日本教育和文化部空間和天文科學研究所研製的M-V火箭,在其慣性導航係統中,采用了FCG/無線電混合導航係統。
Tokimec公司一直在研製用於輪船的陀螺指南針,采用閉環I-FOG,偏置穩定性0.0035度時,刻度誤差10×10-6。
在美國,一些公司已為飛機、空間飛船應用發展了幾種級別的I-FOG,新的波音777飛機采用的慣性導航係統包括6個環型激光陀螺(0.01度/小時)和4個偏振保持光纖開環I-FOG(0.5度/小時),全部由Honeywell製造,該公司已為新的航線Domier328,提供了這套設備。現在,發送出去的這種設備已超過1000台了。此外,法國、德國等都在這方麵做了不少工作。
一些潛在的應用要求靈敏度高於0.001度/小時,如在深空精確的飛船導航、空間定位和穩定等。為減小I-FOG的噪聲,研究人員已傾向於采用帶寬較大的LD或超輻射LED,但對高級應用而言,這些器件不能提供足夠的功率和波長穩定性。
采用摻鉺光纖激光器可提供高功率和波長穩定性,但是,光源的強度噪聲或相對強度噪聲,必須補償。
幾家美國公司已經演示了在溫度穩定的條件下,分辨率達0.
001度/小時。
為減小成本,人們研究采用普通的單模光纖,而隻在端部采用一小段偏振維持光纖,分辨率可達1度/小時,在溫度穩定的條件下,靈敏度達0.003度/小時。
采用共振光纖陀螺可降低價格,但靈敏度也下降。若采用10米長的光纖和高相幹激光(線寬100kHz),就可為飛機應用提供足夠的靈敏度,信號強度也足以克服探測器的散粒噪聲。
光纖測試與激光
激光是測試光學材料、光探測器等參數的常用光源,如測量激光玻璃的熒光壽命、各種光探測器的響應時間等,這些測量技術在許多教科書中都有介紹,本節隻側重介紹激光在測量光纖放大器參數時所起的作用。
摻Er光纖放大器的商品化,大大推動了WDM光纖網絡的發展。該係統的發展又反過來對放大器的性能提出更高的要求,這一市場對放大器和光纖設備製造商來說既是機會也是挑戰。
光纖放大器必須在製造過程中,在安裝之前進行精確測量。通常要測試的性能有:
增益平整度光纖放大器的帶寬為30納米。在這個範圍內,增益值不是常數。介質膜濾波器和光纖光柵可用來拉平增益。用正確的技術和合理的設計可使增益平整度達到±1分貝。最近的報道表明,這個平整度還不能滿足要求。為獲得增益的詳細分布,需要一個多波長激光源,它能覆蓋國際通信聯盟所規定的帶寬和提供局部特性的靈活性。
增益Tilt即增益分布隨輸入功率和波長而變化。對某些應用來說,如登陸和退出網絡時可使增益Tilt產生瞬態變化。要求可調節輸出功率的多波長信號,並要求設定功率的精確度和穩定性很高。
放大的自發輻射這一參數可幫助限定信噪比,每個波長輸出功率的平整度和光譜依賴關係,和小信號增益。該參數在沒有輸入信號時很大,在有輸入信號時很小,因為大部分電子用於受激輻射,隻有較小的電子用於隨機輻射。因而需在信號飽和時,進行測量。
寬帶放大最近報道的寬帶放大器的帶寬已達80納米(1530~1610納米)。這樣的寬帶放大器不久就會商品化。
生產用於光纖放大器的測試係統,主要包括激光源和儀器(如光譜分析器)和分束元件。現在,國際通信聯盟規定使用193.10THz的氪線作為參考,通道間隔100GHz。這相應於真空波長為1552.52納米和通道間隔為0.8納米。選擇正確的激光源和保證測量的精確度是設計放大器測試係統的關鍵問題。
生產商必須在與實際使用情況相類似的條件下,測量光纖放大器的特性。為此,一般需要采用組件激光器。
現在已出現了兩種WDM激光組件:分布反饋激光器組件和外腔激光組件。前者可提供固定的標準波長,但調諧範圍很小(0.7納米)。後者可在40~80納米的範圍內調諧。含有8隻分布反饋激光器和或外腔激光組件。將兩種類型的組件結合在一起,大大提高了測試係統的靈活性。
今天的放大器生產線要求裝備測試設備,當通信通道的間隔進一步變小時,保持激光波長和功率的穩定性變得更加重要,因此,測試係統需采用溫控係統,采用低噪音激光電流源,以確保輸出光功率不變,還需要采用過量電流保護措施。
半導體激光器
激光發展的曆史告訴我們:到了20世紀90年代,半導體激光器已經成為激光家族中的佼佼者。半導體激光器已經成為光通信、光盤、激光打印和印刷等信息產業的心髒,成為推動LD泵浦固體激光器、光纖激光器高速發展的巨大動力,並成為計算機、微電子、材料加工等各行各業技術創新的強大推動力。