光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭-第三講

1、光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭1第二章 光纖陀螺的發(fā)展與現狀2.1 國外發(fā)展及現狀光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭2.2 國內發(fā)展及現狀2.3 光纖陀螺的發(fā)展趨勢2.4 光纖陀螺對國防的重要意義2光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭2.3 光纖陀螺的發(fā)展趨勢1、光纖陀螺調制解調技術 開環(huán)檢測方案3光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭2.3 光纖陀螺技術的發(fā)展 閉環(huán)檢測方案 采用聲光調制器的閉環(huán)結構 4光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭采用集成光學器件的數字閉環(huán)技術 5光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭2、光纖陀螺建模技術 光路模型控制電路數學模型溫度補償模型 6光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭3、光纖陀螺的噪聲處理技術 光纖陀螺系統(tǒng)中包含了各種噪聲，主要來源于光路和電路光路噪聲光源：波

2、長、功率耦合器：分光比Y波導：分光比、調制非線性光纖環(huán)：偏振耦合光電探測器：熱噪聲7光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭電路噪聲前置放大器：熱噪聲模數轉換器：量化噪聲數模轉換：量化噪聲電路串擾8光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭噪聲處理技術軟件降噪技術電路降噪技術9光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭軟件降噪技術軟件實現的數字濾波器自適應濾波器FIRIIR10光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭硬件降噪技術模擬濾波器光路和電路配置方案11光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭硬件降噪技術12光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭4、光纖陀螺小型化技術光源共享技術光源、光電探測技術三軸共用一個光源，調制器、分束器和探測器集成模塊 13光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭2.4 光纖陀螺對國防的重要意義?光纖

3、陀螺對國防的有哪些重要意義呢？14第三章 光纖陀螺原理與關鍵技術3.1 光纖陀螺的工作原理光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭3.2 光纖陀螺的種類 3.3 光纖陀螺的關鍵技術 3.4光纖陀螺的性能參數 153.1 光纖陀螺的工作原理光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭光纖光纖(Optic fiber)是光導纖維的簡稱利用光的全反射原理將光波能量約束在其界面內 纖的基本特性包括結構特性、光學特性、傳輸特性和環(huán)境特性。 16光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭光纖光纖的結構17光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭光纖光纖的分類按光纖橫截面上的折射率分布分類 均勻光纖 非均勻光纖 (階躍型光纖 )(梯度型光纖 )18光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭光纖光纖的分類19光纖陀

4、螺與高科技戰(zhàn)爭光纖光纖的分類按光纖的輸出 總模數分類 單模光纖 :理論上只傳輸一種模式多模光纖：可傳輸多種模式纖芯直徑 : 410纖芯直徑 : 507520光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭光纖光纖的分類按光纖的材料 成分分類 石英光纖塑料包層石英纖芯多組分玻璃纖維纖芯全塑光纖21光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭光纖光纖的分類按工作波長分類 短波長光纖長波長光纖22光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭光纖光纖的導光原理分析光纖導光 原理的方法 射線法 波動理論法 光線是一條幾何直線 光線是一條電磁波23光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭光纖光纖的導光原理數值孔徑 NA 光纖的光學參數相對折射率差24光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭 相對折射率差 對于階躍型光纖

5、，假設 是包層折射率， 是纖芯折射率，且 ， 和 的差值大小直接影響光纖的性能。故引入相對折射率差表示其相差程度： 對于通信光纖， ，上式簡化成為對于漸變型光纖，若軸心處（r=0）的折射率為 ,則相對折射率差定義為 25光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭 數值孔徑 NA對于階躍型光纖，當光線在纖芯與包層界面上發(fā)生全反射時，光波在纖芯中傳播軌跡為折線，相應的端面入射角記為光纖波導的孔徑角（或端面臨界角）。即只有光纖端面入射角大于的光線才能在光纖中傳播，故光纖的受光區(qū)域是一個圓錐形區(qū)域，圓錐半錐角的最大值就等于。為表示光纖的集光能力大小，定義光纖波導孔徑角的正弦值為光纖的數值孔徑（NA），即：26光纖陀螺與高科

6、技戰(zhàn)爭由于 ，上式簡化成為可見，光纖的數值孔徑與纖芯與包層直徑無關，只與兩者的相對折射率差有關。若纖芯和包層的折射率差越大，NA值就越大，即光纖的集光能力就越強。對于階躍型光纖，由于纖芯折射率均勻分布，纖芯端面各點的數值孔徑都相同，即各點收光能力相同。對于漸變型光纖，纖芯折射率分布不均勻，光線在其端面不同點入射，光纖的收光能力不同，因此漸變型光纖數值孔徑定義為：27光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭 光在介質分界面的全反射28光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭 光在光纖中的傳播 1) 子午光線 通過纖芯的軸線OO可以做很多個平面這些平面稱為子午面。子午面上與軸線相交的光射線，稱為子午光線，簡稱子午線。 29光纖陀螺與高科

7、技戰(zhàn)爭 光在光纖中的傳播空氣折射率為纖芯折射率為包層折射率為入射角為全反射臨界角30光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭31光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭 2)斜射光線 通過纖芯的軸線OO可以做很多個平面這些平面稱為子午面。子午面上與軸線相交的光射線，稱為子午光線，簡稱子午線。 32光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭光纖的損耗損耗計算公式：33光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭光纖的損耗 光纖的吸收損耗本征吸收損耗 雜質吸收損耗 原子吸收損耗 34光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭光纖的損耗 光纖的散射損耗瑞利(Rayleigh)散射 原子吸收損耗 35光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭光纖的損耗 光纖的彎曲損耗 空間濾波 模式泄漏損耗 模式耦合 36光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭光

8、纖的損耗光纖的結構缺陷損耗 空間濾波 模式泄漏損耗 模式耦合 37光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭 光纖的偏振與雙折射 光纖的偏振特性與雙折射效應偏振特性自然光完全偏振光部分偏振光線偏振光 橢圓偏振光 圓偏振光 自然光和完全偏振光的疊加 38光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭 低雙折射單模光纖歸一化雙折射系數B降低到量級以下，相應的拍長達到100m以上的單模光纖 39光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭 保偏光纖40光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭 純單模光纖 在制造光纖時，有意地使單模光纖的兩個模態(tài)具有不同的衰減率，即一個為高損耗模態(tài)，另一個為低損耗模態(tài)，二者的消光比達到50dB以上，則其中的高損耗模態(tài)實際上已經截止，光纖中只剩下一個偏振模在傳輸了 。41光纖陀螺與高科技戰(zhàn)爭2、干涉理論振幅