NANF 提高光基陀螺仪的性能

来自University of Southampton’s Optoelectronics Research Centre的研究人员与Honeywell的研究人员合作应用了无节点抗谐振光纤（NANFs），这是一种独特的低衰减空芯光纤，它可以提高谐振光纤陀螺仪的稳定性。通过将光束限制在充满空气或特定气体的光纤中心空隙中，这些光纤消除了对传感器器件（如共振光纤陀螺仪）性能产生负面影响的非线性效应。

研究人员说，当光基陀螺仪与NANF配对时，其在民用航空、自动驾驶车辆运输和其它形式导航方面的具有广泛应用，其长期偏置稳定性为每小时0.05度，这接近民航飞行所需要的水平。器件的偏置稳定性定义为在稳定的旋转条件下的性能，例如仅在地球自转的情况下。谐振光纤陀螺仪使用两个激光器脉冲，这些脉冲在空芯光纤线圈中向相反的方向移动。光纤的末端相互连接，形成光谐振器，使大部分产生的光在线圈周围再循环。当线圈旋转时，与处于静止状态相反，谐振频率相对于彼此的位移是不同的，通过测量计算可以确定其连接的陀螺仪器件的运动方向或位置。在展示的与NANF结合的陀螺仪的长期偏置稳定性测试中，研究人员将设备安装在一个稳定的静态支柱上。不过，谐振器光纤陀螺仪需要超细激光线宽以及光纤识别，其能够承受最小的所需激光功率水平而不会造成性能下降的非线性效应，这给科学家和工程师带来了挑战。

研究人员采用了一种新型的空芯光纤，称为无节点抗谐振光纤，以提高谐振光纤陀螺仪的性能。这种陀螺仪有一天可以成为导航技术的基础，它将比当今的系统更紧凑、更精确。University of Southampton Optoelectronics Research Centre Gregory T. Jasion供图。

NANF 的非线性效应水平甚至比其它中空芯光纤更低，并且由于其相应的低光衰减水平，其允许光在通过光纤扩展长度时保持强度。在涉及谐振光纤陀螺仪（光必须通过光纤的单一路径）的应用中，NANF 提供了另一个重要优势：它们消除了背散射、极化耦合和模式杂质。每种效应都会产生噪声，从而导致光纤技术性能上的光学误差。

领导Honeywell International小组的Glen A. Sanders说：“虽然这种传感器的支柱是新型光纤，但是我们计划以前所未有的精度在感测谐振频率时大幅度降低噪声。这对于提高传感器的性能和实现传感器小型化至关重要。” Sanders说Honeywell公司在2006年就提议使用中空光纤进行谐振光纤陀螺仪的开发。研究人员正在尝试开发一种陀螺仪原型，其配置更加紧凑稳定。他们还计划使用最新一代的 NANF;这样光纤的光损耗会得到改善（即减少），模式和极化的纯度也有所提高。

这项研究发表在《Optics Letters》上(www.doi.org/10.1364/OL.410387)。