【《光学陀螺仪的分类概述》1300字】

光学陀螺仪的分类概述光学陀螺可以有很多种分类方式，根据构成光路的元器件，光学陀螺可以分为：激光陀螺、光纤陀螺和集成光学陀螺。基于对Sagnac效应的检测结构及工作方式，光学陀螺可以分为：干涉型光学陀螺（IOGInterferometricOpticalGyro）、谐振型光学陀螺(ROGResonatorOpticalGyro)和布里渊型光学陀螺(BOGBrillouinOpticalGyro)。干涉型光学陀螺仪的工作原理是检测由Sagnac效应产生的与转动角速度成正比的相位差Δφ；谐振型光学陀螺仪的工作原理是检测由Sagnac效应产生的与转动角速度Ω成正比的谐振频率差Δf；布里渊光学陀螺的工作原理是通过检测产生于光纤中的布里渊散射现象来探测转动角速度Ω，目前正处于理论研究阶段，距离应用还有一定距离。1.1激光陀螺（Lasergyro）1962年，第一个环形激光陀螺诞生，在环形激光陀螺中，有源介质置于环形谐振腔内部，其一般框架如图1.1所示[13]，其主要由激光介质、激光器、反射镜组成，通过光源发出的顺时针和逆时针方向传输的两束光经由反射镜经过两次反射后输出。图1.1激光陀螺仪设计方案Figure1.1Designschemeoflasergyroscope1.2干涉式光纤陀螺(IOG)光纤陀螺通过采用多匝光纤线圈的方式来增强Sagnac效应，经过多匝光纤放大之后的Sagnac效应可以通过双波干涉仪检测到，因此无需使用谐振器对其检测。干涉式光纤陀螺仪的结构图如下所示，其主体包括一个激光光源、光纤耦合器、光分束器、光探测器和多匝光纤线圈组成。图1.2干涉式光纤陀螺仪基本示意图Figure1.2Basicdiagramofinterferometricfiberopticgyroscope干涉型光纤陀螺的灵敏度与其光纤环的长度成正比，所以，高分辨率的陀螺仪通常会使用几百米甚至上千米的光纤。但是，这会使得陀螺仪系统的小型化变得更加困难，并且会放大在光纤环中产生的非互易性噪声，这些都限制了干涉型光纤陀螺向更好性能的发展。1.3谐振式光纤陀螺(ROG)谐振式光纤陀螺是利用环形谐振器来增强旋转引起的Sagnac效应，其工作原理与干涉式光纤陀螺相似，通过检测由于旋转带来的谐振频率的差异得到陀螺仪的输出。谐振式光纤陀螺仪的结构如图1.3所示[16]，其基本器件与干涉型光纤陀螺相似，包括激光器、分束器、耦合器、光纤谐振环、光探测器等，由于其所需光纤长度少，因此更利于其小型化发展。图1.3谐振式光学陀螺仪基本示意图Figure1.3Basicschematicdiagramofresonantopticalgyroscope1.4布里渊光学陀螺（BOG）布里渊光学陀螺是第三代陀螺仪，其主体为布里渊光纤环形激光器，通过检测顺时针传播和逆时针传播的布里渊散射光之间的频差获得与角速度相关的信号。布里渊光学陀螺的基本结构示意图如图1.4所示，主要包括激光器、分束镜、布里渊光纤谐振环、偏振器等。布里渊光学陀螺不需要复杂的信号检测和处理系统，输出的拍频信号可以直接处理，这为布里渊光学陀螺在小型化方面带来优势。但是目前布里渊陀螺还存在锁定问题、角速度方向判断问题、单频单模稳定性差等[17]。图1.4布里渊光学陀螺仪基本示意图Figure1.4BasicschematicdiagramofBrillouinopticalgyroscope1.5谐振式集成光学陀螺仪（RMOG）微电子技术、光电子技术的迅速发展为光学陀螺仪小型化集成化的发展提供了强劲的动力。集成光学陀螺的原理与谐振式光纤陀螺是一样的，通过已成熟的光电子技术、集成电路与微纳制造工艺技术，将陀螺仪各器件集成到一个芯片上，是集成光学陀螺仪发展的最终目标。其基本结构主要包括激光器、分束器、相位调制器、锁相放大器、光电探测器、波导谐振环(WRRWaveguideRingRes