摘要：基于环形光路的sagnac效应及腔衰荡测量技术原理,本文提出了一种新型的连续波腔衰荡微量气体浓度测量系统。系统中利用环形光路的sagnac效应,将光纤环作为一个等效反射镜,与高反射率镜形成衰荡腔,实现衰荡腔的反射率可调,从而降低系统对入射光强度的要求,对信号处理提供了条件。在此基础上,文中对环形光路sagnac效应和腔衰荡测量技术原理进行理论分析及推导,得到反射率与光纤环转速的关系、连续波腔衰荡微量气体浓度测量公式以及光纤环转速对微量气体浓度测量系统的影响,并通过仿真实验验证所设计系统的各项性能指标。

摘要：依据知识学习、实践和提高的基本规律,采用多种手段设计制作了sagnac效应,进行了应用教学实践平台建设。该平台由理论仿真软件、动画演示、演示实验和研究实践4个部分组成,实现了较为完善的＂学习-认知-实践-运用＂路线,不但提高了教学效率和效果,还培养了学生的科研能力和技能,为进一步从事高水平的研究打下良好的基础。该平台的建设思路对专业课程的教学改革提供了有益的参考。

摘要：提出了一种旋转参考系中的时域有限差分算法,方便对光子学器件中的sagnac效应进行系统研究,并通过集群系统设计平台下的软件仿真,验证了在不同旋转系下sagnac相移与距离的关系及在时域有限差分算法中的稳定性。实验结果表明该算法能够有效地建模sagnac效应,并可用于各种具有复杂几何结构和材料性质的器件在旋转参照系下的性能评估。

摘要：传感光纤中的残余线性双折射、温度和振动敏感性严重影响着sagnac式全光纤电流传感器的精度。设计了一种可用于全光纤电流传感器的扭转高双折射光纤,该光纤由两端变速率扭转部分和中间匀速率扭转部分组成。其中,变速扭转部分能实现线偏振光和圆偏振光之间的相互转化,具有λ/4波片功能;匀速扭转部分,具有较小的光纤固有线性双折射和圆保偏功能,从而可更为精确地感应法拉第效应。将这种扭转高双折射光纤绕制成特殊结构传感光纤环,解决了sagnac效应以及电流导体位置对全光纤电流传感器测量结果的影响。理论上建立了扭转高双折射光纤的耦合模方程,模拟了线偏振光入射该光纤时光波偏振状态演化情况。在此基础上设计一种新型的抗振型sagnac式电流传感器。

摘要：sagnac干涉仪在光学滤波领域有着重要应用。基于三维氮化硅波导平台,利用双层的多微环系统实现了新型类sagnac谐振滤波系统,其中底层主微环腔分别与顶层输入/输出波导和单/双子微环实现了反馈耦合。光经耦合区域产生了两束相向传输并互相干涉的光波,从而实现了滤波波形和谐振峰位可调的滤波结构。基于传输矩阵和迭代方法分析输出光谱,通过改变波导与微腔的耦合系数设计输出光谱波形,利用金属加热电极调制主微腔的相位以调控谐振峰位。理论分析和实验表征结果表明,通过增加顶层子微环数可有效增强器件的密集滤波效果,此三维集成结构可提供更多的设计自由度。相关的多微环谐振滤波系统可以广泛应用于光通信和光传感等领域。

摘要：水平对抛式原子干涉陀螺以物质波和sagnac效应为基础,能够对其载体在运动过程中水平方向上产生的角速度及角加速度进行高精度测量。陀螺的物理系统为原子的冷却、囚禁、干涉提供超高真空环境和特定磁场环境,并为激光操控和探测原子态提供光学通路,是陀螺的核心部分。为了实现原子干涉测量并满足高精度测量的需求,在分析原子干涉陀螺运行原理的基础上明确了陀螺物理系统的功能及基本结构,理论分析了物理系统的真空度、磁场等关键指标,然后根据分析和设计结果研制了一套水平对抛式原子干涉陀螺物理系统,测量结果显示真空度可稳定维持在10^(-8)Pa量级,利用这套系统获得的冷原子团直径约6 mm、原子数量约8×10^(9)个、原子温度为12.8μK,满足后续原子干涉测量需求。

摘要：为了提高系统的互易性及有效抑制背向散射噪声对RMOG检测精度的影响,提出一种基于光开关抑制背向散射噪声的谐振式微光学陀螺。首先分析和测试实际RMOG系统中背向散射噪声的影响;然后对顺、逆时针两路光波信号进行同频调制,并利用1×2光开关施加时分复用信号使得激光信号在顺、逆时针两个方向来回切换,在时间上分离信号光和背向散射光,用于减小背向散射噪声对RMOG检测精度的影响;分析光开关的信道串扰、切换时间对背向散射噪声的抑制作用。实验结果表明,光开关能够减小背向散射噪声,减小程度受开关串扰的制约,开关切换时间需结合光波导环形谐振腔的时间常数及环路锁定时间进行优化设计。

摘要：微小型三轴光纤陀螺是基于sagnac效应的新一代小型化光学角速率传感器,能同时敏感空间3个正交方向的角速率,具有体积小、质量轻及成本低等诸多优点。介绍了国内外微小型三轴光纤陀螺的原理、国内外发展情况及国内小型化光学元器件的技术水平。分析了光纤小曲率半径对微小型三轴光纤陀螺性能的不利影响,并首次从工程实际出发,提出了抑制不利影响的途径和方法,计算了其所能达到的理论极限精度。通过优化设计光路系统,首次设计出了微小型一体化三轴光纤陀螺,并按照GJB2426A-2004的要求对其主要技术指标进行了测试,为其工程化应用打下了坚实的基础。测试结果表明:微小型三轴光纤陀螺的主要技术指标达到甚至超过了国际同类产品的水平,极大地推动了微小型三轴光纤陀螺技术在中国的应用和发展。

摘要：扁平式光纤陀螺的合理光纤环设计对提高小型化程度和精度具有重要现实意义。提出了嵌套式多层多匝光纤环设计思路。首先,介绍了光纤陀螺仪小型化设计途径、嵌套式多层多匝光纤环的设计结构与原理。其次,对光纤环进行了建模计算和模拟仿真。结果表明:嵌套式多层多匝光纤环可以在扁平式光纤陀螺同样空间和布局内增加更多的光纤长度,从而比一般光纤环有更高的检测精度,仿真出的精度提高的范围在38%~61%之间。仿真表明,零偏漂移也有一定提高。在相同精度要求情况下,嵌套式多层多匝光纤环可以将扁平式光纤陀螺尺寸设计的更小,高效利用空间。

摘要：设计了一种能开放展示内部光路结构、各模块信号连接关系且关键点信号便于观测的光纤陀螺实验装置。为了便于学生在课堂上观测不同速率角运动下的萨格奈克效应,设计配套了速率连续可调的小型桌面转台。实践使用表明,通过实验装置能方便有效地将抽象的理论知识与操作实践结合起来,加深了学生对理论知识的学习理解。