零闭锁激光陀螺磁敏感特性研究

与腔内运行线偏振光的抖动陀螺相比,腔内运行圆偏振光的零闭锁激光陀螺对磁场更为敏感.为了减小零闭锁激光陀螺的磁敏感性,理论分析了其磁敏感特性.当左、右旋陀螺的比例因子修正相等时,陀螺零偏不随磁场的变化而变化,同时陀螺比例因子线性度也将得到改善.试验测试了零闭锁激光陀螺的磁敏感性,结果表明陀螺存在磁不敏感点.试验结果与理论分析吻合.与传统的被动磁屏蔽方法相比,通过主动控制使得零闭锁激光陀螺工作在磁不敏感点的方法对于降低该陀螺的磁灵敏度和提高准确度具有实用价值.     

阿秒和频相位共轭极化拍频的不对称色锁二阶相干控制

研究了级联三能级系统中孪生色锁随机光场的相位共轭阿秒和频极化拍频(ASPB)不对称新效应。从理论上分析了自关联单光子简并四波混频(DFWM)和双光子非简并四波混频(NDFWM)信号辐射场与物质间不对等效应、混合型太赫兹失谐振荡特性,及双光子非简并共振四波混频信号的延时不对称性;同时也分析了由干涉计两臂不平衡色散效应引起的阿秒和频极化拍频信号的延时不对称性,即阿秒和频极化拍频信号的最大值相对于零延时有一个小偏移,结果表明该不对称性并这不影响阿秒和频极化拍频零差探测两偶极禁戒跃迁能级分裂的总体精度。阿秒和频极化拍频作为一种消除多普勒增宽的超快调制过程,从理论上说它可以扩展到任何两偶极禁戒跃迁能级系统。     

基于DSP的激光陀螺稳频回路设计及其参数整定

针对某小型化激光陀螺,对基于TMS320F2810数字信号处理芯片（DSP）的激光陀螺交流抖动稳频回路设计及其参数整定进行了理论分析、Matlab数值仿真和实验研究。TMS320F2810这款芯片具有集成度高、处理速度快、功耗低和性价比高等突出优点,有利于实现激光陀螺控制系统的小型化。基于这款DSP芯片实现了某小型化激光陀螺的交流抖动稳频回路的软、硬件设计,使用衰减曲线法得到了该型激光陀螺经优化后的PID控制参数（Kp=0.048,Ki=0.059,Kd=0.013）,并根据国军标对稳频回路进行了实验验证。实验结果表明,稳频控制回路经过PID参数整定后,该小型化激光陀螺的零偏稳定性从0.025/h降到0.014/h,该稳频控制回路在目标型号激光陀螺上满足预期的性能指标要求。     

空间三轴机抖激光陀螺交流稳频系统设计

针对空间三轴机抖激光陀螺设计了交流稳频控制系统,分析了系统原理,进行了Simulink仿真建模和试验研究。在系统原理中分析了控制过程,推导了系统函数,通过Simulink交流稳频系统仿真建模摸索了空间三轴机抖激光陀螺交流稳频系统中PID参数对系统响应的影响,并得到了优化参数(K_P=0.048,K_I=0.0021,K_D=0.0037),为硬件调试提供了参考。将交流稳频控制系统应用于国产某型空间三轴机抖激光陀螺进行试验,试验结果显示通过PID参数调节后的交流稳频陀螺PZT码值变化平稳,陀螺静态脉冲输出稳定,与原直流稳频控制方法相比将空间三轴机抖激光陀螺的精度提高了20%。     

弯曲扩压通道内脉冲射流位置影响的POD分析

基于一种弯曲扩压通道在不同射流位置状态下,开展了脉冲射流控制的试验及数值模拟研究,引入本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,POD)技术以模态的方式完成了脉冲射流控制效果的分析。结果表明:随着射流位置逐渐由上游靠近分离点,各个射流位置最佳射流频率逐渐接近于通道内分离涡主频,分离点附近及下游位置最佳射流频率与通道内分离涡主频保持一致;最佳射流频率下,随着射流位置逐渐接近于分离点,分离涡模态能量在脉冲射流的作用下向平均流模态转移的比例逐渐增加,向高阶模态能量转移的比例逐渐减小;分离点位置对应着最佳射流位置,该状态下POD各阶模态能量均向平均流模态进行转移,脉冲射流控制效果最为明显。     

零闭锁激光陀螺磁不敏感点与放电电流关系的实验研究

零闭锁激光陀螺(ZLG)增益曲线不对称导致左、右旋陀螺的比例因子修正系数不相等,使得当陀螺稳频工作点与磁不敏感点存在频率差时,陀螺零偏对外界磁场变化敏感,降低了陀螺的精度并限制了使用环境。利用兰姆半经典理论分析计算了比例因子修正系数与增损比的关系,并得到了陀螺的磁不敏感点与放电电流的关系,从信号处理系统中排除放电电流变化对控制信号的影响,并进行了实验验证。理论计算和实验结果均表明,线性地改变陀螺放电电流,陀螺磁不敏感点位置会因增益曲线的增损比变化而发生相应线性改变,进而能够通过控制放电电流降低陀螺的磁灵敏度。     

一种新型高速光保持模块

针对光电混合模数转换系统中采样光脉冲很窄,高速积分保持电路实现较困难这一问题,本文提出了一种新型的高速光保持模块.通过使用多个耦合器组成的无源结构,将采样后的超窄光脉冲转换成一族脉冲簇,再经过光电转换和电低通滤波,得到了顶部较平、脉宽较宽的脉冲,有助于降低后续处理电路的复杂度.实验结果表明,这种结构能够较好地实现将超窄脉冲展宽成平顶宽脉冲的功能.     

有限冲击响应滤波器在四频激光陀螺中的应用

针对目前四频差动激光陀螺光学解调方案可靠性和温度特性差的特点,介绍一种基于FPGA的数字拍频解调方案。分析了四频差动激光陀螺数字拍频解调对电路系统的需求,对数字拍频解调的关键部件低通滤波器进行了设计与实现。根据四频差动激光陀螺的特性参数计算滤波器的通带截止频率及阻带截止频率,使用MATLAB的滤波器设计和分析工具FDATool完成了有限冲击响应（FIR）数字滤波器的参数设计,并利用Xilinx公司的FPGA集成开发环境ISE实现FIR数字滤波器的片上系统设计。仿真和实验结果表明,所设计的FIR数字滤波器对四频差动激光陀螺的和频分量衰减达到-66 dB,满足四频差动激光陀螺拍频解调的需求,并有助于实现四频差动激光陀螺的小型化和数字化。     

一种新型高速光保持模块

针对光电混合模数转换系统中采样光脉冲很窄,高速积分保持电路实现较困难这一问题,本文提出了一种新型的高速光保持模块.通过使用多个耦合器组成的无源结构,将采样后的超窄光脉冲转换成一族脉冲簇,再经过光电转换和电低通滤波,得到了顶部较平、脉宽较宽的脉冲,有助于降低后续处理电路的复杂度.实验结果表明,这种结构能够较好地实现将超窄脉冲展宽成平顶宽脉冲的功能.     

Repetition rate tunable ultra-short optical pulse generation based on electrical pattern generator

An actively mode-locked laser with tunable repetition rate is proposed and experimentally demonstrated based on a programmable electrical pattern generator. By changing the repetition rate of the electrical patterns applied on the in-cavity modulator, the repetition rate of the output optical pulse sequences changes accordingly while the pulse width of the optical pulse train remains almost constant. In other words, the output ultra-short pulse train has a tunable duty cycle. In a proof-of-principle experiment, optical pulses with repetition rates of 10, 5, 2.5 and 1.25 GHz are obtained by adjusting the electrical pattern applied on the in-cavity modulator while their pulse widths remain almost unchanged.