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| 編輯推薦： |
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谐振式光学陀螺（ROG）是一种高精度惯性器件，在现代航空、航海、航天和国防工业中有着广泛的应用。焦新泉博士从事谐振式光学陀螺研究近十年，本书作为其研究成果的系统集成，相信对从事谐振式光学陀螺研究及相关工作是读者有所启发。
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| 內容簡介： |
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谐振式光学陀螺（ROG）是21世纪惯性技术领域的主流惯性器件。本书系统地论述了谐振式光学陀螺的传感机理、微谐振腔的优化设计、噪声抑制技术和信号检测技术等，以及对谐振式光学陀螺所进行的测试与分析。本书注重机理分析，理论与实践相结合，系统性、理论性和实用性较强。
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| 關於作者： |
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焦新泉：博士，中北大学仪器与电子学院副教授、硕士生导师。2015年12月毕业于北京理工大学导航、制导与控制专业，获工学博士学位。主要研究方向：测试计量技术及仪器，微纳器件及测试技术。近年来，主持国家自然科学基金面上项目1项，装备发展部预研基金1项，航天、航空等领域科研项目100余项。发表学术论文30多篇，其中SCI收录6篇、EI收录10多篇；以第一发明人获得国家发明专利6项。
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| 目錄：
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目录
第1章概述1
1.1引言1
1.2谐振式光学陀螺的发展现状5
1.2.1国外谐振式光学陀螺发展现状5
1.2.2国内谐振式光学陀螺发展现状17
1.3谐振式光学陀螺的发展趋势及所面临的挑战22
第2章谐振式光学陀螺的传感机理25
2.1ROG的基本原理25
2.1.1光学Sagnac效应25
2.1.2谐振腔的特征参量27
2.1.3谐振腔的光传输特性30
2.1.4ROG的系统构成33
2.2ROG的信号检测原理35
2.2.1ROG的调相谱信号检测原理35
2.2.2谐振频率的跟踪与锁定原理42
2.2.3基于调相谱技术的ROG系统组成43
2.3本章小结45
第3章微谐振腔的结构设计和优化47
3.1FRR结构设计和优化47
3.1.1光纤耦合器47
3.1.2FRR参量分析47
3.1.3FRR结构设计52
3.2硅基楔形盘腔的结构设计、测试和优化55
3.2.1不同直径楔形盘腔的结构设计和制备55
3.2.2楔形盘腔的测试及其结果分析61
3.3本章小结65
第4章谐振式光学陀螺的典型噪声及其抑制技术66
4.1基于FRR的背向散射噪声及其抑制技术66
4.1.1瑞利背向散射噪声的机理和测试分析66
4.1.2背向散射噪声对陀螺输出的制约分析70
4.1.3背向散射噪声抑制技术76
4.2基于楔形盘腔的非互易性噪声及其抑制技术91
4.2.1非互易性的产生机理和仿真分析91
4.2.2非互易性的测试和分析93
4.2.3非互易性噪声对陀螺输出的影响96
4.2.4楔形盘腔耦合单元的封装技术97
4.3本章小结105
第5章谐振式光学陀螺的信号检测技术107
5.1检测系统的组成107
5.2数字信号检测的关键技术108
5.2.1微弱信号的锁相放大108
5.2.2三角波相位调制的同步解调技术109
5.2.3正弦波相位调制的同步解调技术111
5.2.4谐振频率的跟踪与锁定技术116
5.3本章小结120
第6章谐振式光学陀螺系统的测试与分析121
6.1谐振式光纤陀螺测试系统组成121
6.2系统测试结果与分析122
6.2.1谐振谱线的测试分析122
6.2.2解调曲线的测试分析124
6.2.3谐振频率跟踪与锁定测试分析130
6.2.4系统转动测试分析133
6.3研究工作展望135
6.4本章小结139
附录A光学与光电子学基础141
A.1光的反射、折射特性141
A.2光波的干涉特性146
A.2.1干涉的条件146
A.2.2光波的相干性147
A.3光纤中的光波特性151
A.3.1光纤中的散射151
A.3.2光纤中的吸收152
A.3.3光纤中的色散154
A.4光电子统计特性156
A.4.1光电计数分布156
A.4.2泊松噪声和附加噪声158
附录B缩略语161
参考文献163
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| 內容試閱：
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前 言
谐振式光学陀螺（Resonator Optic Gyroscope，ROG）是一种高精度惯性器件，其基本原理是通过检测由Sagnac效应所引起的腔内相向传输光束的谐振频差来实现旋转角速率的检测。相对于干涉式光纤陀螺（I-FOG），谐振式光学陀螺（ROG）的光路在谐振腔中循环传播，使其物理学效应得到增强；ROG采用单圈的谐振环腔替代多圈光纤，在其长度大大缩短的同时仍能满足I-FOG的性能指标，从而避免了非互易性效应。这使得ROG精度更加接近散粒噪声所决定的理论极限灵敏度，为惯性器件的微型化奠定了基础。谐振式光学陀螺是20世纪晚期出现的一种新型光学陀螺，具有可靠性高、寿命长、启动快、动态范围宽等优势，其精度对于从战术级到战略级、从军用到民用的多种应用领域均可满足要求，是21世纪惯性技术领域的主流惯性器件。
随着我国国防科技事业和光电子产业的不断发展，谐振式光学陀螺也得到了快速发展。十几年来，著者一直从事谐振式光学陀螺等新型惯性技术的研究，取得了数十项技术创新和发明专利。作为经验和教训的总结，著者在理论和技术研究的基础上将这些成果汇集成册，以成本书，旨在为促进谐振式光学陀螺技术的进一步发展略尽绵薄。
本书的特点是注重研究内容的系统性和创新性，尽可能体现原理研究和工程实践相结合。全书分为6章：第1章为概述；第2章阐述谐振式光学陀螺的传感机理；第3章主要讨论微谐振腔的结构设计、优化及封装技术；第4章阐述谐振式光学陀螺的典型噪声及其抑制技术；第5章讨论谐振式光学陀螺的信号检测技术；第6章对谐振式光学陀螺系统进行测试与分析，并讨论谐振式光学陀螺技术的发展动向。此外，书末附有本书所需的光学与光电子学基础知识以及所涉及的缩略语，分别见附录A和附录B。本书内容新颖、系统性较强，将新型封装工艺应用到谐振式光学陀螺中，不仅拓展了其应用领域，也有利于促进多学科之间的交叉融合发展。
本书是在中北大学张文栋教授、刘俊教授、熊继军教授、任勇峰教授、薛晨阳教授、甄国涌教授、文丰教授、李圣昆副教授、郑永秋老师的关心和支持下完成的，在此深表谢意。在本书编写过程中，参考和借鉴了大量国内外相关文献，谨对相关原作者表示感谢。
本书的相关研究成果得到了总装备部、国防科工局、国家自然科学基金委、中国航天科工集团的大力支持，在此一并表示衷心的感谢！
由于著者水平有限，书中难免存在不足之处，敬请读者批评指正。
著 者
2018年5月
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