光电探测器组件光纤耦合移位特性分析

光电探测器组件响应度下降会造成光纤陀螺输出异常,响应度下降的主要原因为光纤耦合移位,分析光纤耦合移位的原因并采取有效措施可提高探测器组件的使用可靠性。通过对探测器尾纤出射高斯光斑在探测器管芯端面数学积分,计算出光纤耦合效率系数与光纤耦合间距及光纤偏转角度的关系,计算结果与实际封装探测器组件指标一致。根据计算结果,从光纤移位、探测器管芯移位和管壳形变三个方面分析了耦合移位的影响因素,提出避免探测器使用中发生耦合移位的措施,并通过试验验证了耦合焊接缺陷会造成探测器试验后响应度下降,采取耦合对准控制措施后封装的探测器试验后响应度保持稳定。

一种高抗振性能熔锥型光纤耦合器

随着光纤耦合器在军用光纤传感领域的广泛应用,普通熔锥型光纤耦合器抗振性能已不能完全满足军用设备的需求,现有的传统光纤耦合器制备工艺有待进一步改进和完善。为提高熔锥型光纤耦合器抗振性能,拓宽其应用领域和使用可靠性,文中给出了一种高抗振性能熔锥型光纤耦合器制备技术,该技术是通过在石英槽内填充低折射率介质,缩短或消除耦合锥区长度,达到提高光纤耦合器抗振性能的目的。对填充熔锥型光纤耦合器的光学性能、机械性能和温度性能进行测试,测试结果表明该器件基本保持了未填充光纤耦合器的光学性能和温度性能,同时较大地提高了光纤耦合器抗振性能。对50只器件进行机械冲击试验,冲击量级从500g/1 ms逐级调至2000 g/0.5 ms,无器件失效;对11只器件进行跌落试验,跌落高度由0.0 m调至3.0 m时,无器件失效。

光纤陀螺用光电子器件自主保障探索与实践

光电子器件质量保障水平直接影响光纤陀螺在航天型号系统中的应用。在分析国内光电子器件质量水平和保障能力现状的基础上,提出自主保障机制和能力建设的方法,通过实践统计自主保障光电子器件的失效率和在轨无故障工作时间,验证了自主保障工作的有效性,并提出了进一步提高光电子器件自主保障水平的工作方向。

测试设备对高精度光纤陀螺误差的影响及抑制方法研究

分析了影响光纤陀螺仪测试精度的主要误差因素,详细研究了速率转台、测试工装、时间基准源等常见测试设备对光纤陀螺误差的影响。提出了基于高精度计数器对于转台精度评价结合长周期、转台固定周数的测试等抑制方法。实验结果表明,采取抑制措施后,测试工装误差引起的零偏测试误差减小了66.7%,速率转台误差引起的标度因数绝对误差以及时间基准误差引起的标度因数重复性误差均减小了一个数量级。研究结果对高精度光纤陀螺仪精度的提升以及测试设备的改进具有指导意义。

回波损耗

光在光传输器件中传播时，绝大多数光信号都从光传输器件的输出端输出，只有很少的一部分光信号反射回输入端，回波损耗就是衡量反射光功率的相对大小。对于2×2光纤耦合器，回波损耗的测试图如下：

偏振相关损耗

偏振相关损耗是衡量光器件对输入光信号的偏振态的敏感程度，以2×2单模光纤耦合器为例，从输入端注入线偏振光，保持输入光功率稳定，当输入偏振态发生360度变化时，测试耦合器每个输出端光功率的最大值Pomax和最小值Pomin，偏振相关损耗计算公式如下：

偏振串音

在偏振相关器件（保偏光纤、集成波导器件）的输入端主轴（慢轴）方向输入线偏振光时，输出端副轴上也有输出功率。输出端副轴（快轴）方向上光功率与输出端总功率的比值称为偏振串音，计算公式为：

双折射光纤

单模光纤在理想情况下只传输HE11一种模式，HE11为垂直于光纤轴线的简并线偏振模，可以分解为彼此独立、互不影响的两个正交偏振分量HE11^x和HE11^y，它们的传播常数相等。当光纤受到外部环境的干扰（如压力、弯曲、扭转或横向电场产生的克尔效应），或者在光纤内部由于制造工艺等原因造成光纤截面产生椭圆度、材料折射率分布不均匀或内应力，导致光纤垂直于轴的方向存在各向异性，

光纤模场直径

单模光纤中的光场能量并不完全在纤芯中，而有一定的能量分布在包层中。光纤中的基模电磁场强度在光纤的横向分布形成模场，模场直径就是描述单模光纤纤芯中光能量集中的程度，是单模光纤的一个重要参数。

保偏光纤

保偏光纤是具有保持偏振态能力的光纤，可分为高双折射光纤和低双折射光纤，一般所说的保偏光纤是指高双折射光纤。在高双折射光纤中，两个正交基模HE11^x和HE11^y的传播常数βx和βy相差很大，两个正交线偏振基模之间的耦合很弱，从而使光纤保偏能力很强。保偏光纤根据应力区结构类型可分为熊猫型、领结型、椭圆包层型、椭圆芯型、类矩型和一字型保偏光纤。

消光比

消光比是度量偏振相关器件（如保偏光纤、保偏光纤耦合器、偏振器）保持偏振态稳定性能的指标。当一束线偏振光精确地沿保偏器件某一光轴入射时，在正交轴方向上会激发起偏振模，两个正交轴上的功率比值就是消光比。消光比的测试方法如下：沿被测器件输入端的慢轴（或主轴）注入线偏振光，

光纤损耗

光波在光纤中传输时，由于光纤材料存在对光波的吸收、散射和光纤结构本身的缺陷、弯曲等原因，导致光功率随传输距离逐渐衰减，这种现象称为光纤损耗。在工作波长为λ时，在长度为L的一段光纤的一端输入光功率为P1的光波，测出输出端光功率为P2，则该段光纤的损耗为：

光路调制本征频率

最简单的环形干涉仪对其敏感轴方向的输入速率的响应为余弦函数，所以对小速率与方向不敏感，为了提高光纤陀螺在小速率下灵敏度，同时使陀螺对转速的方向敏感，通常对光路进行互易性的相位调制，使光纤陀螺对输入的响应为正弦。这个相位调制频率通常取fp=1/2△τg,

光纤环绕制法

光纤环是光纤陀螺中敏感角速率的元器件，将一定长度的光纤绕制成光纤线圈的方法称为光纤环绕制法。在光纤环绕制过程中要考虑光纤线圈的对称性、排纤方式、张力控制、温度梯度等因素对光纤线圈性能的影响。根据绕制方法的不同，可分为柱形绕法、二级对称绕法、四级对称绕法、八级对称绕法和16级对称绕法。

光纤耦合器

光纤耦合器是光纤光学系统中最基本的光无源器件，包含三个或三个以上端口，它的主要功能是将光信号进行分路和合路。光纤耦合器都是通过消逝场理论进行耦合的。光纤耦合器根据其制作工艺和结构可以分为磨抛型光纤耦合器和熔锥型光纤耦合器。另外，根据光纤耦合器能否保持光的偏振特性又可分为非偏振保持型光纤耦合器和偏振保持型光纤耦合器。

单模光纤

当工作波长λ0大于光纤的截止波长时，在光纤中只传输基模HE11（或LP01模），这时称该光纤为单模光纤。工作波长小于截止波长的光波在光纤中不再是单模传输。由于单模光纤只传输基模，不存在模式色散，频带宽，已广泛用于远距离大容量通信领域。

光纤包层直径

理想情况下，光纤的横截面包层外边界是一个圆，光纤在实际制造时，存在一些工艺不完善缺陷，造成光纤包层外边界不是绝对圆形。对光纤的横截面包层外边界进行最佳拟合，所拟合出圆的直径为光纤包层直径。标准光纤的包层直径一般为125±1μm，细径光纤的直径为80±1μm。

光纤数值孔径

光波在光纤中是利用全反射原理进行传播的，当光纤端面光线入射角大于某一值时，该束光线就不能在光纤中传播。数值孔径是描述光纤传输光线的参数，用来表征光纤的聚光能力。理论上数值孔径NA的计算公式如下：

分光比

分光比是光分路器件所特有的技术参数指标，它定义为光分路器件各输出端口的输出光功率的比值，在具体应用中常用相对输出总功率的百分比来表示。

光纤衰减系数

光纤衰减系数是反映光纤传输光信号衰减性能的好坏，定义为特定工作波长下，光波传输单位长度（1Km）后光功率的衰减分贝数。计算公式为：α（λ）=-10/L log（P2/P1）（dB/Km）