальной установки для проведения фундаментальных экспериментов в части контроля и стабилизации скорости вращения массивного стола, не имеющего механических контактов с окружающей средой; внедрены в учебный процесс на кафедре "Проектирование и технология производства приборов" МГУЛ; использованы в ИРЭ РАН при проектировании экспериментальных установок для выполнения плановых и договорных НИР в период с 1993 по 2004гг.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, приложения и актов о внедрении. Объем диссертации составляет 117 печатных страниц, 34 рисунков. Список литературы содержит 73 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, практическая значимость исследований, сформулированы основные цели работы.

В первой главе описан принцип действия ВОГ. Известно, что в кольцевом контуре диаметра D, по которому во встречных направлениях распространяются две электромагнитные волны, и который вращается с угловой скоростью между электромагнитными волнами появляется разность фаз

(1)

где Ь — полная длина контура, Б — средний диаметр витка контура, с — скорость света в вакууме, - длина волны источника.

Приведены основные сведения об используемом источнике -суперфлуоресцентном волоконном источнике (СВИ) на эрбиевом волоконном световоде. Показано, что эрбиевые СВИ превосходят по комплексу параметров другие типы источников, применяемые в ВОГ, в частности, суперлюминесцентные диоды (СЛД). Рассмотрены основные схемы ВОГ с СВИ на эрбиевом волокне: минимальная схема, схема в двунаправленном режиме (источник-усилитель) СВИ, схема деполяризованного ВОГ, резонаторные схемы ВОГ. Отмечены их особенности и возможные применения.

В схеме ВОГ с СВИ в двунаправленном режиме реализуется одно из важных достоинств СВИ: возможность одновременной работы как в режиме генератора излучения, так и в режиме усилителя (рис.1). В этой схеме (по сравнению с минимальной) отсутствует дополнительный (входной) ответвитель и снижаются требования к чувствительности фотоприемника.

Во второй главе рассмотрены три конфигурации СВИ, выполненные на одном активном волокне и пригодные для применения в ВОГ средней точности и имеющие потенциально невысокую стоимость. Приводятся результаты измерений их спектральных и поляризационных характеристик.

Измерение спектральных характеристик проводилось при помощи анализатора спектра фирмы Апгй^и. Средняя длина волны Хо и ширина спектра ДА. определялись путем обработки измеренных спектральных профилей мощности Результаты измерений показывают, что простая

однокаскадная схема СВИ создает излучение с мощностью в волокне 5-10 мвт и шириной спектра порядка 15 нм. При этом потребляемый ток

Рис.1. Схема ВОГ с СВИ в режиме источник-усилитель

1 - активное волокно, 2 - ответвитель-мультиплексор, 3 - лазерный диод накачки, 4 — поляризатор, 5 — контурный направленный ответвитель, 6 — чувствительный волоконный контур, 7 - фотоприемник, 8 - фазовый модулятор, 9 - фазовый детектор, 10 - опорный генератор.

составляет 450 ма. Схема для измерения поляризационных характеристик эрбиевых СВИ включает в себя четвертьволновую фазовую пластинку и поляризатор, установленные в коллимированном световом пучке.

Измерения показали, что с точностью до погрешности измерения степень остаточной поляризации р эрбиевого СВИ можно считать не зависящей от тока накачки (от величины оптического усиления) и равной (0,35±0,06)% (типичное значение).

На рис. 2 приведена зависимость р от внешних воздействий (радиуса изгиба) на волокно СВИ. Эксперимент показывает, что остаточная поляризация зависит от изгиба, однако эта зависимость слабая.

Третья глава посвящена исследованию дестабилизирующих факторов цельноволоконных ВОГ с СВИ.

Сдвиги нуля ВОГ из-за дихроизма канала приемника изучались на установке, показанной на рис.3. Дихроизм "канала фотоприемника имитировался включением вращаемого поляризатора перед фотоприемником. Величина поляризационной подставки изменялась с помощью контроллера поляризации, установленного на одном из концов контура. В качестве оценки сдвига нуля ВОГ использовалась величина

Рис.2. Зависимости остаточной поляризации от параметров СВИ

Рис.3. Схема экспериментальной установки для измерения сдвига из-за дихроизма приемного канала ВОГ

1 - активное волокно; 2 - ответвитель-мультиплексор; 3 - лазерный диод; 4 - направленный ответвитель; 5 - четвертьволновая пластинка; 6 -полуволновая пластинка; 7 - контур; 8 - фотоприемник, 9 - градановая линза; 10 - вращаемая поляризационная призма; 11 - фазовый модулятор; 12 - фазовый детектор; 13 - опорный генератор.

Рис.4. Зависимость амплитуды первой гармоники тока фотоприемника ВОГ от ориентации полуволновой пластинки при двух ортогональных ориентациях поляризатора: 1 -0р = 31,§° 2~ 9р—128.5"

фр=и1/и, где Ц-амплитуда первой гармоники тока ФП, а вразмах интерференционной картинки.

В отсутствие поляризатора значение ф^ оказалось равным «2.10"3 рад. При установке поляризатора фр увеличивалась при определенной ориентации в сотни раз. На рис.4 показаны сдвиги нуля ВОГ в зависимости от ориентации угла 01 полуволновой секции контроллера (моделирующей неидеальность контура) при двух фиксированных взаимно-ортогональных ориентациях поляризации. Из графика видно, что сдвиги равны по модулю и противоположны по знаку. Таким образом, при равных интенсивностях мод результирующий сдвиг будет равен нулю. При неравных интенсивностях (т. е. при наличии дихроизма) в канале приемника появится сдвиг нуля ВОГ.

Другим важным фактором, вызывающим сдвиг нуля ВОГ, является паразитная поляризационная модуляция (ППМ) света в фазовом модуляторе. Фазовый модулятор представлял собой пьезодиск мм, с плотно

посаженным на нем кольцом из дюралюминия. На кольце с натяжением 23 г было намотано 16 витков анизотропного волокна, сохраняющего поляризацию. Частота модуляции Гт=115 кгц., амплитуда фт=1 рад.

Экспериментальная установка состояла из СВИ, волоконного поляризатора и схемы регистрации сигнала. В первом варианте,

исследуемый модулятор устанавливался между двумя поляризаторами, в другом варианте - между поляризатором и зеркалом. Измерение модуляционных компонент осуществлялось с помощью фазочувствительного детектора.

Эксперименты позволили установить характер зависимостей и величину синфазной и квадратурной компонент ППМ. Также изучалась зависимость ППМ от угла между направлением поляризации света и осью ДЛП волокна модулятора при различной длине волоконных концов (рис.5) Экспериментально показано снижение ППМ в 3

раза (возбуждена одна мода) и более чем в 5 раз (возбуждены две моды) при использовании длинных (9 м) концов модулятора (значительно больше длины 0.5 м деполяризации излучения СВИ в данном анизотропном волокне).

Рис.5. Зависимость паразитной поляризационной модуляции от ориентации поляризации поля относительно оси ДЛП на входе фазового модулятора при разной длине волоконных концов.

9| и 0° , 90°, 180° - возбуждена одна поляризационная мода волокна 01 » 45" , 135° - возбуждены обе поляризационные моды волокна

В работе также изучались сдвиги нуля ВОГ из-за поляризационных эффектов: неидеальности поляризатора и неидеальности ориентирования осей двулучепреломления на сварках поляризатор-контурный ответвитель и контурный ответвитель-контур.

В четвертой главе описаны особенности технологии ВОГ и приведены сведения об элементной базе лабораторных образцов ВОГ, а также описана работа блока обработки сигнала ВОГ.

В качестве информационного сигнала в ВОГ использовалась первая гармоника частоты модуляции. В электронном блоке аналоговой обработки сигнала производится фазовое детектирование первой гармоники. Выходным сигналом блока обработки является напряжение и|, зависящее от измеряемой угловой скорости

t/l(n) = ^sin[(KQm)(Q/fim)] (2)

где «о = К\ q R h ^(фш) - электрический масштабный коэффициент, К\ -коэффициент передачи электронного блока (усилителя, фазового детектора) по напряжению для первой гармоники, R - резистор нагрузки фотодиода. Величина Qm в (2) определяется соотношением xf2m = л/2, где K=2nLD/c)u3 оптический масштабный коэффициент, L и D длина и диаметр волоконного контура, с - скорость света в вакууме, Хо- средняя длина волны излучения, q-квантовая чувствительность фотодиода, /о-интенсивность источника света, Jo - функция Бесселя первого порядка, (рт-амплитуда фазовой модуляции.

Таким образом, выходная характеристика является нелинейной, а масштабный коэффициент зависит от ряда оптических и электрических параметров. При работе в области малых значений фазы Саньяка можно обеспечить достаточную линейность выходной характеристики. Наиболее критичными параметрами, влияющими на величину масштабного коэффициента, являются интенсивность источника света I0 и амплитуда фазовой модуляции фт. Для минимизации влияния этих параметров использовалась электронная схема, измеряющая три гармоники (первую вторую и четвертую) выходного сигнала ВОГ и специальная методика компьютерной обработки

Были разработаны и изготовлены несколько лабораторных образцов ВОГ с СВИ: ВОГ на анизотропном волокне, ВОГ без поляризатора, ВОГ на анизотропном волокне с деполяризатором Лайота.

В этих образцах применялись как простая схема обработки на основе фазового детектирования первой гармоники, так и более сложная схема отношений трех гармоник.

Глава 5 посвящена исследованию характеристик ВОГ с СВИ. Испытания проводились в обычных лабораторных условиях после прогрева в течении 1 часа. Макет ВОГ устанавливался на вращающийся стол. Аналоговое напряжение выходного сигнала U1 оцифровывалось АЦП,

имевшего 14 двоичных разрядов, и регистрировалось на экране дисплея ПК (электронный вольтметр) в виде функции времени. Программа обработки сигнала позволяла находить среднее значение <Ц>, среднеквадратичное отклонение а(и|) и линейный уход Д111 за время измерения.

Измерения чувствительности. Пороговая (минимально обнаружимая угловая скорость) чувствительность ВОГ ограничена шумами интенсивности света и шумами на выходе ФП. Пороговая чувствительность ВОГ определяется по формуле:

£2т,п(1 а,В) = их{\о, В)!*

(3)

11\{\а,В) измерялось при отсутствии вращения, Ко определялся путем калибровки при П = ±100 град/час и имел величину порядка 1 мВ/(град/час). Погрешность калибровки была менее 1% и обусловлена погрешностью электронного вольтметра (которая вызвана дискретностью АЦП и составляла 1 мВ) и погрешностью задания скорости стола (около 0.1%). Для лабораторных образцов пороговая чувствительность составила Пт|„ (1а) = 1...3 град/час при времени усреднения 0.17 с, чему соответствует полоса измерительной установки 1 Гц.

Измерения дрейфа нуля проводилось при П = 0ит = 4св течение Г = 8000 с (рис.6). Для лабораторного образца <Г2о> = <С/|>/ль=12 град/час (соответствует скорости вращения Земли), погрешность измерения (дрейф нуля ВОГ) ДО(1ст) = 2.4 град/час.

Измерение линейности выходной характеристики. Измерялись <11)> , при ряде значений угловой скорости стола в диапазоне Коэффициент нелинейности рассчитывался по формуле:

5К = [Ко ^тах ~ ЩИ,™)] / Щ^тах).

(4)

Нелинейность выходной характеристики в диапазоне -5...+ 5 град/с составила 5%. Она определялась погрешностью заданной скорости стола при повышенных скоростях.

Теоретически пороговую чувствительность ВОГ можно рассчитать по формуле:

11 + Л Л„с

[В(

2кТ

$ Jl 2пШ Рд ЯР, д ЛУ 2сАА

(5)

здесь 5 = Р$/(Р$+Ро) < 1 - контраст выходного сигнала, Рх - мощность сигнала, Ро - фоновая засветка от приемного конца источника.

Первое слагаемое в формуле (5) - дробовой шум света. Второе -тепловой шум нагрузочного сопротивления фотодиода. Третье - дробовой шум темнового тока фотодиода. Четвертое слагаемое - избыточный шум

б

а

Рис. 6 . Дрейф нуля ВОГ с контуром на анизотропном волокне (а) - постоянная температура; (б) - нагрев 2.5 оС/час Масштаб по ординате: (а) 1шУ - 0.84град/час (б)1тУ-0.93град/час

В заключении приведены основные результаты диссертационной

работы:

1. Экспериментально исследованы спектральные и поляризационные характеристики суперфлуоресцентных волоконных источников излучения (СВИ), изготовленных из кварцевых волокон, легированных ионами иттербия и эрбия, с рабочей длиной волны = 1.55 мкм и накачкой многомодовым полупроводниковым лазером с длиной волны 0.98 мкм. Изучались два типа СВИ: (1) на одиночном активном волокне и (2) двухкаскадный по схеме задающий генератор - выходной усилитель. Типичные значения параметров образцов Yb/Er СВИ составляют (в скобках указаны параметры СВИ второго типа): мощность в волокне Ро = 5 (20) мВт, ширина спектра ДА. = 15 (25) нм при неравномерности 4 (1.4) дБ, остаточная поляризация р = 0.3 (0.5) %. Проведенные исследования показывают, что по совокупности параметров Yb/Er СВИ являются наиболее подходящими для применения в волоконно-оптической гироскопии.

2. Дано обоснование оптической схемы ВОГ новой топологии - без входного направленного ответвителя, а также, при невысоких требованиях к точности, без поляризатора. В схеме реализуется подход, использующий способность эрбиевого СВИ работать одновременно как источник и как усилитель света, а также его малую степень остаточной поляризации излучения. Показано, что при наличии поляризатора такая схема имеет чувствительность и сдвиг нуля примерно в два раза хуже чем эти параметры в традиционной минимальной схеме и, следовательно, может быть использована в гироскопах высокой и средней точности. При удалении в такой схеме поляризатора чувствительность сохраняется, однако сдвиг и дрейф нуля заметно возрастают (в 1/т|2 раз), причем максимальные значения сдвига равны 1фртахЫ (р+х)> гДе х ~ дихроизм приемного канала ВОГ, включая оптический тракт СВИ.

3. Установлен новый дестабилизирующий фактор в ВОГ - сдвиг нуля из-за дихроизма приемной части оптической схемы ВОГ, включая фотоприемник. Показано, что дихроизм фотоприемника приводит к сдвигу нуля ВОГ (возникновению поляризационной подставки). Величина подставки может иметь значительную величину как в исследованной в данной работе схеме ВОГ без поляризационного модового фильтра, так и в других схемах ВОГ, в том числе и в широко распространенной минимальной схеме.

4. Показано, что паразитная поляризационная модуляция (ППМ) в пьезоволоконном фазовом модуляторе на анизотропном волокне обусловлена двумя механизмами - ППМ двулучепреломления и ППМ связи мод. Установлено, что ППМ связи мод синфазна с модуляцией фазы излучения, в то время как ППМ ДЛП имеет также квадратурную компоненту. Отмечена различная чувствительность величины ППМ, связанной с указанными механизмами, к воздействиям на волокно модулятора, при которых

происходит изменение состояния поляризации излучения. Показано также, что деполяризация излучения в волоконных концах является эффективным механизмом снижения величины ППМ в пьезоволоконном фазовом модуляторе.

5. Разработаны и изготовлены лабораторные образцы ВОГ с эрбиевыми волоконными источниками: (а) ВОГ по схеме источник-усилитель с контуром из анизотропного волокна с чувствительностью и сдвигом нуля (1-3) град/час; (б) ВОГ по схеме с деполяризаторами Лайота с чувствительностью и дрейфом нуля 1 град/час; (в) ВОГ по схеме источник-усилитель без поляризатора с чувствительностью 1 град/час и дрейфом нуля порядка 10 град/час.

6. Разработана схема обработки сигнала ВОГ по схеме, основанной на использовании отношений гармоник с компьютерной обработкой на персональном компьютере. Схема имеет быстродействие 1 мс (частота отсчетов), позволяет проводить усреднение сигнала. Схема обеспечивает стабильность масштабного коэффициента 0.5 %.

Основные результаты диссертации изложены в следующих публикациях:

1. Коваленко В.Г., Сазонов А.И. «Волоконно-оптические фазовые модуляторы на низкие частоты». ЖТФ, 1994, т.64, вып. 11, с. 69-77.

2. Алексеев Э.И., Базаров Е.Н., Герасимов Г.А., Губин В.П., Сазонов А.И., Старостин Н.И. «Влияние дихроизма фотоприемника на сдвиг нуля волоконно-оптического гироскопа». Письма в журнал технической физики, 1995,т.21,вып.19,с.21-26.

3. Алексеев Э.И., Базаров Е.Н., Герасимов Г.А., Губин В.П., Иванов Г.А., Карпенко В.А., Сазонов А.И., Старостин Н.И. «Деполяризация излучения суперфлуоресцентного волоконного источника в волокне с эллиптической жилой». Письма в журнал технической физики, 1995, т.21, вып.23, с.89-94.

4. Алексеев Э.И., Базаров Е.Н., Губин В.П., Сазонов А.И., Старостин Н.И. «Сопутствующая поляризационная модуляция в фазовых модуляторах из анизотропного волокна». Радиотехника и электроника, 1997, т.42, № 9, с.750-752.

5. Алексеев Э.И., Базаров Е.Н., Губин В.П., Сазонов А.И., Старостин Н.И. «Компенсация паразитной поляризационной модуляции в волоконном фазовом модуляторе с фарадеевским зеркалом». Радиотехника и электроника, 1999, т.44, № 1, с.122-128.

6. Алексеев Э.И., Базаров Е.Н., Губин В.П., Сазонов А.И., Старостин Н.И., Усов А. И. «Рециркуляционный волоконный кольцевой интерферометр с компенсацией потерь в резонаторе». Квантовая электроника, 2001, т.31, № 12, сЛ 113-1114.

7. Губин В.П., Коваленко В.Г., Сазонов А.И., Старостин Н.И. «Пьезо-волоконный фазовый модулятор • света с пониженным уровнем поляризационной модуляции». Письма в журнал технической физики, 2002, т.28, вып.7, с.78-83.

8. Алексеев Э.И., Базаров Е.Н., Губин В.П., Коваленко В.Г., Сазонов А.И., Старостин Н.И. «Рециркуляционный волоконный кольцевой интерферометр с фарадеевским отражателем». Письма в ЖТФ, 2002, т.28, вып.22, с.52-58.

9. Алексеев Э.И., Базаров Е.Н., Губин В.П., Сазонов А.И., Старостин Н.И., Усов А.И. «Датчики угловой скорости на основе активных рециркуляционных волоконных кольцевых интерферометров", Гироскопия и навигация, 2003, N 3, с. 116.

10. Сазонов А.И. Волоконно-оптические гироскопы с эрбиевыми суперфлуоресцентными волоконными источниками излучения. Электронная статья // Электронный журнал МГУЛ. - М: МГУЛ, 2004. - Свободный доступ из сети Интернет. - http://www.mguLac.ru/journal/ru

Подписано в печать 02. 11. 2004г. Формат 60x84/16. Объем 1,16 усл. п. л. Ротапринт ИРЭ РАН. Тираж 100 экз. Зак. 9.

#21817

РНБ Русский фонд

2005-4 20753

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Схемы волоконно-оптических гироскопов (ВОГ) с суперфлуоресцентными волоконными источниками на эрбиевом волоконном световоде.

1.1. Принцип действия ВОГ.

1.2. Основные сведения об эрбиевых волоконных источниках.

1.3. Минимальная схема ВОГ.!.

1.4. Схемы ВОГ с эрбиевыми волоконными источниками в двунаправленном режиме.

1.5. Схема деполяризованного ВОГ с эрбиевым волоконным источником.

1.6. Резонаторная схема ВОГ с эрбиевым волоконным источником.

1.7. Мультиплексные схемы ВОГ с эрбиевыми волоконными источниками.

Выводы к главе 1.

Глава 2. Исследования характеристик эрбиевых волоконных источников излучения.

2.1. Спектральные характеристики эрбиевых волоконных источников.

2.2. Поляризационные характеристики эрбиевых волоконных источников.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Исследования дестабилизирующих факторов в ВОГ с эрбиевыми волоконными источниками.

3.1. Сдвиги нуля ВОГ из-за дихроизма канала приемника.

3.2. Паразитная поляризационная модуляция в фазовом модуляторе ВОГ.

3.3. Сдвиги нуля ВОГ из-за поляризационных эффектов.

3.4. Чувствительность ВОГ.

Выводы к главе 3.

Глава 4. Разработка лабораторных образцов ВОГ с эрбиевыми волоконными источниками.

4.1. Особенности конструкции и технологии ВОГ с эрбиевыми волоконными источниками.

4.2. Сборка лабораторных образцов ВОГ с эрбиевыми волоконными источниками.

4.3. Схема обработки выходного сигнала ВОГ.

4.3.1. Описание алгоритма обработки выходного сигнала ВОГ Выводы к главе 4.

Глава 5. Исследование характеристик ВОГ с эрбиевыми волоконными источниками.

5.1. Аппаратура для испытаний лабораторного образца ВОГ с эрбиевым волоконным источником.

5.2. Измерение чувствительности ВОГ.

5.3. Измерение дрейфа нуля ВОГ.

5.4. Измерение стабильности масштабного коэффициента и линейности выходной характеристики ВОГ.

5.5. Анализ результатов испытаний макета ВОГ.

Выводы к главе 5.

Актуальность работы. Целью поисковых исследований последнего десятилетия, основанных на использовании новейших достижений волоконной оптики и оптоэлектроники, является разработка датчиков параметров движения [1] для систем инерциальной навигации, систем ориентации и стабилизации положения объектов, в частности, для долговременных систем космического базирования, систем грубой навигации (автомобили, тракторы, промышленные роботы и т.п.). К числу таких датчиков относится волоконно-оптический гироскоп (ВОГ) [13-22], который составляет серьезную конкуренцию традиционным механическим и лазерным кольцевым гироскопам. ВОГ - это полностью твердотельный прибор, не содержащий движущихся частей и вакуумированных полостей. ВОГ имеет большой срок службы (десятки лет) и непрерывной работы (10-15 лет), устойчив к перегрузкам (ударам, вибрациям и др.), имеет малое время включения и готовности к работе (порядка секунды), а также высокое быстродействие. Кроме того, ВОГ имеет низкое энергопотребление (единицы ватт) при низковольтном напряжении питания и имеет малые габариты и вес.

Одним из новых элементов для ВОГ является волоконный источник излучения на легированном эрбием кварцевом волокне с накачкой от лазерного диода [27-32]. Этот источник имеет следующие главные преимущества в сравнении с другими широкополосными источниками для ВОГ, прежде всего суперлюминесцентными диодами (СЛД).

1. Рабочая длина волны эрбиевого источника расположена в диапазоне 1.55 мкм, для которого разработаны волоконные световоды с повышенной радиационной стойкостью [23-26].

2. Эрбиевый источник генерирует высокую мощность в одномодовом волокне до 100 мВт и более), что облегчает задачу создания мультиплексного прибора.

3. Эрбиевый источник обладает потенциально высоким ресурсом (сотни тысяч часов) и надежностью, в частности из-за того, что диод накачки работает в значительно более легких температурных условиях, чем например СЛД.

Помимо указанных выше достоинств эрбиевые волоконные источники имеют высокую температурную стабильность средней длины волны (более чем на порядок чем у СЛД), что важно для стабильности масштабного коэффициента ВОГ, малую степень поляризации излучения, что снижает погрешности из-за поляризационных эффектов, а также позволяют объединение источника и усилителя оптического излучения в одном активном волокне, что дает возможность упростить оптическую схему ВОГ (в частности, исключить некоторые волоконно-оптические элементы и снизить требования к электронике фотодетектора).

Необходимо отметить, что в России (НТО «ИРЭ Полюс») создан существенный задел по источникам излучения и оптическим усилителям на активированных волокнах.

В связи со сказанным разработка ВОГ на диапазон 1.55 мкм с использованием эрбиевых волоконных источников излучения является актуальной задачей. Другими важными задачами являются исследование характеристик эрбиевых источников, а также дестабилизирующих факторов в ВОГ с эрбиевыми источниками.

Цели и задачи разработки. Целью данной диссертационной работы является исследование и разработка ВОГ средней точности на диапазон 1.55 мкм с использованием эрбиевого волоконного источника. В основу разработки положен научно-технический подход, позволяющий использовать в основном отечественную элементную базу. Основная идея подхода заключается в использовании свойств эрбиевого источника оптического излучения, разработанного в России в НТО «ИРЭ-Полюс».

В соответствии с целью работы были определены следующие задачи исследований.

1. Экспериментальное исследование различных оптических схем ВОГ, в которых используются свойства эрбиевого источника.

2. Экспериментальное исследование спектральных и поляризационных характеристик эрбиевых источников.

3. Исследование дестабилизирующих факторов в цельноволоконных ВОГ с эрбиевыми источниками.

4. Разработка и изготовление лабораторных образцов ВОГ с эрбиевыми источниками.

5. Исследование точностных характеристик лабораторных образцов ВОГ с эрбиевыми источниками.

Научная новизна работы:

1. Выявлено значительное влияние поляризационного дихроизма приемного канала оптической схемы волоконно-оптического гироскопа на сдвиг нуля при неидеальных поляризационных параметрах других элементов; предложена методика определения предельных значений сдвига нуля из-за поляризационных эффектов.

2. Установлены зависимости величины сдвига нуля волоконно-оптического гироскопа от параметров пьезоволоконного фазового модулятора, влияющих на паразитную поляризационную модуляцию излучения; предложена методика оценки предельных значений сдвига нуля из-за паразитной поляризационной модуляции.

3. Изучены особенности оптической схемы ВОГ, в которой СВИ работает как источник излучения, так и оптический усилитель и которая содержит меньшее число элементов и позволяет снизить требования к чувствительности фотоприемника.

Практическая ценность результатов работы.

1. Разработаны лабораторные образцы ВОГ средней точности с эрбиевыми волоконными источниками излучения.

2. Разработанные образцы ВОГ использованы: (а) в учебном процессе МГУЛ; (б) в ГНЦ ИТЭФ при подготовке фундаментального физического эксперимента.

3. Разработаны рекомендации и получены соотношения для расчета характеристик ВОГ.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Суперфлуоресцентные волоконные источники излучения (СВИ), изготовленные из кварцевых волокон, легированные ионами эрбия и иттербия, по совокупности параметров (высокая мощность в волокне, стабильность спектральных характеристик, долговечность, малая величина остаточной поляризации) являются наиболее подходящими источниками излучения для ВОГ высокой и средней точности. Рабочая длина волны СВИ 1.55 мкм позволяет использовать в оптической схеме ВОГ имеющиеся на этот спектральный диапазон радиационно-устойчивые волокна.

2. При исследовании влияния неидеальностей оптического приемного тракта ВОГ на выходные характеристики датчика установлено, что при неидеальном поляризационном модовом фильтре и наличии поляризационной асимметрии контура дихроизм приемной части вызывает дополнительный сдвиг нуля ВОГ. Наблюдаемый сдвиг определяется степенью поляризационной селективности оптических элементов, входящих в приемный тракт и может достигать значительной величины.

3. Паразитная поляризационная модуляция (ППМ), возникающая при использовании в схеме ВОГ пьезоволоконного фазового модулятора на анизотропном волокне приводит к появлению на. выходе гироскопа^ сигнала, не отличимого от полезного. Установлено, что ППМ обусловлена двумя механизмами - модуляцией двулучепреломления и модуляцией связи мод. Величина ППМ, зависит от внешних воздействий (тепловых, механических, акустических) и может приводить к ухудшению выходных характеристик. Деполяризация излучения в волоконных концах является эффективным механизмом снижения величины ППМ в пьезоволоконном фазовом модуляторе.

4. Изучена новая схема ВОГ, в которой излучатель используется в режиме источник входного излучения - усилитель выходного оптического сигнала ВОГ. Схема позволяет при незначительном уменьшении сигнала к шуму для выходного сигнала существенно снизить требования к электронной схеме обработки и упростить оптическую схему ВОГ.

Апробация работы. Материалы, включенные в диссертацию, докладывались на Всероссийском симпозиуме по проблемам навигации и чувствительных элементов, Москва, Институт проблем механики РАН, 2002г.; на семинарах ИРЭ РАН и научно-технических конференциях МГУЛ по итогам научно-исследовательских работ в 1994-2004гг.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 9 печатных работах.

Достоверность результатов диссертации. Научные положения, выводы и рекомендации, сформулированные в диссертационной работе, основаны на результатах многочисленных экспериментальных исследований, на согласии теоретических расчетов с экспериментом, являются достаточно аргументированными и подтверждаются экспериментальной оценкой точностных характеристик разработанных лабораторных образцов.

Реализация и внедрение результатов исследований. Основные научные результаты и разработанные лабораторные образцы получили практическую реализацию в ГНЦ Института Теоретической и Экспериментальной Физики в процессе проектирования и разработки экспериментальной установки для проведения фундаментальных экспериментов в части контроля и стабилизации скорости вращения массивного стола, не имеющего механических контактов с окружающей средой; внедрены в учебный процесс на кафедре "Проектирование и технология производства приборов" МГУЛ; использованы в ИРЭ РАН при проектировании экспериментальных установок для выполнения плановых и договорных НИР в период с 1993 по 2004гг.

Личный вклад автора. Автор выполнял экспериментальную часть исследований. Им разработаны экспериментальные установки, описанные в диссертации, лабораторные образцы ВОГ, проведены их испытания, выполнена обработка результатов измерений.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, приложения и актов о внедрении. Объем диссертации составляет 115 печатных страниц, 34 рисунков. Список литературы содержит 73 наименования.

Основные результаты работы

1. Экспериментально исследованы спектральные и поляризационные характеристики суперфлуоресцентных волоконных источников излучения (СВИ), изготовленных из кварцевых волокон, легированных ионами иттербия и эрбия, с рабочей длиной волны А,0 = 1.55 мкм и накачкой многомодовым полупроводниковым лазером с длиной волны 0.98 мкм. Изучались два типа СВИ: (1) на одиночном активном волокне и (2) двухкаскадный по схеме задающий генератор — выходной усилитель. Типичные значения параметров образцов Yb/Er СВИ составляют (в скобках указаны параметры СВИ второго типа): мощность в волокне Ро~ 5 (20) мВт, ширина спектра АХ = 15 (25) нм при неравномерности 4 (1.4) дБ, остаточная поляризация р = 0.3 (0.5) %. Проведенные исследования показывают, что по совокупности параметров Yb/Er СВИ являются наиболее подходящими для применения в волоконно-оптической гироскопии.

2. Дано обоснование оптической схемы ВОГ новой топологии - без входного направленного ответвителя, а также, при невысоких требованиях к точности, без поляризатора. В схеме реализуется подход, использующий способность эрбиевого СВИ работать одновременно как источник и как усилитель света, а также его малую степень остаточной поляризации излучения. Показано, что при наличии поляризатора такая схема имеет чувствительность и сдвиг нуля примерно в два раза хуже чем эти параметры в традиционной минимальной схеме и, следовательно, может быть использована в гироскопах высокой и средней точности. При удалении в такой схеме поляризатора чувствительность сохраняется, однако сдвиг и дрейф нуля заметно возрастают (в 1/г| раз), причем максимальные значения сдвига равны |фртах I ^ (Р+%)> где % - дихроизм приемного канала ВОГ, включая оптический тракт СВИ.

3. Установлен новый дестабилизирующий фактор в ВОГ — сдвиг нуля из-за дихроизма приемной части оптической схемы ВОГ, включая фотоприемник. Показано, что дихроизм фотоприемника приводит к сдвигу нуля ВОГ (возникновению поляризационной подставки). Величина подставки может иметь значительную величину как в исследованной в данной работе схеме ВОГ без поляризационного модового фильтра, так и в других схемах ВОГ, в том числе и в широко распространенной минимальной схеме.

4. Показано, что паразитная поляризационная модуляция (11I1M) в пьезоволоконном фазовом модуляторе на анизотропном волокне обусловлена двумя механизмами - ППМ двулучепреломления и ППМ связи мод. Установлено, что ППМ связи мод синфазна с модуляцией фазы излучения, в то время как ППМ ДЛП имеет также квадратурную компоненту. Отмечена различная чувствительность величины ППМ, связанной с указанными механизмами, к воздействиям на волокно модулятора, при которых происходит изменение состояния поляризации излучения. Показано также, что деполяризация излучения в волоконных концах является эффективным механизмом снижения величины ППМ в пьезоволоконном фазовом модуляторе.

5. Разработаны и изготовлены лабораторные образцы ВОГ с эрбиевыми волоконными источниками: (а) ВОГ по схеме источник-усилитель с контуром из анизотропного волокна с чувствительностью и сдвигом нуля (1-3) град/час; (б) ВОГ по схеме с деполяризаторами Лайота с чувствительностью и дрейфом нуля 1 град/час; (в) ВОГ по схеме источник-усилитель без поляризатора с чувствительностью 1 град/час и дрейфом нуля порядка 10 град/час.

6. Разработана схема обработки сигнала ВОГ по схеме, основанной на использовании отношений гармоник с компьютерной обработкой на персональном компьютере. Схема имеет быстродействие 1 мс (частота отсчетов), позволяет проводить усреднение сигнала. Схема обеспечивает стабильность масштабного коэффициента 0.5 %.

Заключение

1. Алексеев Э.И., Базаров Е.Н., Губин В.П., Сазонов А.И., Старостин Н.И. «Сопутствующая поляризационная модуляция в фазовых модуляторах из анизотропного волокна». Радиотехника и электроника, 1997, т.42, № 9, с.750-752.

2. Алексеев Э.И., Базаров Е.Н., Губин В.П., Сазонов А.И., Старостин Н.И. «Компенсация паразитной поляризационной модуляции в волоконном фазовом модуляторе с фарадеевским зеркалом». Радиотехника и электроника, 1999, т.44, № 1, с. 122-128.

3. Алексеев Э.И., Базаров Е.Н., Губин В.П., Сазонов А.И., Старостин Н.И., Усов А.И. «Рециркуляционный волоконный кольцевой интерферометр скомпенсацией потерь в резонаторе». Квантовая электроника, 2001, т.31, № 12, с.1113-1114.

4. Губин В.П., Коваленко В.Г., Сазонов А.И., Старостин Н.И. «Пьезо-волоконный фазовый модулятор света с пониженным уровнем поляризационной модуляции». Письма в журнал технической физики, 2002, т.28, вып.7, с.78-83.

5. Алексеев Э.И., Базаров Е.Н., Губин В.П., Коваленко В.Г., Сазонов А.И., Старостин Н.И. «Рециркуляционный волоконный кольцевой интерферометр с фарадеевским отражателем». Письма в ЖТФ, 2002, т.28, вып.22, с.52-58.

6. И. Алексеев Э.И., Базаров Е.Н., Губин В.П., Сазонов А.И., Старостин Н.И., Усов А.И. «Датчики угловой скорости на основе активных рециркуляционных волоконных кольцевых интерферометров", Гироскопия и навигация, 2003, N 3, с. 116.

7. Алексеев Э.И., Базаров Е.Н., Герасимов Г.А., Губин В.П., Самарцев И.Э., Старостин Н.И. "Поляризационные характеристики суперфлуоресцентного волоконного источника излучения на основе волокна,легированного эрбием", Письма в ЖТФ, т.21, вып.5, 1995.

8. Sanders G.A., Szafraniec В. et al. "Fiber optic gyros for space, marine and aviation applications". SPIE Vol.2837, 1996, pp.61-71.

9. De Paula R.P., Minford W.L, Bartman R.K., Youmans B.R., Bogert G.A. Fiber Optic rotation sensor for space missions. Proc.SPIE, 1987, V. 838, pp. 117-120. \

10. Goss W.C. Fiber Optic Gyro Development at the Jet Propulsion laboratory. Proc. SPIE, 1986, v. 719, pp. 113 -121.

11. Otaguro W.G., Udd E., Cahill R.F. Fiber Optic gyro for space applications. Proc. SPIE, 1986, v. 616, pp. 205 201.

12. Otaguro W.S., Udd E., Cahill R.F. Fiber-optic gyro for space applications. //SPIE vol.616 Optical Technologies ior Communication Satellite Applications (1986 ),pp. 205-211.

13. Barnes C., Dorsky L., Johnston A., Bergman L., Stassinopoulos E. Overview of Fiber Optics in the Natural Space Environment // SPIE Vol.1366 Fiber Optic Reliability: Benign and. Adverse Environments IV (1990), pp.9-16.

14. Friebele E.J., Dorsey K.L., Gingerich M.E, Optical Fiber Waveguides for Spacecraft Applications. // SPIE Vol.721 Fiber Optics in Adverse Environments III (1986), pp.98-103.

15. Unger G., Kaufman D.M., Krainak M. NASA's first in-space optical gyroscope. A technology experiment on the X-ray Timing Explorer spacecraft. // SPIE Vol.1953 Photonics for Space Environments (1993); pp.52-58.

16. Vali V., Shorthlll R.W. Fiber ring Interferometer. Appl. 0pt.,01976, v. 15, N 5, pp. 1099-1100.

17. Vali V., Shorthlll R.W. Ring interferometer 950 meters long. Appl. Opt., 1977, V.16.N2, pp. 290-291.

18. Montgomeri J.D. Fiber Optic gyro market and applications. Proc. SPIE, 1986, v. 619, pp. 185- 190.

19. Friebele E.J., Taylor E.W., Turquet De Beauregard G.Y., Wall J.A., Barnes C.E. Interlaboratory Comparison of Radiation-Induced Attenuation in Optical Fibers. Part I: Steady-State Exposures./ J.of Lightwave Technology, 1988, Vol.6, pp.165-171.

20. Taylor E.W., Friebele E.J., Henschel H., West R.H., Krinsky A., Barnes C.E. Interlaboratory Comparison of Radiation-Induced Attenuation in Optical Fibers. Part II: Steady-State Exposures./J.of Lightwave Technology, 1990, Vol.8, pp.967-976.

21. Brambani L.A., Friebele E.J., Askins C.G., Gingerich M.B., Onstott J.R. Radiation effects in polarization-maintaining fibers. // SPIE Vol.992 Fiber Optic Reliability: Benign.and Adverse Environments II (1988), pp. 43-49.

22. Fesler К.A., Dlgonnet M.J.F., Kim B.Y., Shaw H.J. Stable fiber-source gyroscopes. Opt. Lett., 1990, v. 15, N22, pp. 1321-1323.

23. Burns W.K., Dulling I.N. Ill, Goldberg L., Moeller R.P., Villarruel G.A., Snitzer E., Po H. Fiber superfluorescent source for fiber gyro applications. Proc. OFS-89, pp. 137- 142.

24. Wysocki P.T., Dlgonnet M., Kim B.Y.,. Broadband operation of Erbium-doped Silica-based fiber laser,s. ITo<;. SPIE, 1989, Y. 1171, pp.261 265.

25. Kim Y. Broadband fiber sources for gyroscopes. Proc.OFS-91, pp. 129 133.

26. Liu K., Digonnet M., Fesler K., Kim B.Y.,- Shaw H.J. Super-fluorescent single mode Nd:fiber source at 1060 run. Proc. OFS-88, pp. 462 465.

27. Burns W.K., Moeller R.P., Dandridge A. Excess noise in fiber gyroscope sources. IEEE Photon. Lett., 1990, v. 2, N 8, pp. 606 608.

28. Логозинский B.H. О флуктуациях разности фаз встречных волн в кольцевом интерферометре. Квантовая электроника, 1981, т. 8, N 4, стр. 895 898.

29. Залогин А.Н. Поляризационные эффекты в одномодовых световодах, диссертация на соискание ученой степени к.ф.-м.н., Москва, 1987.

30. Burns W.K. Phase error bounds of fibre gyroscope with polarization-holding fiber, J. Lihgtwave Tech., 1986, v. 4, N 1, pp. 8-14.

31. Cooper P.R. All-fiber Lyot depolarizer. Optics and laser technology. 1986, v. 18, N2, pp. 99- 100.

32. Burns W.K., Moeller R.P., Villarruel C.F., Observation of low noise in a passive fibre gyroscope, 1982, Electron, Lett., V. 18, N 15, pp. 648 650.

33. Bohm. K., Marten P., Petrmann K., Weidel E.„ Ulrich R. Low drift gyro using superluminescent diode, Electron. Lett., 1981, v. 17, pp. 352 353.

34. Bohm K., Petrmann K., Weidel E. Performance of Lyot depolarizer with birefringent single-mode fibres. J.Lightwave Technol., 1983, v. LT 1, N 1, pp. 71 - 74.

35. Mochizuki К. Degree of polarization in joined fibres. Appl. Opt., 1983, v. 23, N 19, pp. 3284-3288.

36. Takada K., Chida K., Noda J. Precise method for angular alignment of birefringent fibres based on an interferometric technique with broadband source. Appl. Opt., v. 26, N 15, pp. 2979 2987, 1987.

37. Takada K., Chida K., Noda J. New diagramatical method for calculation of fibre-optic Lyot depolarizer performance. J. Opt. Soc. Amer., ser. A., v. 5, N 11, pp. 1905- 1917.

38. Richter P.H. The Lyot, depolarizer in quasimonochromatlc light. J. Opt. Soc. Amer., v. 69, N. 3, pp. 460 463,1979.

39. Billings B.H. A monochromatic depolarizer. J. Opt. Soc. Amer., v. 41, N 12, pp. 966-975, 1951.

40. Burns W.K., Chen C.-L., Moeller R.P. Fibre-optic gyroscopes with broadband sources. J.Lightwave Technol., v. LT-1, N 1, pp. 98 105, 1983.

41. Burns W.K., Duling III I.N., Goldberg L., Moeller R.P., Villarruel C.A., Shitzer E., Po H. Fiber superfluorescent sources for fiber gyro applications. OFS-89, Paris, Prance, Sept. 18-20,1989, pp. 137 142.

42. Burns W.K. et al., Depolarized source for fiber-optic applications., Opt. Lett., 1991, v. 16, p. 381.

43. Morkel P.R., Laming R.I., Paune D.N. Noise characteristics of high-power doped-flbre superluminescent sources. Electron. Lett., 1990, v. 2Б, N 2, pp. 95 -98.

44. Yurek A.M., Taylor H.P., Goldberg L., Weller J.F., Dandridge A. Quantum noise in superluminiscent diodes. IEEE J. Quantum Electron., 1986, v. QE -22, pp. 522 527.

45. Poisel H., Trommer G.P., Buhler W., Hartl E., Muller R. Low-cost fiber-optic gyroscopes. Electron. Lett., 1990, v. 26, pp. 69 70.

46. Булушев А.Г., Кузнецов А.В., Охотников О.Г., Царев В.А. Волоконно-оптические интерферометры. Волоконная оптика, М.:Наука,1990,с.159-172 (Труды ФИАН, т.231).

47. Rashleigh S.C., Burns W.K., Moeller R.P., Ulrich R. Polarization Holding in Blrefringent Single-Mode Fibers. Optics Letters, 1982, v.7, N1, pp.40-42.

48. Bergh R.A. All-Tiber gyroscope with optlcal-Kerr-effect compensation. Edward L.Glnzton Lab. Report N 3586, Stanford Univer sity, 1983.

49. Szafraniec В., Blace J., "Polarization modulation errors in all-fiber depolarized gyroscopes", J. Lightwave Technology, vol. 12, p. 1679, 1994.

50. Kringlebotn J.T., Blotekjaer K., Pannel C.N. Sagnac Interferometer including recirculating ring with an Erbium-doped fibre amplifier. Proc. OFS-92, pp. 6 -9.

51. Yu A., Siddiqul A.S. Novel fiber optic gyroscope with a configuration combining Sagnac interferometer with fibre resonator. Electron. Lett., 1992, v. 28, N19, pp. 1778- 1780.

52. Iwatsuki K., Suzuki K., Nishi S. All single mode — fiber gyroscope without polarizer using Ег-doped superfluorescent fiber laser pumped by 1.48 pm laser diode. Proc. OFS-91, pp. 139 - 142.

53. Sanders G.A., Liu R.Y., Strandjord L.K. Progress in Interferometric and Resonator fiber optic gyros. Proc. of 8-th optical Fiber Sensors Conference, Jan. 29-31, 1992, pp. 26-29.

54. Hotate K. Noise sources and countermeasures in: optical passive ring-resonator gyro. Proc. OFS-90, pp. 11 17.

55. Farhabiroushan M., Giles I.P., Youngquist R.C. Optical Fibre Resonator Rotation Sensor using a low coherent source. Proc. SPIE, 1986, Y. 719, pp. 178- 184.

56. Farhabiroushan M., Giles I.P. Recirculating multimode optical fiber rotation sensor. Proc. SPIE, 1988, v. 838, pp.l 15-122.

57. Farahi F., Kalli K., Jackson D.A. An all-fibre ring resonator gyroscope using a low coherence length source. Proc. of 6-th Int. Conf., OFS'89, Paris, Sept. 18 -20,1989, pp. 101-106.

58. Youmans B.R., Bartman R.K., Salomon P.M., Minford W.J., Stone F.Tr. Design and performance of a fiber optic gyroscope using integrated optics. Proc. SPIE, 1989, v. 1169, pp. 310 r- 321.

59. Wysotski P.F., Digonnet M.J.F., Kim B.Y., Shaw H.J. Characteristics of Erbium-Doped Superfluorescent Fiber Sources for Interferometric Sensor Applications. / J.of Lightwave Technology, 1994, Vol. 12,pp.550-567.

60. Fesler K.A., Digonnet M.J.F., Kim B.Y., Shaw H.J. Stable Fiber-Source Gyroscopes. / Optics Letters, 1990, Vol.15, pp.1321-1323.

61. Burns W.K. Phase Shift Bounds of Fiber Gyro with Polarization Holding Fiber. / J.of Lightwave Technology, 1986, Vol.4, pp.8-13.

62. Farhadiroushan M., Giles I.P., Youngquist R.C. "Optical fibre resonator rotation sensor using a low coherence source", SPIE Vol 719, pp.178-184, 1986.

63. Goldner E.L., "Triaxial fiber optic Sagnac interferometer with single source and detector", US Patent 5, 184, 195,1993.

64. Kemmler M., "Multy-axis fiber optic rotation rate sensor with parallel sensing", US Patent 5,294, 972, 1994.

65. Klamm J.K.P., Torzaltes D.A., "Error reduction by quasi non-multiplexed signal processing in multiplexed fiber optic rotation sensor loop", US Patent 5, 576, 534, 1996.

66. Mattrews A., Varty G.T., Darling J.S., "Multiplexed fiber-optic gyro control", US Patent 5, 033, 854, 1991.

67. Touchberry A.B., Rolfer T.J., "In-line multiple rotation sensor assembly", US Patent 5, 184,195, 1993.579, 110, 1996.