一種基于光學(xué)回音壁式諧振腔模式劈裂的角速率測量方法
【專利摘要】一種基于光學(xué)回音壁式諧振腔模式劈裂的角速率測量方法，涉及諧振腔式光學(xué)陀螺【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明采用光學(xué)回音壁式諧振腔作為敏感器件；對腔內(nèi)背向散射建立模型，背向散射導(dǎo)致模式劈裂；腔體旋轉(zhuǎn)會改變模式劈裂所產(chǎn)生的兩個(gè)諧振峰的諧振頻率；通過測量諧振頻率之差獲得角速率值。本發(fā)明可以做到敏感角速率的分辨率極高，并具有體積小，結(jié)構(gòu)簡單，易于集成的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種基于光學(xué)回音壁式諧振腔模式劈裂的角速率測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]一種基于光學(xué)回音壁式諧振腔模式劈裂的角速率測量方法，涉及諧振腔式光學(xué)陀螺的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]諧振腔式光學(xué)陀螺的基本原理是薩格納克效應(yīng)，通過測量腔內(nèi)順逆時(shí)針光的頻率差來推算角速率。腔體旋轉(zhuǎn)與周圍環(huán)境干擾都會產(chǎn)生順逆時(shí)針光的頻率差，難以做出準(zhǔn)確區(qū)分。另外，腔體本身的不完美，諸如結(jié)構(gòu)缺陷，腔體表面瑕疵等，不可避免。當(dāng)光照射到這些缺陷上的時(shí)候就可能引起背向散射。在目前的諧振腔式光學(xué)陀螺模型中，背向散射通常被視為非互易性噪聲進(jìn)行分析，它會降低陀螺的分辨率。
[0003]光學(xué)諧振腔理論上的透射譜是單諧振峰的洛倫茲曲線。背向散射導(dǎo)致順逆時(shí)針光互相耦合，透射譜的單諧振峰會分裂為兩個(gè)獨(dú)立的諧振峰，這種現(xiàn)象稱為模式劈裂。其本質(zhì)是散射所造成的腔內(nèi)光場的重新分布。腔體旋轉(zhuǎn)同樣會改變腔內(nèi)光場的分布，因此可借助模式劈裂來做角速率檢測。透射譜兩個(gè)諧振峰的諧振頻率差，亦稱為劈裂值，會隨著腔體旋轉(zhuǎn)角速率線性變化。本發(fā)明基于這種測量機(jī)制，提出了一種測量腔體旋轉(zhuǎn)角速率的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種新的角速率測量方法。
[0005]本發(fā)明提出了一種基于光學(xué)回音壁式諧振腔模式劈裂的角速率測量方法，關(guān)鍵是參照諧振腔式光學(xué)陀螺的工作原理及微腔動力學(xué)方程，建立新的角速率測量模型。背向散射導(dǎo)致模式劈裂，腔體旋轉(zhuǎn)會改變模式劈裂所產(chǎn)生的兩個(gè)諧振峰的位置，通過測量劈裂值來獲得角速率值。該測量方法的具體步驟如下:
[0006]1、建立靜態(tài)諧振腔順逆時(shí)針光的模式耦合方程
[0007]分析背向散射的過程，將順時(shí)針模式設(shè)為原始的傳播模式，逆時(shí)針模式設(shè)為背向散射產(chǎn)生的模式。兩個(gè)模式之間借助散射過程相互發(fā)生能量交換，描述方程為
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種基于光學(xué)回音壁式諧振腔模式劈裂的角速率測量方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)步驟如下:諧振腔內(nèi)光由于背向散射發(fā)生模式劈裂；腔體旋轉(zhuǎn)改變模式劈裂所產(chǎn)生的兩個(gè)諧振峰的位置；通過測量諧振頻率差來推算出腔體旋轉(zhuǎn)角速率。 (1)建立靜態(tài)諧振腔順逆時(shí)針光的模式耦合方程 分析背向散射的過程，將順時(shí)針模式設(shè)為原始的傳播模式，逆時(shí)針模式設(shè)為背向散射產(chǎn)生的模式。兩個(gè)模式之間借助散射過程相互發(fā)生能量交換，描述方程為.β.Tr

【文檔編號】G01C19/64GK103884327SQ201410141067
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】楊照華, 韓曉偉 申請人:北京航空航天大學(xué)