引用本文:
李春明,唐军,张成飞,等:谐振腔品质因数增强技术的研究[J]. 光通信技术,2018,42(5):17-20.
李春明,唐 军,张成飞,杨江涛,田 野,刘 俊
(中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原 030051)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:光纤谐振腔是谐振式光纤陀螺系统的核心单元,其品质因数直接影响陀螺的极限灵敏度。因受限于光在谐振腔内的损耗,其品质因数常常被制约。为解决这个问题,提出了利用掺铒光纤和980nm激光器实现对光在谐振腔内损耗的补偿。通过1∶9和1∶99耦合器制作了两个直径为10cm的谐振腔,实验测试结果显示在分光比为1∶99的耦合器下得到了最高品质因数为1.09×109的光纤谐振腔。相比于加入掺铒光纤之前的谐振腔,品质因数提高了7.4倍。
关键词:掺铒光纤;光纤谐振腔;品质因数
中图分类号:TN253 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2018)05-0017-04
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2018.05.005
0 引言
谐振式光纤陀螺是基于Sagnac效应的一种高精度的角速度传感器[1],其主要通过检测光纤环形谐振腔的顺时针和逆时针两路光波的谐振频差,然后利用谐振频差和旋转角速度成正比的关系,得到待测物体的角速度。作为谐振式光纤陀螺系统的核心部件,光纤谐振腔的品质因数直接影响了谐振式光纤陀螺的极限灵敏度[2,3]。因此,很多研究人员对提高谐振腔品质因数进行了研究。例如,刘耀英等人通过优化谐振腔的结构制造出3.34×107的环形谐振腔[4]。Wang T J等人利用LiNbO3衬底材料制备出5.9×104高Q值的微环形腔[5]。Spencer D T等人利用Si3N4材料制备出品质因数为8.1×107的谐振腔[6]。但是,上述方法并不能够很好地减小腔内的损耗对于品质因数的影响。这是因为谐振腔腔内的损耗只和材料的本身属性有关,所以无法通过优化谐振腔结构和制造材料克服损耗对光纤谐振腔品质因数的影响。
为了解决上述问题,本文提出利用掺铒光纤的补偿机制作用来消除腔内的损耗对品质因数的影响,进而提高谐振腔的品质因数。
3 结束语
本文提出了利用掺铒光纤和980nm激光器,通过改变泵浦激光器的功率补偿谐振腔的腔内损耗,提升谐振腔的品质因数的方法。为了便于分析含有掺铒光纤的谐振腔,推导了其品质因数的表达式,理论分析了增益补偿的可行性。实验结果显示:相比于不含有掺铒光纤的谐振腔,分光比为1∶99和1∶9的光纤谐振腔的品质因数分别提高了7.4倍和4.3倍,证明本文提出的掺铒光纤补偿机制的可行性。