面向角速度传感的高Q微球腔频率快速跟踪锁定技术研究

【摘要】谐振式光学陀螺中对于旋转角速度的测量非常关键,由于陀螺信号相当微弱,同时频差信号的测量又需要相当稳定的谐振频率,因此对于谐振频率的跟踪锁定就变得至关重要。本文围绕频率的快速跟踪锁定展开研究,并对高Q值微球型谐振腔进行了讲解分析。频率锁定技术是本文的重中之重,文中重点介绍了模拟锁频电路。模拟锁频电路共分四个部分：三角波发生电路,PI控制电路,透射峰控制电路和加法选择电路。经过调制解调得到的鉴频信号输入到PI控制电路中,通过PI控制后作为加法器的输入；三角波发生电路产生的三角波信号也作为加法器的输入；另外还有一路偏置信号同样为输入。透射峰信号输入到透射峰控制电路中,经过阈值比较,产生一个Lock-CTRL信号,该信号的高低电平作为判断条件,该条件用于判断加法器对哪几个输入信号进行加法运算,从而实现对锁频电路的档位控制。另外,本文还介绍了球形微谐振腔,它是本系统的核心部件。对锥形光纤-微球腔耦合结构进行了理论分析并对该结构的制备做出了介绍。经计算,本系统所使用的微球腔直径约为1mm,Q值能够达到107数量级,精细度达到103数量级。最后,对以微球腔为敏感光学元件、模拟锁频电路为频率快速跟踪锁定方式的系统进行了转台测试,实验证明激光频率能够被快速跟踪锁定到谐振频率上,且稳定度高,较长时间内没有失锁现象,转台转速小于lrad/s的情况下锁频精细度更高。
【作者】张蔚云；
【导师】甄国涌；闫树斌；
【作者基本信息】中北大学，测试计量技术及仪器，2014，硕士
【关键词】耦合诱导透明效应；高Q微球腔；调制解调；快速跟踪锁定；

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