光电子学与光学陀螺仪

光电子学与光学陀螺仪
作者：章燕申，张春熹，蒋军彪，冯丽爽，金靖，伍晓明
出版时间： 2017年版
内容简介
　　本书是介绍光学陀螺仪新进展的学术专著，内容包括：光电子学的基础知识；光学陀螺仪及其关键器件的工作原理、结构、设计方法与研究进展；光学陀螺的导航系统。为了开发具有我国自主知识产权的新型光学陀螺产品，本书还探讨了多种新型光学陀螺仪的可行性，包括激光陀螺仪、光纤陀螺仪和集成光学陀螺仪。本书可供电子工程、微电子、精密仪器与机械等专业的高校师生、研究院所的科研人员及生产企业的技术人员阅读参考。
目录

引论参考文献第1章波动光学1.1光的电磁波性质1.2Maxwell方程1.3光在

自由空间中的传播1.4Gauss光束1.5光的偏振1.6双光束干涉1.7多光束干涉

1.8光的相干性1.9光的衍射1.10Fresnel衍射1.11Fraunhofer衍射1.12衍射光

栅1.13光学仪器的分辨率参考文献第2章集成光电子学2.1概述2.2平面光波导

2.3平面波导的光传播模式2.4单模的平面波导2.5光波导模式的有效折射率

2.6波导模式的电磁学描述2.7GoosHnchen位移2.8脊形波导2.9波导的传

输损耗2.10弯曲波导2.11波导与光路的耦合2.12光波导传输损耗的测量参考

文献第3章光纤光学3.1概述3.2光纤结构3.3光纤传输损耗3.4双折射与偏振光

纤3.5光纤材料3.6光纤元件参考文献第4章量子光学4.1光的产生与辐射

4.2Plank热辐射理论4.3光电效应4.4辐射压力与Compton效应4.5氢原子的光

谱系列4.6Boor氢原子模型4.7Frank和Hertz的实验4.8氢原子的量子物理学模

型4.9自由粒子的运动4.10在无限高墙一维势能阱中的粒子4.11线性简谐振荡

器4.12矩形势能门槛的反射与透射4.13有限宽度的矩形势能障碍区4.14隧道

效应4.15受激辐射与激光器参考文献第5章激光振荡5.1激光的特性5.2原子辐

射5.3激光产生的条件5.4激光光谱与增宽5.5激光泵浦参考文献第6章半导体

激光器6.1半导体基础知识6.1.1能带与Fermi能级6.1.2半导体中的光吸收与

光增益6.2半导体激光器的种类6.2.1同质结激光器6.2.2异质结激光器6.2.3

量子阱激光器6.2.4垂直腔表面发射半导体激光器6.3半导体激光器的材料6.4

激光二极管的输出特性6.5超辐射发光二极管参考文献第7章光学陀螺系统的

设计方法7.1概述7.2干涉型光学陀螺仪的设计方法7.2.1闭环式干涉型光学陀

螺仪的系统结构7.2.2抑制标度因数误差的方法7.2.3抑制零位漂移的方法

7.2.4抑制随机游走的方法7.2.5战术级产品设计的实例7.2.6战略级产品设计

的实例7.3谐振型光学陀螺仪的设计方法7.3.1双向环形激光器的设计方法

7.3.2光路控制方法7.3.3抖动偏频装置的设计方法7.3.4读出装置的设计方法

7.3.5导航级产品设计的实例参考文献第8章窄带二极管激光器8.1概述8.2谐

振型集成光学陀螺对光源的要求8.3二极管激光器用于有源腔集成光学陀螺的

可行性8.4分布反馈式二极管激光器的研制8.5分布反馈式二极管激光器的设

计方法8.6外腔式二极管激光器的设计方法8.7二极管激光器线宽的测试方法

参考文献第9章宽带光源9.1超辐射发光二极管9.1.1SLD工作原理9.1.2管芯的

封装9.1.3外延层的设计与工艺9.1.4外延层的性能参数9.1.5纵向结构的设计

9.1.6光谱特性的测试9.1.7光功率特性的测试9.1.8偏振特性的测试9.2掺铒

超荧光光纤光源9.2.1放大自发辐射9.2.2双程与单程结构9.2.3仿真计算

9.2.4功率特性9.2.5光谱特性9.2.6光谱特性的温度稳定性9.2.7光纤陀螺对

掺铒光纤光源的反馈作用参考文献第10章集成光电子器件10.1概述10.2无源

平面光波导材料的淀积10.3光刻工艺10.4干法刻蚀工艺10.5离子交换工艺

10.6无源Sagnac效应敏感环10.7有源Sagnac效应敏感环参考文献第11章反射

镜式激光陀螺11.1激光陀螺发展历程11.2反射镜式激光陀螺总体方案11.2.1

三角形谐振腔激光陀螺和四边形谐振腔激光陀螺11.2.2单轴激光陀螺和三轴

激光陀螺11.2.3激光陀螺的偏频方案11.2.4激光谐振腔的模式选择11.3反射

镜式二频激光陀螺11.3.1反射镜式激光谐振腔的稳定性设计11.3.2抖动偏频

激光陀螺11.3.3速率偏频激光陀螺11.3.4磁镜偏频激光陀螺11.3.5塞曼偏频

激光陀螺11.4反射镜式四频激光陀螺11.4.1法拉第偏频激光陀螺的基本原理

11.4.2非共面谐振腔的设计方案11.4.3法拉第偏频组件11.4.4法拉第偏频激

光陀螺的特点参考文献第12章全反射棱镜式激光陀螺12.1全反射棱镜式激光

陀螺工作原理12.1.1布儒斯特角12.1.2全反射12.1.3全反射棱镜式激光陀螺

工作原理12.1.4全反射棱镜式激光陀螺的特点12.2全反射棱镜式激光陀螺误

差分析12.2.1全反射棱镜式激光陀螺自洽场方程组12.2.2无源环形腔中波动

方程的解12.2.3全反射棱镜式激光陀螺自洽方程组12.2.4全反射棱镜式激光

陀螺比例因子修正12.2.5全反射棱镜式激光陀螺零位漂移12.2.6全反射棱镜

式激光陀螺闭锁效应12.3全反射棱镜式激光陀螺设计技术12.3.1全反射棱镜

式激光谐振腔设计12.3.2频率控制系统设计12.3.3光强控制系统设计12.3.4

抖动偏频系统设计12.4全反射棱镜式激光陀螺检测技术12.4.1全反射棱镜式

激光陀螺应力检测12.4.2全反射棱镜式激光陀螺增损比检测12.4.3全反射棱

镜式激光陀螺模态检测12.4.4全反射棱镜式激光陀螺阈值电压检测12.5全反

射棱镜式双纵模激光陀螺12.5.1全反射棱镜式激光陀螺自适应双纵模稳频技

术12.5.2双纵模自偏频理论参考文献第13章激光陀螺捷联惯性导航系统13.1

激光捷联惯导系统设计通则13.1.1激光捷联惯导系统的基本组成13.1.2激光

捷联惯导系统的力学编排13.1.3激光捷联惯导系统的误差模型13.1.4激光捷

联惯导系统的基本导航算法13.1.5激光捷联惯导系统的电气设计13.1.6激光

捷联惯导系统的结构设计13.2抖动偏频激光捷联惯导系统13.2.1抖动偏频激

光陀螺仪表级预处理13.2.2抖动偏频激光陀螺IMU的标定13.2.3系统内杆臂补

偿13.2.4惯导系统温度补偿13.2.5抖动偏频激光捷联惯导系统的典型应用

13.3法拉第偏频激光捷联惯导系统13.3.1法拉第偏频激光陀螺寻北仪13.3.2

法拉第偏频激光捷联惯导系统的典型应用13.4速率偏频激光捷联惯导系统

13.4.1系统设计13.4.2速率偏频激光捷联惯导系统的典型应用13.5激光陀螺

在常规弹药中的应用13.5.1传递对准技术13.5.2几种精确制导弹药参考文献

第14章激光陀螺系统的结构14.1概述14.2棱镜式激光陀螺仪14.3反射镜式激

光陀螺仪14.4无源腔激光陀螺仪14.4.1无源腔激光陀螺的实验装置14.4.2闭

锁阈值的测试方法14.4.3闭锁阈值的测试结果14.5固态激光陀螺仪14.6脉冲

式激光陀螺仪14.6.1脉冲式染料激光陀螺的实验研究14.6.2脉冲式钛宝石激

光陀螺的实验研究14.6.3脉冲式激光陀螺原理样机的设计14.6.4脉冲式激光

陀螺的设计14.7微型激光陀螺仪参考文献第15章干涉式光纤陀螺仪15.1光纤

陀螺小互易结构15.2干涉式光纤陀螺技术方案15.2.1光学结构15.2.2信号

处理方法15.3战略级光纤陀螺技术15.3.1战略级光纤陀螺器件技术15.3.2战

略级光纤陀螺系统技术15.3.3战略级光纤陀螺研究现状15.4光子晶体光纤陀

螺15.4.1光子晶体光纤15.4.2光子晶体光纤陀螺的关键技术15.4.3光子晶体

光纤陀螺的研究现状15.5光纤陀螺空间应用技术15.5.1光纤辐射效应及其对

陀螺的影响15.5.2抗辐照加固技术15.5.3耐热真空设计15.5.4故障诊断与重

构参考文献第16章光纤陀螺及其导航系统16.1光纤捷联惯性导航系统16.2光

纤捷联惯性导航系统误差模型16.2.1器件误差模型16.2.2系统误差模型16.3

光纤捷联惯性导航系统标定与对准方法16.3.1器件级及系统级标定16.3.2静

基座对准16.3.3飞行对准及传递对准16.4光纤捷联惯性导航系统的应用

16.4.1陆用光纤陀螺惯性导航系统16.4.2航空光纤捷联惯性导航系统16.4.3

海用光纤捷联罗经16.4.4弹用光纤捷联惯性导航系统16.4.5空间应用光纤捷

联惯性导航系统16.4.6民用光纤捷联惯性导航技术参考文献第17章循环干涉

型光学陀螺17.1概述17.2循环干涉型光纤陀螺的系统方案17.3循环干涉型光

纤陀螺的理论分析17.3.1光强传递函数17.3.2标度因数17.3.3信噪比和分辨

率17.3.4正弦调制特性分析17.4循环干涉型光纤陀螺的实验17.4.1光波多次

循环的实验验证17.4.2循环干涉型光纤陀螺的系统实验17.5有源循环干涉型

光纤陀螺参考文献第18章集成光学陀螺仪18.1概述18.2发展历程18.2.1有源

集成光学陀螺18.2.2无源集成光学陀螺18.3总体方案18.3.1光学元器件

18.3.2波导谐振腔18.3.3信号检测方案18.4误差分析18.4.1背向散射噪声

18.4.2偏振噪声18.4.3克尔噪声参考文献附录A量子光学中的数学工具A.1随

机变量的统计特性A.2随机过程的统计特性A.3量子物理学的基本定律A.4不确

定性关系与Schrdinger方程A.5量子物理学中的算子及其特性A.6重要物理

量的算子A.7算子形式的Schrdinger方程附录BSagnac效应附录C捷联惯性导

航系统基础理论知识C.1捷联惯性导航系统概述C.2捷联惯性导航系统常用坐

标系定义C.3坐标系之间的关系C.4捷联惯导系统算法编排名词索引〖＝（

〗