光纤陀螺用集成光收发模块耦合移位对耦合损耗和平均波长的影响研究
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作者单位:

1.北京航天控制仪器研究所;2.北京航天时代光电科技有限公司

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通讯作者:

中图分类号:

xx

基金项目:

国家重点研发计划项目(2023YFF0615701).


Study on the Influence of Coupling Displacement on coupling loss and mean wavelength in Integrated Optical Transceiver Modules for Fiber Optic Gyroscopes.
Author:
Affiliation:

Beijing Aerospace Times Optoelectronics Technology Co. Ltd.

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    摘要:

    集成化光纤陀螺在微小型武器装备与商用领域具有广阔的应用前景。集成光收发模块作为集成化光纤陀螺的关键器件之一,实现了光源、探测器和耦合器等器件的功能,其光路的耦合移位会显著影响光路耦合效率和平均波长,从而影响陀螺的零偏和标度因数等性能。本文对空间光路进行理论建模,使用重叠积分法计算耦合效率;使用Beamprop方法进行仿真分析,得到不同耦合位移下的耦合损耗以及平均波长漂移,最后通过对比实验对理论和仿真情况进行了验证,实验结果表明,耦合损耗受y方向耦合移位的影响最大,平均波长漂移受z方向耦合移位的影响最大,并给出了不同耦合损耗下的平均波长漂移,为集成光收发模块的光路耦合及优化工作提供了参考。

    Abstract:

    Integrated fiber optic gyroscopes hold considerable application prospects in miniature weapon systems and commercial domains. The integrated optical transceiver module, as a key component of the integrated fiber optic gyroscope, incorporates the functionalities of a light source, detector, and coupler. The coupling shift in the optical path can significantly affect the optical coupling efficiency and average wavelength, which in turn impacts the fiber optic gyroscopes zero bias and scale factor. This paper conducts theoretical modeling of the spatial optical path and uses the overlap integral method to calculate coupling efficiency. The Beamprop method is utilized for simulation analysis, determining the coupling loss and average wavelength drift under various coupling displacements. Comparative experiments have verified the theoretical and simulation results. Findings indicate that the coupling shift in the y-direction has the most considerable effect on coupling loss, while the z-direction shift has the most substantial influence on average wavelength drift. Data for average wavelength drift at different coupling losses are provided, offering guidance for the coupling and optimization of the integrated optical transceiver module's optical path.

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  • 收稿日期:2024-02-20
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