北航研制的光子晶體光纖陀螺首飛成功

　　ICCSZ訊  2017年4月，北京航空航天大學儀器科學與光電工程學院光電技術(shù)研究所研制的高精度光子晶體光纖陀螺實現(xiàn)了在“天舟一號”貨運飛船上首次搭載飛行，獲圓滿成功，這是國際上光子晶體光纖陀螺的首次空間應用，驗證了光子晶體光纖陀螺作為新一代光學陀螺的技術(shù)可行性。該研究成果推動了我國光學陀螺的跨越式發(fā)展，為衛(wèi)星、長航時飛行器等對高性能慣性器件的重大戰(zhàn)略需求提供了全新的技術(shù)途徑。

北航研制的高精度光子晶體光纖陀螺樣機

　　光纖陀螺是用于測量載體旋轉(zhuǎn)角速度的傳感器，是繼機械陀螺后的新一代陀螺。傳統(tǒng)光纖對溫度、輻照等環(huán)境很敏感，而光子晶體光纖的多孔結(jié)構(gòu)和單一的組成材料使得它具有優(yōu)良的環(huán)境適應性，比如其抵抗射線干擾的能力比傳統(tǒng)光纖好近一個量級，因此，在外太空環(huán)境下光子晶體光纖陀螺能夠更加準確、穩(wěn)定的測量飛船姿態(tài)參數(shù)。

傳統(tǒng)光纖截面示意圖與光子晶體光纖截面示意圖

　　從2006年開始，北航光電所經(jīng)過深入調(diào)研和充分論證，創(chuàng)新性的將光子晶體光纖陀螺作為突破復雜環(huán)境下光纖陀螺精度瓶頸的新途徑，并得到了國家多個重大科研計劃的持續(xù)支持。經(jīng)過十余年的技術(shù)攻關(guān)和積累，實現(xiàn)了光子晶體光纖陀螺誤差理論、關(guān)鍵器件設(shè)計與制備、集成與測試評估方法等方面的自主創(chuàng)新，形成了新型光子晶體光纖陀螺技術(shù)體系，并首次提出了4層周期結(jié)構(gòu)的保偏光子晶體光纖新構(gòu)型，制作出國際上直徑最小(Ф135μm)的保偏光子晶體光纖。基于該光子晶體光纖研制成功的國際上首個高精度光子晶體光纖陀螺工程樣機已經(jīng)首飛成功，其技術(shù)指標超過國外同類型陀螺精度1個數(shù)量級，實現(xiàn)了我國光學陀螺的跨越式發(fā)展。

北航光子晶體光纖與人類頭發(fā)的直徑對比圖

光子晶體光纖通紅光圖

　　北航光電所是國內(nèi)最早開展光纖陀螺研究的單位之一，在國家重大需求的牽引下，經(jīng)過兩代人的不懈努力，三十余年的技術(shù)攻關(guān)和探索，突破了光纖陀螺非互易誤差抑制、高性能集成光學調(diào)制器研制、光纖環(huán)精密纏繞等多項關(guān)鍵技術(shù)，在彈用、機載、陸用、艦船、衛(wèi)星等多個領(lǐng)域，完成了數(shù)十項國家重大型號的研制。近年來，在空間應用領(lǐng)域，先后有“實踐九號”、“快舟”系列、“實踐十五號”、“吉林一號”、“創(chuàng)新”系列、“天鯤一號”、“天舟一號”等8顆衛(wèi)星均成功應用或搭載了北航光纖陀螺，推動了我國光纖陀螺空間應用的快速發(fā)展。

北航研制的基于衛(wèi)星應用的部分傳統(tǒng)光纖陀螺組件