Системи стабiлiзацiСЧ поля зору сучасних танкових прицiлiв
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
В·iйних з'СФднувачiв, поляризаторiв, фiльтрiв, фазових модуляторiв та iнших елементiв, побудованих безпосередньо на одномодовому оптичному волокнi.
Збереження поляризацiСЧ досягають спецiальними методами виготовлення одномодового волокна: методом iндуктованого двопроменезаломлення матерiалу волокна, або методом введення геометричноСЧ елiптичностi в осердi волокна, або комбiнацiСФю цих двох методiв.
Як свiтловий випромiнювачи в конструкцiях ВОГ використовують, як правило, напiвпровiдниковi лазери (лазернi дiоди - ЛД), свiтлодiоди (СД) i суперлюмiнiiентнi дiоди (СЛД).
ЛД привабливi для виготiвникiв ВОГ малими габаритами i масою, високим коефiцiСФнтом корисноСЧ дiСЧ, твердотiльною конструкцiСФю, прямим струмовим накачуванням i малою вартiстю. Шляхом уведення рiзних домiшок у матерiал напiвпровiдника ЛД можна перекривати необхiдний дiапазон довжин хвиль випромiнювання.
СД у порiвняннi з ЛД простiшi в конструктивному виконаннi, володiють меншою температурною залежнiстю потужностi випромiнювання i мають високi показники надiйностi. СД генерують некогерентне випромiнювання i спектральний розподiл лiнiСЧ випромiнювання принаймнi на порядок ширше за лiнiю випромiнювання ЛД. Широкий спектр випромiнювання СД дуже сприятливий для ВОГ, оскiльки за рахунок малоСЧ довжини когерентностi дозволяСФ компенсувати вплив ефекту Керра i зворотнього релеСФвского розсiяння. Але коефiцiСФнт введення випромiнювання СД в свiтловоди з низькою числовою апертурою значно менше, нiж для ЛД.
СЛД знаходяться в промiжку мiж ЛД i СД. СЛД - це лазерний дiод з ширшою смугою переходу для генерацiСЧ бiльшого числа типiв коливань (мод) i противiдбивним покриттями граней. Вiдомо, що у звичайного iнжекцiйного лазерного дiода ширина спектру випромiнювання складаСФ 0,01.0,1 нм, а в суперлюмiнiiентному дiодi 20.50 нм. Тому СЛД використовуються в багатьох конструкцiях ВОГ завдяки достатньо гарною сполученостi зi свiтловодом - майже такой, яка досягаСФться у ЛД iз застосуванням додаткових лiнз для належного фокусування свiтла. Це необхiдно для того, щоб випромiнювач iнжектував в одномодовий волоконний свiтловiд достатню оптичну потужнiсть, близько 100 i бiльше мiкроват.
Фотодетектор ВОГ перетворюСФ оптичну iнтерференцiйну картину на його входi у вихiдний електричний сигнал. Оскiльки iнтенсивнiсть iнтерференцiйного оптичного сигналу залежить вiд спiввiдношення фаз двох променiв, що iнтерферують, амплiтуда електричного сигналу, лiнiйно пов'язана з iнтенсивнiстю оптичного сигналу, вiдображаСФ згаданi фазовi спiввiдношення. У свою чергу, вiдповiдно до ефекту Саньяка, рiзниця фаз двох променiв пропорцiйна кутовiй швидкостi обертання ВОГ. Ця специфiка застосування фотодетектора у ВОГ накладаСФ певнi вимоги на параметри i характеристики фотодетектора. Перш за все фотодетектор повинен володiти дуже високою чутливiстю або високим дозволом з тим, щоб "вiдчувати" такi градацiйнi змiни iнтенсивностi випромiнювання, якi вiдповiдають рiзницi оптичних коливань порядку 10-7 рад, що еквiвалентно кутовiй швидкостi обертання ВОГ приблизно 10-2.10-3 град/год.
Для суттСФвого пiдвищення чутливостi до малих змiн iнформативного параметру, тобто фази Саньяка, у волоконний контур розмiщують фазовий модулятор, який даСФ взаСФмний зсув ?/2 мiж двома променями, якi рухаються протилежно. В такiй схемi iнтенсивнiсть випромiнювання на фотодетекторi при малих кутових швидкостях змiнюСФться лiнiйно. У разi нехтування постiйною складовою вихiдного струму i введення фазового зсуву ?/2 вихiдний струм фотодетектора при малих значеннях змiни фази Саньяка ??с визначаСФться iз виразу:
, (3.14)
де Dф =?q/?f - коефiцiСФнт перетворення фотодетектора;
? - квантова ефективнiсть фотодетектора;
q - заряд електрона;
f - частота оптичного випромiнювання.
Таким чином, значення вихiдного струму фотодетектора прапорцiйно фазi Саньяка, яка в свою чергу, прапорцiйна кутовiй швидкостi обертання волоконного контура (основи).
Виявлення кутовоСЧ швидкостi обертання волоконного контура значенням 1 град/год вимагаСФ реСФстрацiСЧ фази (рiзницi фаз променiв, якi рухаються на зустрiч) з роздiльною здатнiстю порядка 10-5 рад.
Фотодетектор також повинен забезпечувати необхiдний динамiчний дiапазон i швидкодiю, вiдповiдати умовам сумiсностi зi свiтловодами i електронними пристроями, споживати малу енергiю, мати малi габарити i масу, бути дешевим. Спектральна характеристика фотодетектора повинна бути узгоджена з довжиною хвилi свiтлового випромiнювача. Окрiм цього характеристики фотодетектора повиннi бути якнайменше залежнi вiд змiн навколишнiх умов (температура, вiбрацiя, удари тощо).
Указаним вимогам у даний час найповнiше вiдповiдають твердотiлi напiвпровiдниковi фотодiоди (ФД), р-i-n-фотодiоди i лавиннi фотодiоди (ЛФД).
ФД властивi якiсна спектральна i iнтегральна чутливiсть, вони володiють високою квантовою ефективнiстю i малою iнерцiйнiстю, параметри ФД стабiльнi в часi. Принцип роботи ФД заснований на фотовольтовому ефектi, який полягаСФ в тому, що пiд час опромiнювання неоднорiдного напiвпровiдника свiтлом виникаСФ фотострум (або фото-ЕДС). ФД сконструйованi на основi
р-n переходiв, а фотозбудженi електрони i дiрки, областi переходу, що утворюються усерединi, i в об'СФмi напiвпровiдника дифундують до переходу, утворюючи фотострум.
Для утворення вiльноСЧ електронно-дiрковоСЧ пари з обох бокiв вiд p-n-перехода необхiдно, щоб енергiя