Analysis of open and closed loop configurations for interferometric optical fiber gyroscopes

Günümüzde, optik fiberlerin haberleşme sistemlerinde düşük kayıplı iletim ortamı olarak kullanımının yanı sıra algılayıcı olarak kullanımı da giderek yaygınlaşmaktadır. Jiroskop, kesin yön tayini, konumlandırma ve durum kontrolü için kullanılan en temel cihazlardandır. Navigasyon sistemleri başta olmak üzere, çeşitli askeri ve ticari uygulamalarda en çok tercih edilen jiroskop türü interferometrik optik fiberli jiroskoptur (IFOG). Bu çalışmada faz modülasyonlu IFOG ile açısal yer değiştirme algılamanın teorik altyapısı açıklanmış, IFOG’un temel yapısında bulunan performans problemlerini ortadan kaldırmak için geliştirilen faz modülasyonlu açık ve kapalı çevrim IFOG yapıları analiz edilmiş, IFOG’un performans karakteristiklerine değinilmiş ve karasal navigasyon uygulamaları baz alınarak Sagnac faz farkının benzetimi yapılmıştır. Benzetimlerde, farklı fiber uzunlukları için Sagnac faz farkının açısal hız ile değişimi, fotoalıcı çıkış gücünün ve çıkış işaretinin Sagnac faz farkı ile değişimi incelenmiştir. Elde edilen sonuçların pratik uygulamalardaki sonuçlarla örtüşen ve ayrılan yönleri vurgulanmıştır.Currently, using optical fibers as sensors is gradually spreading beside their usage in communication systems as low-loss transmission media. The gyroscope is one of the basic devices used for accurate direction forecast, location and position control. The interferometric optical fiber gyroscope (IFOG) is the most preferred gyroscope type in various military and commercial applications, especially in navigation systems. In this paper, theoretical background of angular displacement sensing with phase modulating IFOG has been described, phase modulating open and closed loop IFOG structures developed to overcome performance problems occurring in the basic IFOG structure have been analyzed, IFOG performance characteristics have been mentioned and Sagnac phase difference simulations based on terrestrial navigation applications have been performed. In the simulations, variations of Sagnac phase difference with angular velocity for different fiber lengths, variations of photodetector output power and output signal with Sagnac phase difference have been investigated. The important points where the simulation results are in good agreement with or separate from the results obtained in practical applications have been emphasized