蓝士祺，李 俊，岳亚洲

（中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所，西安 710065）

谐振式光纤陀螺（Resonator Fiber Optic Gyroscope,RFOG）集成了激光陀螺与干涉式光纤陀螺的优点，利用较短的光纤即可实现高精度测量，是陀螺未来发展的重要方向[1-5]。光纤谐振腔是谐振式光纤陀螺的主要敏感组件，其性能直接影响陀螺精度提升。近年来研究人员针对光纤谐振腔缺陷产生的噪声误差不断优化与改进。Huilian Ma等人通过优化陀螺互易性结构，提高了陀螺热稳定性[6]。Lishuang Feng等人提出边带锁定技术抑制腔内背散噪声对陀螺的影响，将陀螺零偏稳定性提高到0.9 °/h[7]。L.K.Standjord等人采用新型高频调制技术提高陀螺信噪比，实现陀螺零偏稳定性0.02 °/h[8]。由于目前谐振腔多采用传统实芯光纤绕制，环境温度适应性差，腔内噪声的影响仍很大[2,3,5,9]。

空芯光子晶体光纤中周期性结构使得传播光束95%以上的能量位于中央空气中，可大大降低背向散射、温度效应等寄生误差，并且小的弯曲半径有利于小型化。但空芯光纤内部含有空气孔，传统高温熔接会造成空气孔塌陷导致熔接损耗过大。由于空芯光纤纤芯内部空气孔折射率与外部一致，使用自由空间耦合方案能满足折射率匹配有利于降低耦合损耗。因此，自由空间耦合是实现空芯光子晶体光纤耦合的较优方案[5,6]。

本文提出了一种基于球透镜的空间耦合谐振腔方案，分析了该谐振腔方案理论极限精度的影响因素。通过模场匹配法对光纤耦合效率进行建模分析，求得方案的位置最优解并给出了导航级精度下谐振腔的误差要求，对空间耦合谐振腔设计具有一定参考意义。……