浅析光纤陀螺SLD光源的驱动控制

目前，我们所使用的是1.3um标准14脚带尾纤SLD，它的光电特性和光谱特性曲线分别如、2所示。
SLD光谱特性图影响FOG精度的光源稳定性包括三个方面：光功率、光波长、光偏振。SLD注入电流的不稳定和温度的变化都会引起输出光功率的不稳定，它会给时域Sagnac相移的检测带来误差，从而导致载体角速度测量的不，因此在SLD驱动控制中必须解决光功率稳定的问题。光波长稳定性受电流和温度的影响，且受温度的影响大，要把波长控制在精度范围内，应控制温度在一定范围内，故在SLD驱动电路中必须加入自动温度控制。理想的SLD是非偏振的，但目前器件并不是*的非偏振，因此需在光源的输出端加入去偏器，使之变成非偏振光源。
SLD的驱动控制研究3.1SLD的工程应用特性测试通过对国内生产的SLD进行大量的工程应用特性测试和研究，我们对SLD的温度特性和光功率变化特性取得了一致结论：（1）SLD的热敏电阻阻值呈负温度系数变化（见）。（2）当SLD的注入电流不变时，输出光功率随温度上升而减小（见）：当温度不变时，SLD输出光功率随注入电流增加而增大（见）。
尽管如此，由于目前器件的不一致性，不同器件变化趋势一致，但实测变化值有很大的不同。
（I）吞采热敏电阻-温度曲线温度CO光功率-温度曲线3.2“恒流源+温控”方案由于SLD输出光功率随注入电流和温度变化，故选用“恒流源+温控”方案：通过一精密恒流源提供SLD的恒定注入电流，同时用致冷器对SLD进行温控，以保证注入电流和温度均不变，从而间接稳定光源输出光功率。原理图如。
恒流源可以是分立的，也可以集成化。温控电路既可模拟实现，亦可数字实现。
4光控方案4.1光控原理光控是一种直接的光功率控制方法。它的依据是：温度变化时，光源输出光功率发生变化，如果适当的改变驱动电流，也能稳定输出光功率。它的基本思想是把其他因素（如温度）引起的光功率不稳定转化为通过改变注入电流使光功率保持恒定。
在干涉型闭环光纤陀螺方案中有一光电传感器，即光探测器。光探测器是半导体PIN光电二极管，它的作用是把接收到的光信号转换成相应的电信号。我们使用的光探测器是由PIN与场效应管（FET）单片集成制成的PIN-FET光接收机前置放大器组件。从探测器得到的电压信号为U=U（l+cosAV）。当陀螺静止时，Aur=，故电压信号U反映SLD输出光功率P的变化，U=KP.经实验验证，无论是何原因引起的光功率变化，探测器的输出电压与光功率的变化均能保持一致。因此，保持探测器输出电压不变，即可确保光功率稳定。系统控制框图如。
系统控制框图m图中：G（S）经测定为K.因为在系统框图中，被控对象模型参数不确定，故控制器需选用智能控制方法以提高系统的鲁棒性，我们选用模糊控制器；4.2模糊控制器的设计模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的计算机智能控制。
它的工作原理是将采样得到的误差作为控制器的输入，模拟人脑思维建立模糊控制规则，依据此规则求得控制器的输出，以满足被控对象的需要。
模糊控制器的设计过程如下：确定模糊控制器的结构，选二维模糊控制器，以误差E、误差变化量EC为模糊控制器的输入，U为输出。
建立模糊控制规则，见表h确定模糊变量的嬴值表根据实际情况，确定模糊变量E、EC、u的赋值表。
建立模糊控制表由上面的规则，并依据zui大隶属度的解模糊方法，得到模糊控制查询表2表2模糊控制查询表将模糊控制查询表（表2）存入计算机，即可根据不同的E、EC确定控制器的输出值。
5实验结果经大量的工程实验验证，两种控制方案均能得到有效的控制精度。分别采用这两种方案控制光功率的效果见、。
兮子温度（r）实验结果表明：光控方案控制效果图在40‘C+60°C温度范围内，光源光功率基本保持稳定。“恒流源+温控”方案对光功率的控制偏差在5%以内，光控方案在2%以内。
从原理上讲，“恒流源+温控”方案仅考虑影响光功率的两大因素：电流、温度，而光控方案直接对光功率控制，因此包含了对未知影响因素的误差补偿，控制精度相对高一些。
足FOG的要求，SLD往往工作在大功率处，这时曲线斜率相当大，微小的电流变化都会引起较大的功率变化，而且SLD长期使用后功率会产生漂移。
采用模糊控制的光控方案，系统控制鲁棒性好，克服了目前国内器件一致性差、可靠性差的问题，不仅更能提高控制精度，又能满足FOG系统快速性的要求，但光控精度依赖于探测器的响应精度。
6结论经实验研究，对不同方案分析比较，各有优劣。“恒流源+温控”方案简单，但可靠性不高。光控方案针对目前SLD的不一致性，控制精度更高，应用更灵活，但模糊算法的引入，加了系统的复杂程度，在工程应用上是一不利因素。然而，采用数字控制的光控方案，是对原有控制思想的改进，尤其适用于高精度光纤陀螺，有较好的发展前途。在研究驱动控制的同时，还应提高探测器的精度、线性范围和温度稳定性，改善光源的性能，这样，将会直接提高光控精度，有助于高精度光纤陀螺的发展。