Návrh optického vláknového gyroskopu

Abstract

První část této práce zkoumá teorii stojící za optickým vláknovým gyroskopem, což je zařízení fungující na bázi Sagnacova interferometru k měření rotace. Teoretická část dále popisuje fyzikální jevy, které způsobují zjevnou nestabilitu těchto sensorů. Druhá část práce popisuje postup návrhu takového zařízení. Zaměřujeme se obzvláště na nastavení fázové modulace a zvýšení stability sensoru. Výsledný gyroskop je sestaven z 998 m dlouhé špulky jednovidového optického vlákna, ze zdroje záření založeném na erbiem dotovaném vlákně, z dvou optických vazebných členů, z optoelektrického fázového modulátoru a z vyhodnocovací elektroniky. Výsledné parametry gyroskopu jsou: Random walk (míra šumu) 5,18 °/h^0,5; Bias instability (míra dlouhodobé nestability) 1,37 °/h; nejnižší detekovatelná rotace 0,70 °/h; citlivost 7,38 °/s/V.

The first part of this thesis explores the underlying theory behind the fiber optic gyroscope - a rotation measuring device based the Sagnac interferometer. Further on, it outlines the physical effects that cause apparent sensor drift. Most of this work describes design process of such a device with focus on phase modulation setting and sensor drift reduction. The final gyroscope is comprised of a 998 m long single-mode fiber spool, an erbium-doped fiber based light source, two fiber-optic couplers, optoelectric phase modulator, and signal processing electronics. The figures of merit of the resulting device are these: Random walk 5.18 °/h^0.5, Bias instability 1.37 °/h, Lowest detectable rate 0.70 °/h, Scale factor 7.38 °/s/V.