Волоконно-оптический гироскоп навигационного класса точности с лазерным источником оптического излучения
EDN: WUICMV
Аннотация
Постоянство масштабного коэффициента волоконно-оптического гироскопа (ВОГ) напрямую зависит от стабильности центральной длины волны источника оптического излучения. Широкополосные высокостабильные источники высокоточных ВОГ хоть и обеспечивают необходимую стабильность центральной длины волны, отличаются довольно большими габаритами, что усложняет миниатюризацию ВОГ и систем на их основе. В настоящей работе рассмотрено применение полупроводникового лазерного диода с частотно-импульсной токовой модуляцией в составе ВОГ навигационного класса точности. Показано, что в этом случае обеспечивается высокая стабильность центральной длины волны излучения лазерного диода (не хуже 1,6 ppm), а уровень шума и дрейф нуля ВОГ достигают 0,002 °/ч1/2 и 0,009 °/ч соответственно. Сопоставимые результаты можно получить при использовании в ВОГ широкополосных высокостабильных источников.
Об авторах
А. С. Алейник
Университет ИТМО
Россия
Россия
Алейник Артем Сергеевич, кандидат технических наук, доцент, заведующий лабораторией НИЦ световодной фотоники
С.-Петербург
С. А. Волковский
Университет ИТМО
Россия
Россия
Волковский Сергей Александрович, научный сотрудник НИЦ световодной фотоники
С.-Петербург
В. С. Ошлаков
Университет ИТМО
Россия
Россия
Ошлаков Вадим Сергеевич, начальник группы НИЦ световодной фотоники
С.-Петербург
А. Б. Мухтубаев
Университет ИТМО
Россия
Россия
Мухтубаев Азамат Булатович, кандидат технических наук, заведующий лабораторией НИЦ световодной фотоники
С.-Петербург
В. Е. Стригалев
Университет ИТМО
Россия
Россия
Стригалев Владимир Евгеньевич, кандидат физико-математических наук, доцент, старший научный сотрудник, НИЦ световодной фотоники
С.-Петербург
Список литературы
1. Lefèvre, H., The Fiber-Optic Gyroscope, Artech House, 2014.
2. Егоров Д.А., Ключникова Е.Л., Унтилов А.А., Алейник А.С., Волковский С.А., Кузнецов В.Н., Ошлаков В.С., Погудин Г.К., Лиокумович Л.Б. Источники оптического излучения для волоконно-оптических гироскопов // Гироскопия и навигация. 2024. Т. 32. №. 2. С. 8–34. EDN DMBMAR.
3. Wysocki, P.F., Digonnet, M.J.F., Kim, B.Y., and Shaw, H.J., Characteristics of erbium-doped superfluorescent fiber sources for interferometric sensor applications, Journal of Lightwave Technology, 1994, vol. 12, no. 3, pp. 550–567.
4. Cutler, C. C., Newton, S.A., and Shaw, H. J., Limitation of rotation sensing by scattering, Opt. Lett., 1981, vol. 5, pp. 488–490.
5. Bergh, R.A., Culshaw, B., Cutler, C.C., Lefevre, H.C., and Shaw, H.J., Source statistics and the Kerr effect in fiber-optic gyroscopes, Opt. Lett., 1982, vol. 7, no. 11, p. 563.
6. Aleinik, A., Deineka, I., Smolovik, M., Neforosnyi, S., and Rupasov, A., Compensation of excess RIN in fiber-optic gyro, Gyroscopy and Navigation, 2016, no. 7, pp. 214–222.
7. Guattari, F., Chouvin, S., Moluçon, C., and Lefèvre, H., A simple optical technique to compensate for excess RIN in a fiber-optic gyroscope, DGON Inertial Sensors and Systems (ISS), Karlsruhe, Germany, 2014, pp. 1–14, doi: 10.1109/InertialSensors.2014.7049411.
8. Zalesskaia, I. K. et al., Methods of Stabilization of Central Wavelength of Erbium-Doped Fiber Source for High-Accuracy Fiber Optic Gyroscope, International Conference Laser Optics (ICLO), St. Petersburg, Russia, 2020, pp. 1–1, doi: 10.1109/ICLO48556.2020.9285493.
9. Kikilich, N.E. et al., Stabilization of the mean wavelength of an erbium-doped fiber source as part of high-accuracy FOG with increased spectrum width, Appl. Opt., 2022, 61, 6827–6833.
10. Zhao,Y.-G., et al., High-power and low-noise DFB semiconductor lasers for RF photonic links, IEEE Avionics, Fiber-Optics and Photonics Digest CD, Cocoa Beach, FL, USA, 2012, pp. 66–67, doi: 10.1109/AVFOP.2012.6344081.
11. Lloyd, S.W., Digonnet, M.J.F., and Fan, S., Modeling Coherent Backscattering Errors in Fiber Optic Gyroscopes for Sources of Arbitrary Line Width, Journal of Lightwave Technology, 2013, vol. 31, no. 13, pp. 2070–2078.
12. Wheeler, J.M. and Digonnet, M.J.F., A Low-Drift Laser-Driven FOG Suitable for Trans-Pacific Inertial Navigation, Journal of Lightwave Technology, 2022, vol. 40, no. 22, pp. 7464–7470, doi: 10.1109/JLT.2022.3201189.
13. Chamoun, J. and Digonnet, M.J.F., Aircraft-navigation-grade laser-driven FOG with Gaussian-noise phase modulation, Opt. Lett., 2017, vol. 42, no. 8, pp. 1600–1603.
14. Wheeler, J.M. and Digonnet, M.J.F., A Low-Drift Laser-Driven FOG Suitable for Trans-Pacific Inertial Navigation, Journal of Lightwave Technology, 2022, vol. 40, no. 22, pp. 7464–7470, doi: 10.1109/JLT.2022.3201189.
15. Wheeler, J.M., Chamoun, J.N., and Digonnet, M.J.F., Optimizing Coherence Suppression in a Laser Broadened by Phase Modulation With Noise, Journal of Lightwave Technology, 2021, vol. 39, no. 9, pp. 2994–3001, doi: 10.1109/JLT.2021.3061938.
16. Ошлаков В.С., Алейник А.С., Волковский С.А., Стригалев В.Е., Мухтубаев А.Б. Применение полупроводникового лазерного диода в качестве источника оптического излучения волоконнооптического гироскопа // Оптический журнал. 2025. Т. 92. № 8. С. 21–31. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-08-21-31.
17. Njegovec, M. and Donlagic, D., Rapid and broad wavelength sweeping of standard telecommunication distributed feedback laser diode, Opt. Lett., 2013, vol. 38, no. 11, pp. 1999–2001.
18. Ошлаков В.С., Алейник А.С., Волковский С.А., Смирнов Д.С. Исследование характеристик полупроводникового лазерного диода с распределенной обратной связью в режиме источника и приемника оптического излучения для регистрации отклика волоконных решеток Брэгга // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2024. Т. 24, № 5. С. 699–708, doi: 10.17586/2226-1494-2024-24-5-699-708.
19. Егоров Д.А., Ключникова Е.Л. Результаты сравнительных исследований источников оптического излучения для волоконно-оптических гироскопов // Гироскопия и навигация. 2022. Т. 30. №4 (119). С.184–192. DOI: 10.17285/0869-7035.00111.
Рецензия
Для цитирования:
Алейник А.С., Волковский С.А., Ошлаков В.С., Мухтубаев А.Б., Стригалев В.Е. Волоконно-оптический гироскоп навигационного класса точности с лазерным источником оптического излучения. Гироскопия и навигация. 2025;33(3):103-111. EDN: WUICMV
For citation:
Aleinik A.S., Volkovsky S.A., Oshlakov V.S., Mukhtubaev A.B., Strigalev V.E. Navigation-Grade Laser-Driven Fiber-Optic Gyroscope. Giroskopiya i Navigatsiya. 2025;33(3):103-111. (In Russ.) EDN: WUICMV
Просмотров:
48
Послать статью по эл. почте 