关注光纤陀螺环圈的核心参数–拍长

你可能并不知道保偏光纤的一致性如何

继上一篇,高精度保偏光纤拍长测量意义的稿子登出后,还是有些反响。近些年,光纤及光纤陀螺的研究或产业化进展还是不小。特别在重大的实际应用系统中,逐渐体现出了光纤陀螺的本质优势,应用前景应该是更加明朗了。但其中的光纤陀螺环圈特性的分散性,似乎依然制约着光纤陀螺产业化进程,或可说限制了我国高精度光纤陀螺的实用化水平。其中除了绕环工艺的非自动化和工艺过程的人为因素外,作为环圈原材料的保偏光纤参数检验的缺失应该也是很重要的一个方面。

实际上在产品质量的把握上,如果我们不能预测成品的合格率,或者成品的合格率不高,那么多少我们可以确定对其中的原材料质量掌控或工艺掌控存在缺失。如果我们没有绕环前的保偏光纤参数的测量,以及绕环后的参数的对比,那么如何衡量这一过程的工艺稳定性呢。你能够认定,从十公里或二十公里长的光纤上截下来的每个500米光纤都具有相同的特性吗。你测量过,10公里光纤两端的拍长一致性如何吗?你在将光纤陀螺环圈接入光路系统时,知道你将要接入环圈的光纤,拍长是多少吗?这实际上可是光纤陀螺环圈的核心参数,它担负着对抗外界振动和温度致应变的能力评价。本文的中心提及的是高精度环圈用保偏光纤两端拍长一致性对光路互易的影响,也许非常关键,但这些都需要首先从关注保偏光纤环圈的核心参数拍长做起。再接着如何便利地进行消光比和拍长测试的设备就显得极其重要了,而这正是德逸时代科技正在努力的方向之一。

就几种拍长测量方法而言,PMD偏振模色散测量法,肯定不适宜。压力法拍长测量当然是首先了。如果有客户愿意在压力法拍长测试仪上集成消光比测试功能。相信对光纤陀螺环圈的评价,可以说完全具备了。再有提到的白光干涉法对光纤陀螺环圈的评价,个人认为是应该归结到绕环技术的评价中的。 对陀螺用户来说,绕制的工艺一旦可以掌控,那么环圈的核心参数应该就是其拍长了。不可忽视。

说到测量,及其标准和方法,在本文中提及,还有国内主要保偏光纤生产单位采用的拍长测试方法。
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关于高精度测量保偏光纤拍长的意义,这些年来,我们一直在努力进行说明和解释工作。在我们几次参加的展览会上,张惟叙老师也都特别在我们的展台,了解我们的情况。最近,我也跟张老师、申云华高工电话联系,提到了拍长一致性和精确测量对保偏光纤陀螺特性的影响。特别是高精度陀螺所用光纤,要实现更加优异的性能,我们认为,拍长的全长一致性可能十分重要,以更加理想地实现光路的互易。由于很长时间,对拍长特性的忽视,我个人认为是造成目前光纤陀螺成品性能分散的一个因素之一。当然,绕环技术的非自动化,特别是绕制工艺的人为因素,也占了很大的比重。但若要厘清其中问题,在我们解决了保偏光纤拍长精确计量之后,将拍长参数作为环圈指标的必要参数,显然是当下的要务。不过,我也时常感受到,国内光纤陀螺研究还有很多细致性的工作是十分迫切的。于当下,拍长指标从1.5mm到3.7mm的大跨度,尤其不能放任。
关于拍长测量的方法,若要作为标准,目前看来压力法应该是首选。原因有二,一是,拍长的物理实质原本就是一个长度单位,(尽管用来表征光纤双折射的大小)。二是,拍长的测量,在毫米量级,无论是基于速度时间的长度,还是基于位置分布的测量,均没有技术问题。而压力法测量获得的数据正是保偏光纤中光强随拍分布的光功率数据。这样从拍长度测量的角度,如果使用一把高精度的光栅尺及光功率按拍周期的分布,完全可以看作是最接近直接测量的一种方法。比以前长飞,包括现在46所采用的PMD,偏振模色散测量方法,压力法显然具有更近真值的可信度。PMD法一台30多万的成本不说,仅ps量级时间测量的稳定可靠性,也显著低于压力法的低成本和直观可靠性。PMD法实际上是通过时间测量,获得的速度差,进而获得折射率差,再换算成最终的拍长结果。其中所用光纤长度的精确测量,特别是必须数米量级长度的高精度测量,都并不容易。长飞,放弃了PMD法拍长测量,并最终选择了购置我们的压力法拍长测试仪,除了使用的便利性外,更多应该还是在于测量结果的高重复性。实际上,最近我们也很想了解关于PMD法提供的拍长结果准确性。另外,有的客户购买我们的拍长测试仪,可能更多地是,为光纤波片的制作,用于电流传感器中的。其实也可以相信,对陀螺环圈拍长的关注,一定也会对陀螺的研究和生产起到促进作用。
目前,保偏光纤生产主要单位,北京玻璃研究院,46所,烽火,长飞,法尔胜,上海亨通。除46所,从压力法,改为PMD法测拍长和烽火使用PMD法测拍长外,其余都在用压力法测量拍长。不过北玻所的是他们自己搭的系统。估计重视高精度拍长的保偏光纤生产单位和环圈用户,会确定购买我们的压力法拍长测试仪。
质量的管控,在于把握原材料核心参数。陀螺企业尤其要关注重视,保偏光纤的核心参数-拍长。实际上拍长也只有拍长是保偏光纤陀螺对抗外界干扰能力的重要指标。而对于保偏光纤的生产企业,更大的意义在于工艺过程控制的掌控上。对同一客户,保偏光纤生产厂家应该尽可能提供一致拍长参数的保偏光纤,如果可以对707所提供2.707mm拍长的光纤,且全长两端拍长变化小于0.01mm。这应该是光纤企业努力的目标。如此高精度光纤陀螺的研究,至少可以不再考虑光纤均匀性的问题。