Оборудование и компоненты для производства волоконно-оптических гироскопов (ВОГ)

Волоконно-оптический гироскоп. Эффект Саньяка

• Высокая точность;
• Широкий динамический диапазон;
  
• Малые габариты и масса;
• Малое потребление энергии;
• Отсутствие подвижных механических элементов;
• Малое время перехода в рабочий режим.

Оптическая часть схемы ВОГ

Основными элементами ВОГ являются:

• чувствительный элемент - контур;
• источник излучения;
• фотоприёмник;
• блок обработки сигналов.

Оптические волокна. Катушки волоконно-оптических гироскопов

Принципиальная схема ОВ с двулучепреломлением, вызванным наведёнными механическими напряжениями,
где а-ОВ типа PANDA; б-ОВ с эллиптичной оболочкой; в-ОВ с напрягающей эллиптичной оболочкой; г-ОВ «галстук-бабочка»

Выбор типа двулучепреломляющего волокна, его геометрических параметров, рабочей длины волны, типа защитного покрытия обусловлено рядом факторов, включающих условия эксплуатации, конструкции ВОГ. Например, стандартное акрилатное покрытие при низких температурах становится более жёстким, что приводит к появлению механических напряжений, ведущих к поляризационным преобразованиям в контуре по причине влияния эффекта фотоупругости. При эксплуатации космических навигационных систем на передний план выходит устойчивость ОВ к ионизирующему излучению.

Наша компания предлагает волокна от ведущих мировых производителей, зарекомендовавших себя в исследованиях, оптимизации параметров и производстве широкой линейки оптических волокон для ВОГ: Fibercore и iXblue Photonics. Минимальный диаметр кварцевой оболочки предлагаемых волокон: 40 мкм, рабочие длины волн: от 850 нм. Доступные конструкции волокон: галстук бабочка, PANDA, эллиптическая напрягающая оболочка, эллиптическая сердцевина. Также в линейке представлены как PM волокна для космических применений, так и в специальных защитных покрытиях.

Катушки PM волокна Fibercore и iXblue Photonics

Поляризующие оптические волокна

Многие производители предпочитают использовать поляризующее оптическое волокно при производстве волоконных гироскопов. Компания Fibercore является лидером на рынке волокон такого типа, позволяющие добиться линейной поляризованности излучения более 40 дБ.

Принцип "отсечения" одной моды в поляризующих волокнах

Активные оптические волокна

При производстве ВОГ разработчики уделяют особое внимание широкополосным источникам излучения. Мы предлагаем широкую линейку  Fibercore и iXblue Photonics стандартных и радстойких волокон с различной степенью легирования.

Схема тестирования устойчивости активного волокна  к ионизирующему излучению

Намотка катушек волоконно-оптических гироскопов

Автоматизированная станция для намотки катушек ВОГ KRCAM(F)-230D

Многофункциональные интегрально-оптические схемы (МИОС)

Многофункциональные интегрально-оптические схемы ВОГ выполняют следующие задачи: линейно поляризуют излучение, разветвляют излучение, направляя его во встречных направлениях волоконного контура, модулируют фазу сигнала с заданной частотой. По методу поляризации различают МИОС с поляризатором, сформированным на чипе (обычно в качестве основы используют кристалл ниобата лития), либо с волноводами, изготовленными по технологии протонного обмена.

Мы предлагаем оба варианта от ряда производителей. Обращаем Ваше внимание на то, что доступны как корпусированный, так и некорпусированный варианты исполнения.

Многофункциональная интегрально-оптическая схема

Стыковка МИОС с волокном

Стыковка PM оптических волокон с МИОС, как и с волноводом другого чипа - технологический процесс, требующий точной юстировки положения ОВ, осей двулучепреломления с последующей фиксацией волоконных выводов адгезивом.

Мы также предлагаем системы автоматизированной стыковки от корейской компании FIBERPRO. Эти системы используются рядом ведущих исследовательских учреждений и производителей электрооптических модуляторов.

Автоматизированная станция стыковки волоконных выводов IFA-600

Тестирование компонентов волоконно-оптических гироскопов

В качестве измерительных приборов, использующихся для выставления положения волокон и определения параметров их сварки, мы предлагаем продукцию компании, всемирно известной своими решениями, в области поляризационных измерений – General Photonics. Это экстинкциометры и измерители распределённых поляризационных преобразования. В случае их использования, сварка должна выполняться оператором в полуавтоматическом или автоматическом режимах.

ERM-202 (General Photonics) и PXA-1000(General Photonics)

PXA-1000 является уникальной, коммерчески доступной системой, функционирование которой основано на интерферометрии белого света. Следует отметить, что это устройство является крайне востребованным со стороны производителей ВОГ и волоконно-оптических датчиков тока, так как позволяет точно измерить преобразование поляризации в каждой точке: в местах сварок, внутри элементов (PM разветвителей, поляризаторов, МИОС), и, что крайне важно, катушек PM волокна. 

Принцип проведения измерений PXA-1000

Для определения величины поляризационных преобразований используются приборы, упомянутые выше. Для определения величины оптических потерь мы рекомендуем использовать рефлектометры высокого разрешения LUNA. Разрешение этих систем достигает 10 мкм, что является лучшим показателем на мировом рынке. В случае сборки прецизионных систем его технические возможности незаменимы. Чувствительность рефлектометра составляет -70 дБ, динамический диапазон -130 дБ. Эти параметры обусловливают возможность проанализировать чипы МИОС и катушки ВОГ, даже при наличии сильного отражения Френеля на стыке чип-волокно.

Оптический рефлектометр LUNA OBR4600

Сварка оптических волокон

При производстве ВОГ используется волокно с сохранением поляризации. Мы являемся единственной компанией на российском рынке, предлагающей портативные аппараты для сварки PM волокон, работающие от батареи, что позволяет осуществлять стыковку двулучепреломляющих волокон "в поле". Сварочные аппараты японского производителя FITEL (Furukawa Electric) являются наиболее экономичным решением на рынке и идеально подходят как для массового производства, так и для проведения опытно-конструкторских работ.

Подробно процесс сварки оптического волокна на примере специальных оптических волокон с сохранением поляризации приведён в описании решения на нашем сайте.

Сварочный аппарат FItel S185PM

Современные сварочные аппараты позволяют работать в автоматическом, полуавтоматическом и ручном режимах. Аппараты по умолчанию поставляются с набором алгоритмов сварки наиболее часто применяемых в мире волокон. В случае, если заказчик использует другие волокна, японская компания FITEL (Furukawa Electric) бесплатно разрабатывает оптимальные алгоритмы для необходимых комбинаций.

Фотоприёмные устройства волоконно-оптических гироскопов

Приёмо-передающий модуль EMCORE

Волоконно-оптические компоненты

Пассивные оптические компоненты являются неотъемлемой частью системы ВОГ. Превосходные характеристики и надежность здесь также стоят на первом месте при выборе компонент. Компания DK Photonics предлагает все пассивные компоненты для использования в области производства интерферометрических датчиков:

.

Оптический делитель/ объединитель от DK Photonics

• Оптические делители/объединители поляризации – волоконно-оптический компонент, которая может объединять два поляризованных световых сигнала в одно выходное волокно или делить световой поток на два поляризованных потока, ортогональных друг другу.
• Оптические разветвители – волоконно-оптический компонент для разделения оптического сигнала на два с разным коэффициентом деления.