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亚博2021最新版网址-利用新型光纤改进光纤陀螺仪

作者:亚博2021最新版网址 发布时间:2021-09-13

为了提高谐振式光纤陀螺的机能,研究人员采取了一种新型的空心光纤,即无节点反共振光纤。这些陀螺仪有一天会成为导航手艺的根本,这类手艺比此刻的系统更紧凑、更切确。

研究人员在提高谐振式光纤陀螺的机能方面迈出了主要的新一步,谐振式光纤陀螺是一种只操纵光感知扭转的光纤传感器。由于陀螺仪是年夜大都导航系统的根本,这项新的工作有一天会给这些系统带来主要的改良。

霍尼韦尔国际研究小组的负责人GlenA.Sanders说:“高机能陀螺仪可用在多种类型的空中、地面、海洋和太空利用中的导航。虽然我们的陀螺仪仍处在开辟的初期阶段,但假如它到达了其全数机能,它将有望成为下一代导航和导航手艺中的一员,这些手艺不但可以提高精度,并且可以削减体积和重量。”

在光学学会(OSA)期刊《光学快报OpticsLetters》上,来自霍尼韦尔年夜学(Honeywell)和英国南安普顿年夜学(UniversityofSouthampton)光电子学研究中间的研究人员描写了他们若何利用一种新型空心光纤来降服限制先前谐振式光纤陀螺的几个身分。这使得他们可以或许将最刻薄的陀螺仪不变性机能要求提高500倍之多,这是之前颁发的触及空心光纤的研究功效的500倍

Sanders说:“我们但愿看到这些陀螺仪被用在下一代平易近用航空、主动驾驶汽车和其他很多导航系统利用中。事实上,跟着我们提高导航和导航系统的机能,我们但愿可以或许开放全新的功能和利用。”

用光感应扭转

谐振式光纤陀螺仪利用两个激光器,它们以相反的标的目的穿过一个光纤线圈。光纤的两头毗连起来构成一个光学谐振器,如许年夜部门的光就会轮回并绕着线圈走屡次。当线圈处在静止状况时,在两个标的目的上行进的光束具有不异的谐振频率,可是当线圈扭转时,谐振频率会以可用在计较安装陀螺仪的车辆或装备的活动标的目的或相对移动标的目的。

霍尼韦尔公司开辟谐振式光纤陀螺手艺已有一段时候了,由于与电传播感器比拟,它可以在更小尺寸的装备中供给高精度导航。但是,若何在这些陀螺仪所需的超邃密激光线宽下,找出一种能承受中等激光功率程度的光纤,却不会引发非线性效应而下降传感器机能,一向是一个挑战。

“在2006年,我们最先建议利用空芯光纤作为谐振式光纤陀螺,”Sanders说,“因为这些光纤将光限制在中间空气或布满气体的空地中,基在它们的传感器不会遭到困扰基在固体光纤的传感器的非线性影响。”

利用更好的光纤

在这项由南安普顿年夜学AustinTaranta带领的新研究中,研究人员想看看一种全新的中空光纤是不是能带来更多的改良。这类新型光纤被称为无结反共振光纤(NANF),它比其他空心光纤表示出更低的非线性效应。

无结反共振光纤还具有较低的光衰减,这提高了谐振器的质量,由于光在经由过程光纤的较长传输长度上连结其强度。事实上,这些光纤已被证实具有比任何其他空芯光纤有更低的光消耗,而且在光谱的很多部门,比任何类型光纤消耗都要小。

对谐振式光纤陀螺来讲,光在光纤中的传输路径必需是单一的。无结反共振光纤有助在消弭由后向散射、偏振耦合和模态杂质引发的光学误差,这些都是陀螺仪中误差或额外噪声的潜伏来历。它们的解除消弭了其他光纤手艺最主要的机能限制身分。

Sanders说:“固然这类传感器的骨干是新型光纤,但我们在之前所未有的精度感知共振频率时也致力在年夜幅下降噪音。这对提高传感器机能和朝着小型化标的目的成长相当主要。”

实现持久不变

霍尼韦尔的研究人员进行了尝试室研究,以表征新型光纤陀螺传感器在不变扭转前提下的机能,即仅在地球自转的环境下。这就成立了仪器的“误差不变性”。为了消弭自由空间光学装配中的噪声和干扰,陀螺仪被安装在一个不变的、静止的桥墩上。经由过程归并无结反共振光纤,研究人员可以或许证实0.05度/小时的持久误差不变性,这接近在平易近用飞机导航所需的程度。

“经由过程展现纳米纤维在这一极为刻薄的利用中的高机能,我们但愿展现这些光纤在其他周详科学谐振腔中的非凡利用前景。”Taranta说,该研究人员今朝正致力在制造一种布局更紧凑、更不变的陀螺仪原型。他们还打算采取最新一代纳米晶闸管,这类纳米晶闸管的光消耗提高了四倍,同时极年夜地提高了模式和偏振纯度。

原文链接:https://phys.org/news/2020-12-optical-fiber-significant-light-based-gyroscopes.html