谐振式光学陀螺

　　谐振式光学陀螺（ROG）是21世纪惯性技术领域的主流惯性器件。本书系统地论述了谐振式光学陀螺的传感机理、微谐振腔的优化设计、噪声抑制技术和信号检测技术等，以及对谐振式光学陀螺所进行的测试与分析。本书注重机理分析，理论与实践相结合，系统性、理论性和实用性较强。

　　焦新泉：博士，中北大学仪器与电子学院副教授、硕士生导师。2015年12月毕业于北京理工大学导航、制导与控制专业，获工学博士学位。主要研究方向：测试计量技术及仪器，微纳器件及测试技术。近年来，主持国家自然科学基金面上项目1项，装备发展部预研基金1项，航天、航空等领域科研项目100余项。发表学术论文30多篇，其中SCI收录6篇、EI收录10多篇；以**发明人获得国家发明专利6项。

目 录
第1章 概述 1
1．1 引言 1
1．2 谐振式光学陀螺的发展现状 5
1．2．1 国外谐振式光学陀螺发展现状 5
1．2．2 国内谐振式光学陀螺发展现状 17
1．3 谐振式光学陀螺的发展趋势及所面临的挑战 22
第2章 谐振式光学陀螺的传感机理 25
2．1 ROG的基本原理 25
2．1．1 光学Sagnac效应 25
2．1．2 谐振腔的特征参量 27
2．1．3 谐振腔的光传输特性 30
2．1．4 ROG的系统构成 33
2．2 ROG的信号检测原理 35
2．2．1 ROG的调相谱信号检测原理 35
2．2．2 谐振频率的跟踪与锁定原理 42
2．2．3 基于调相谱技术的ROG系统组成 43
2．3 本章小结 45
第3章 微谐振腔的结构设计和优化 47
3．1 FRR结构设计和优化 47
3．1．1 光纤耦合器 47
3．1．2 FRR参量分析 47
3．1．3 FRR结构设计 52
3．2 硅基楔形盘腔的结构设计、测试和优化 55
3．2．1 不同直径楔形盘腔的结构设计和制备 55
3．2．2 楔形盘腔的测试及其结果分析 61
3．3 本章小结 65
第4章 谐振式光学陀螺的典型噪声及其抑制技术 66
4．1 基于FRR的背向散射噪声及其抑制技术 66
4．1．1 瑞利背向散射噪声的机理和测试分析 66
4．1．2 背向散射噪声对陀螺输出的制约分析 70
4．1．3 背向散射噪声抑制技术 76
4．2 基于楔形盘腔的非互易性噪声及其抑制技术 91
4．2．1 非互易性的产生机理和仿真分析 91
4．2．2 非互易性的测试和分析 93
4．2．3 非互易性噪声对陀螺输出的影响 96
4．2．4 楔形盘腔耦合单元的封装技术 97
4．3 本章小结 105
第5章 谐振式光学陀螺的信号检测技术 107
5．1 检测系统的组成 107
5．2 数字信号检测的关键技术 108
5．2．1 微弱信号的锁相放大 108
5．2．2 三角波相位调制的同步解调技术 109
5．2．3 正弦波相位调制的同步解调技术 111
5．2．4 谐振频率的跟踪与锁定技术 116
5．3 本章小结 120
第6章 谐振式光学陀螺系统的测试与分析 121
6．1 谐振式光纤陀螺测试系统组成 121
6．2 系统测试结果与分析 122
6．2．1 谐振谱线的测试分析 122
6．2．2 解调曲线的测试分析 124
6．2．3 谐振频率跟踪与锁定测试分析 130
6．2．4 系统转动测试分析 133
6．3 研究工作展望 135
6．4 本章小结 139
附录A 光学与光电子学基础 141
A．1 光的反射、折射特性 141
A．2 光波的干涉特性 146
A．2．1 干涉的条件 146
A．2．2 光波的相干性 147
A．3 光纤中的光波特性 151
A．3．1 光纤中的散射 151
A．3．2 光纤中的吸收 152
A．3．3 光纤中的色散 154
A．4 光电子统计特性 156
A．4．1 光电计数分布 156
A．4．2 泊松噪声和附加噪声 158
附录B 缩略语 161
参考文献 163