由光学学会 研究人员引入了一种新型空芯光纤，称为无节点反谐振光纤，以提高谐振式光纤陀螺仪的性能
这些陀螺仪有朝一日会成为导航技术的基础，比今天的系统更紧凑、更精确
信用:格雷戈里
南安普敦大学光电研究中心伊阿西翁 研究人员在提高谐振式光纤陀螺仪的性能方面迈出了重要的新一步，谐振式光纤陀螺仪是一种仅使用光来感知旋转的光纤传感器
因为陀螺仪是大多数导航系统的基础，这项新工作有朝一日可能会给这些系统带来重大改进
“高性能陀螺仪用于许多类型的空中、地面、海洋和空间应用中的导航，”格伦说
桑德斯领导着霍尼韦尔国际公司的研究团队
“虽然我们的陀螺仪仍处于开发的早期阶段，但如果它达到其全部性能，它将成为下一代制导和导航技术中的一员，这些技术不仅能提高精度，还能减小尺寸和重量
" 在光学学会(OSA)杂志《光学快报》上，来自霍尼韦尔和英国南安普敦大学光电子研究中心的研究人员描述了他们如何使用一种新型中空光纤来克服限制以前谐振器光纤陀螺仪的几个因素
这使得他们能够将陀螺仪稳定性的最苛刻的性能要求提高500倍，超过以前发表的涉及空芯光纤的工作 桑德斯说:“我们希望看到这些陀螺仪被用于下一代民用航空、自动驾驶车辆以及导航系统的许多其他应用。”
“事实上，随着我们提高导航系统的性能，我们希望开发全新的功能和应用
" 用光感知旋转 谐振式光纤陀螺仪使用两个激光器，它们以相反的方向穿过光纤线圈
光纤的两端被连接起来形成一个光学谐振器，这样大部分的光将会再循环并绕着线圈进行多次传输
当线圈静止时，沿两个方向传播的光束共享相同的谐振频率，但是当线圈旋转时，谐振频率相对于彼此移动，这种方式可用于计算安装陀螺仪的车辆或设备的移动方向或方向
霍尼韦尔开发谐振式光纤陀螺仪技术已经有一段时间了，因为与现有传感器相比，它有可能在更小尺寸的设备中提供高精度导航
然而，很难找到一种光纤能够承受这些陀螺仪所需的超精细激光线宽的中等激光功率水平，而不会导致降低传感器性能的非线性效应
桑德斯说:“2006年，我们提议将空芯光纤用于谐振式光纤陀螺仪。”
“因为这些纤维将光线限制在中央空气或充满气体的空隙中，所以基于它们的传感器不会受到困扰基于固体纤维的传感器的非线性效应的影响
" 使用更好的纤维 在这项由南安普敦大学的奥斯汀·塔兰塔领导的新研究中，研究人员想看看一种全新的中空纤维是否能带来更多的改进
这种新型光纤被称为无节点反谐振光纤，它比其他空芯光纤具有更低的非线性效应
纳米光纤还具有低光学衰减，这改善了谐振器的质量，因为光在通过光纤的较长传播长度上保持其强度
事实上，这些光纤已被证明具有所有空芯光纤中最低的光损耗，并且在光谱的许多部分，具有所有光纤中最低的损耗
对于谐振式光纤陀螺仪来说，光只能以单一路径通过光纤是至关重要的
纳米光纤有助于通过消除反向散射、偏振耦合和模式杂质引起的光学误差来实现这一点，这些都是陀螺仪中误差或额外噪声的潜在来源
它们的消除消除了其他光纤技术最重要的性能限制
桑德斯说:“虽然这种传感器的主干是新型光纤，但我们也努力以前所未有的精度感测共振频率时大幅降低噪声。”
“这对于提高性能和实现传感器小型化至关重要
" 实现长期稳定 霍尼韦尔的研究人员进行了实验室研究，以表征新的光纤陀螺仪传感器在稳定旋转条件下的性能
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只有在地球自转的情况下
这建立了仪器的“偏置稳定性”
为了消除自由空间光学设置中的噪声和干扰，陀螺仪安装在一个稳定的静态墩上
通过整合纳米因子，研究人员能够证明长期偏差稳定性为0
05度，接近民用飞机导航所需的水平
塔兰塔说:“通过展示纳米纤维在这一极其苛刻的应用中的高性能，我们希望展示这些纤维在其他精密科学谐振腔中的特殊应用前景。”
研究人员现在正致力于制造一种结构更紧凑、更稳定的原型陀螺仪
他们还计划采用最新一代纳米光纤，这种光纤的光损耗提高了四倍，同时极大地提高了模式和偏振纯度
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