精密激光测量使用保偏线偏振的具体原因

2021-06-09

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细心的朋友可能会发现,在不少激光测量仪器比如光纤陀螺仪,激光多普勒测速仪等中都使用了保偏线偏振‍技术。事实也证明了虽然在成本上采用这种技术要比采用普通光纤要高上不少,但是它能够大大提高测量的精度。今天我们来看一下它能提高精度的具体原因。

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一.采用普通光纤遇到的问题

早期的光纤陀螺是使用单模光纤绕环的,但主要有两个问题不好解决一是光路功率衰减比保偏光路严重,通常而言在FOG精度本身不高的前提下(对系统的优化还未涉及到相对强度噪声)光功率越高系统信噪比越好这一点保偏光路占优;二是单模光纤对外应力的抗干扰能力太弱,偏振态在里面传输时非常不稳定很容易引起干涉仪输出信号的随机涨落,也就是说系统偏振误差较大。

二.消偏技术的应用

为了解决以上两个问题,其实也还是有多个解决措施的使用单模光纤绕环时可以采用消偏陀螺方案,通过加光纤消偏器和采用低应力光纤封装等方法来抑制系统的偏振误差,这种光纤陀螺叫做消偏型光纤陀螺。

二.保偏技术的应用

再者就是采用全保偏光路,所有的光路器件全部使用保偏尾纤这样做的好处是:1)节省了光源光功率也即相同探测器接收光功率的前提下采用全保偏光路时对光源发射光功率的要求可以大大降低,而设不降低光源发射功率的要求,那么同等发射光功率的条件下系统信噪比会更高;2)偏振误差较小实际的结果是测量精度会更高。

当然还有一种就是混偏光路,这个实际上也是保偏线偏振‍技术的一种,但是测量效果不如选择全保偏光路,实际应用案例较少我们在此不做过多研究。简单说使用保偏线主要是因为这种技术能够传递十分微弱的光学信号,还能尽可能地保持光的偏振状态,从而保证了测量精度。

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