光纤陀螺国内外研究现状.doc

光纤陀螺国内外研究现状1 国外研究现状12 国内研究现状2光纤陀螺作为新一代惯性器件，自1976年以来已经进行了近34年的研究与探索工作，尤其是光通信产业及大规模集成电路的迅速发展极大的推动了光纤陀螺的发展。在欧美国家，光纤陀螺已经取得了非常广泛的应用，其精度覆盖范围（从0.010/s到0.0010/h.）之广、应用范围之大都是以往任何其它陀螺所无法比拟的。我国自80年代开始光纤陀螺的研制工作，精度每5年提高一个台阶的速度进展，所有光学元件都能做到国内配套，光纤陀螺在不同场合经受了各种试验的考验，取得了令人欣慰的成绩。1 国外研究现状在2002年光纤传感器会议中报道了几家光纤陀螺研制的知名公司的光纤陀螺研发情况，这里以法国光子公司和美国honeywell公司为例介绍国外光纤陀螺概况。法国光子公司是世界上最早开始光纤陀螺研制的单位之一。该公司的发展过程如下：80年代末研制出采用台阶波反馈控制的闭环光纤陀螺，是该公司取得的一项标志性成果。90年代初，无制冷波长稳定的掺铒光纤光源的研制成功是该公司又一项标志性成果。90年代中期，开发出了精度为0.010/h的光纤陀螺。1998年，陀螺精度达到0.0030/h。自1995年起，该公司开始开发满足不同场合，如姿态系统、惯性导航系统等应用系统，并致力于高精度光纤陀螺的开发。从光子公司光纤陀螺的发展历史可以看出：光纤陀螺在该供公司的发展以数字台阶反馈电路的成功研制为标志，在90年代的十年间实现了从实验室样机到工程样机的转变，精度也不断提高。美国honeywell公司自80年代中期开始光纤陀螺的研制工作，采用的是超辐射发光二极管加压电陶瓷开环光纤陀螺方案，陀螺精度大约为1/h，已经生产出9000只陀螺用于不同的场合。该公司陀螺的研制过程总结如下：战术级光纤陀螺的研制（1986-1991）；陀螺精度达到10/h，自开始研制到投放市场用了5年时间；从1989年开始到1994年，陀螺精度达到0.020/h，达到惯导级水平（1989-1994）；消偏光纤陀螺的研制（1993-1996）；高精度全保偏光纤陀螺的研制（1994-1997） 经过4年的研制光纤陀螺精度达到0.000230/h；高精度消偏光纤陀螺的研制（1998至今）从该公司光纤陀螺的发展过程可以看出：该公司“全保偏”光纤陀螺与“消偏”光纤陀螺两种设计方案同时进行研发，在90年代实现了精度的大幅度提高。从上述两家国外公司的发展历史来看，在1994年到1997年短短的4年中全保偏光纤陀螺的零偏稳定性从0.020/h达到了0.000230/h，提高了近两个数量级。据报道其中采用的关键技术如下：采用了2-4km的保偏光纤环圈；采用了大功率波长稳定的掺铒光纤光源；采用了一个消除强度噪声的反馈环节；采用双闭环电路控制环节，来扩大光纤陀螺的线性度和动态范围；采用了调制噪声抑制技术，提高光纤陀螺的零偏稳定性。从上述两个例子可以看出，国外光纤陀螺在90年代（这一时期也正是光通信发展最快的时期）实现了迅速发展，陀螺精度提高了近3个数量级，数字闭环电路以及大功率高稳定掺铒光纤光源的研制成功是实现这一飞跃的关键技术。2 国内研究现状我国自“七五”开展光纤陀螺研究以来，基本上是开环方案与闭环方案并行，主要过程如下：1989年：开环样机精度达到180/h；1990年：采用条波导的闭环样机研制成功，精度达到5-100/h；1993年至1994年：超辐射发光二极管样机研制成功；1995年：光纤陀螺样机精度达到1-30/h（开环和闭环）；1996年：采用y波导的数字化闭环光纤陀螺研制成功；2000年：陀螺样机精度达到0.1-0.20/h，初步进行了环境试验；2001-2005年：进行掺铒光纤光源及惯导级光纤陀螺样机的研制工作，“十五”研制目标是精度达到）0.010/h。与国外相比，国内光纤陀螺仍有着相当大的差距，许多问题亟待解决，主要反映在：对光纤陀螺的理论研究和基础研发不够，仪表级总体技术水平仍比国外第一个数量级以上；工程应用光纤陀螺的环境适应性和温度稳定性问题还是没有彻底解决；国内光纤陀螺用的关键光学器件均由光纤陀螺研制单位自主研发，无论从产品数量上，还是从销售额度上，光纤陀螺用的关键光学器件与光通讯器件相比均