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谐振式光学陀螺用激光器双电流源混合驱动方法

2021-12-06王琪伟王泽宇周晓娜徐万扬

中国惯性技术学报 2021年4期

王琪伟,王泽宇,杨 博,周晓娜,徐万扬

(1.北京控制工程研究所,北京 100190;2.空间智能控制技术重点实验室,北京 100190)

谐振式光学陀螺利用环形谐振腔实现了多光束干涉,以增强旋转引起的光学Sagnac效应[1,2],这使得谐振式光学陀螺只需要很短的谐振腔长度就可以达到与干涉式光学陀螺相当的理论检测精度[3-5],为光学陀螺的小型化提供了潜在的有利条件。谐振式光学陀螺是通过检测谐振腔中传输方向相反的两束光的谐振频差来计算得到系统的旋转角速度,这给光源的输出提出了相对苛刻的要求:既需要满足窄线宽、低频率噪声等条件[6],同时也应有足够的调谐范围和调谐带宽,用来保证锁频控制环路的精度。

为了适应小型化的要求,谐振式光学陀螺需要采用体积小的半导体激光器作为光源[7],随之带来的就是对于低噪声、高带宽半导体激光器驱动控制技术的迫切需要,从而满足谐振式光学陀螺对半导体激光器窄线宽、低频率噪声和高调谐速率的需要。

基于上述要求,本文提出了基于双电流源的混合驱动设计方案,采用一个环路带宽被大幅度压缩的大电流恒定电流源和一个环路带宽满足调谐要求的小电流压控电流源并联的混合驱动方式,在对激光器进行高速稳定调谐的同时,保证其具有理想的频率噪声和线宽性能,期望解决驱动电流和调谐电流采用同一电流源提供时导致的控制精度损失问题,及由高调谐速率所导致的频率噪声和线宽劣化等问题。……

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