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(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院光電技術(shù)研究所研制的高精度光子晶體光纖陀螺實(shí)現了在“天舟一號”貨運飛船上首次搭載飛行，獲圓滿(mǎn)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(xué)陀螺的技術(shù)可行性。該研究成果推動(dòng)了我國光學(xué)陀螺的跨越式發(fā)展，為衛星、長(cháng)航時(shí)飛行器等對高性能慣性器件的重大戰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角速度的傳感器，是繼機械陀螺后的新一代陀螺。傳統光纖對溫度、輻照等環(huán)境很敏感，而光子晶體光纖的多孔結構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(xiàn)干擾的能力比傳統光纖好近一個(gè)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、穩定的測量飛船姿態(tài)參數。

傳統光纖截面示意圖與光子晶體光纖截面示意圖

　　從2006年開(kāi)始，北航光電所經(jīng)過(guò)深入調研和充分論證，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(gè)重大科研計劃的持續支持。經(jīng)過(guò)十余年的技術(shù)攻關(guān)和積累，實(shí)現了光子晶體光纖陀螺誤差理論、關(guān)鍵器件設計與制備、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層周期結構的保偏光子晶體光纖新構型，制作出國際上直徑最小(Ф135μm)的保偏光子晶體光纖?；谠摴庾泳w光纖研制成功的國際上首個(gè)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(guò)國外同類(lèi)型陀螺精度1個(gè)數量級，實(shí)現了我國光學(xué)陀螺的跨越式發(fā)展。

北航光子晶體光纖與人類(lèi)頭發(fā)的直徑對比圖

光子晶體光纖通紅光圖

　　北航光電所是國內最早開(kāi)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(guò)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(xué)調制器研制、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、衛星等多個(gè)領(lǐng)域，完成了數十項國家重大型號的研制。近年來(lái)，在空間應用領(lǐng)域，先后有“實(shí)踐九號”、“快舟”系列、“實(shí)踐十五號”、“吉林一號”、“創(chuàng )新”系列、“天鯤一號”、“天舟一號”等8顆衛星均成功應用或搭載了北航光纖陀螺，推動(dòng)了我國光纖陀螺空間應用的快速發(fā)展。

北航研制的基于衛星應用的部分傳統光纖陀螺組件