激光陀螺光強掃模曲線模高的影響因素與改善途徑分析

趙小寧，楊 爍，雷建軍，陳林峰，韓宗虎

（1.航空工業西安飛行自動控制研究所，陜西 西安 710065；2.西安應用光學研究所，陜西 西安 710065）

引言

基于Sagnac 效應[1-4]的激光陀螺具有啟動時間短、可靠性高、壽命長、動態范圍寬、數字輸出、使用成本低等諸多優點，目前已成為高精度慣性導航系統的首選慣性傳感器，廣泛應用于各種捷聯慣性導航系統中[5-13]。但是，許多應用場合尤其是軍事領域，對激光陀螺的快速啟動性和快速穩定性要求越來越高。穩頻精度是影響激光陀螺快速啟動性和快速穩定性的重要因素之一。增大光強掃模曲線的模高，可提高穩頻精度，進而能夠縮短穩頻響應時間、降低陀螺比例因子非線性度誤差、提高激光陀螺的快速穩定性。因此，研究激光陀螺光強掃模曲線模高產生的深層機理，尋找有效改善模高的措施與方法是非常必要的。

本文通過引入新的特征參量模高，并對其產生的物理機理進行了理論分析，提出了改善模高的措施。理論分析和數值仿真指出：通過采取增大球面鏡的曲率半徑、增大腔長、減小損耗、增大增益等措施，可有效改善激光陀螺光強掃模曲線的模高。

1 激光陀螺掃描調節腔長改變光強的原理

1.1 掃描調節腔長改變增益的分析

在綜合展寬下，激光陀螺增益曲線的線型函數為

式中：Zi(ξ,η)為激光陀螺增益曲線的線型函數；η為均勻展寬與非均勻展寬的比值；頻率偏移量ξ=ω為激光角頻率，激光中心角頻率ω0=λ為0.6328 μm 波長，c為光速。

激光陀螺的單程增益系數為