行业专家聚首北京积极研讨光纤陀螺新进展

12/13/2020，光纤在线讯，本次光纤传感基础工艺技术发展及产业化协作研讨会是由中国光学工程学会旗下的中国光纤传感技术及产业创新联盟和北京航天控制仪器研究所主办，由北京浦丹光电股份有限公司承办，由瑞光信通科技有限公司鼎力支持。行业专家聚首于此积极研讨光纤陀螺新进展，好不热闹。

北京蒲丹光电股份有限公司的副总经理耿凡全程主持了本次研讨会。北京航天控制仪器研究所王学峰副所长、天津航海仪器研究所的赵小明所长和北京蒲丹光电股份有限公司的毛健总经理先后致辞。王雪峰所长表示很高兴看到很多民用单位参与到光纤陀螺的研制中，集成化小型化的用户要求也不断提高，同时也需要更多关注光纤陀螺的质量和可靠性，为了让光纤陀螺有更大的发展我们聚集于此。大家都预祝本次研讨会圆满成功，收获满满，坐在台下的我们同样也期待满满。


 图一：北京蒲丹光电股份有限公司的毛健总经理致辞

首先天津航海仪器研究所的赵小明所长发表关于《光纤陀螺发展现状和展望》的主题演讲并主持上午会议。他给我们详细地阐释和对比了国内外光纤陀螺的发展情况和趋势。值得注意的是国外高精度光纤陀螺开始替代其他陀螺并且新型光纤陀螺技术逐渐引起大众关注，主要体现在光子晶体光纤陀螺研究开始深入和光子纠缠光纤陀螺开始萌芽两个方面。而国内光纤陀螺只有中精度已经发展成熟，虽然高精度光纤陀螺近年也发展迅速，在关键技术上也有所突破，但整体水平仍处于跟跑，在高精度方面与国外仍存在差距。他说道：高精度光纤陀螺将是国内未来发展的重点，千分之一光纤陀螺将在3-5年内得到推广应用，并且率先应用在船用领域，希望国内外同行携手同心将高精度光纤陀螺技术推向新的高度。


图二：天津航海仪器研究所的赵小明所长现场演讲

北京航天时代光电科技有限公司（航天13所）的总经理黄继勋带来了《高精度光纤陀螺技术发展》的主题演讲，他给我们介绍了13所光电公司光纤陀螺技术在陆海空天四个领域上的应用及其产品的交付情况。他特别指出了由20人组成的光纤陀螺光电子器件专业质保检测队伍已经成为宇航光电子器件可靠性检测和失效分析中心。他说道：13所光电公司的高精度光纤陀螺在光路和电路上以及光纤光纤环绕制技术上取得了新的进展和突破，使得光纤陀螺的随机游走系数降低了50%-90%，漂移系数降低了60%以上。光纤陀螺技术是向着高精度和小型化低成本的趋势去发展。在高精度光纤陀螺的发展下，对于器件厂家应该往哪个方向去发展，他说出了自己的看法：测器件要用光纤陀螺，反应出陀螺的误差，所以又要去提升陀螺，这是一个怎么去解耦的问题，器件的测试问题是我们进一步推动器件的发展问题，这是不可分割的。航天13所制定的光电子器件技术规范标准也在全国推广应用。


 图三：北京航天时代光电科技有限公司（航天13所）黄继勋总经理现场演讲

北京蒲丹光电股份有限公司的技术总监向美华带来了《用于高精度的光纤陀螺系统波导环圈直耦模块技术研究》的演讲主题。众所周知，很少有厂家既做波导又做陀螺环圈的绕制，而现在通过光纤环圈和Y波导采用直接耦合的方式做熔接， 使得熔接点减少，降低断裂风险，可靠性得到提升，同时也减小了误差以及解决确定细纤熔接问题，可见波导环圈直耦模块技术的重要性。他指出了直接耦合面对的挑战并提出了相应的对策。他说道：直接耦合的难点问题在于器件尾纤与光纤环尾纤统型问题以及耦合过程监控的问题。器件尾纤与光纤环尾纤统型问题主要体现在拍长不一致，绕环纤的可研磨性和模场直径两大方面，要想解决这个问题可以从环圈尾纤与波导尾纤相互折中和研磨工艺改善两个方面去入手。

他认为波导厂家作为环圈端面的加工者，需要对研磨工艺进行改善；光纤厂家的光纤拍长越短，断裂率越小，对于熔度和结构设计以及后面拉丝退火过程需要进行更深层的研究；陀螺厂家就需要对这项工作的意义做出更多的验证与评价。


图四：北京蒲丹光电股份有限公司的技术总监向美华现场演讲

接下来北航的张春熹教授也带来《北航高精度光纤陀螺研究进展》的演讲主题。除了像前面的赵所长和黄经理一样给我们详细介绍了国内外光纤陀螺的发展现状以及技术前沿动态外，他直观清晰的向我们展示了北航高精度光纤陀螺系列产品，他明确地说道：北航未来技术发展主要是往战略级光纤陀螺和导航级光纤陀螺的方向发展。他们的目标是战略级超高精度光纤陀螺实现1/100000每小时精度,取得战略级平台装备应用.实现具有优良环境适应性的导航级超稳定性光纤陀螺。

 
 图五：北京航空航天大学张春熹教授现场演讲

针对于光纤研究进展，长飞光纤光缆股份有限公司的陈翔博士带来了《高精度光纤陀螺用细径保偏光纤研究进展》的主题演讲。由于光纤陀螺向高精度小型化的方向发展，所以光纤也需要朝着细径化的趋势发展，陈翔博士给我们详细介绍了长飞的细径保偏光纤研究进展。无独有偶，烽火锐光信通科技有限公司的研发经理柯一礼做了《面向传感领域的新型特种光纤研发进展》的演讲。柯经理也给我们详细介绍了锐光信通用于传感的中空反谐振光纤、多环芯光纤等特殊结构纤维的研究和进展，优化其性能指标，从而提升器件性能，是他们未来的研究方向。

 
图六：长飞光纤光缆股份有限公司的陈翔博士现场演讲

 
图七：烽火锐光信通科技有限公司的研发经理柯一礼现场演讲

湖北三江航天红峰控制有限公司彭志强副总设计师带来了《光纤陀螺产业化发展的思考》的主题演讲。他介绍了他们公司做的比较好的卫星用光纤陀螺的进展情况，目前已经累计实现了8个型号，50套产品的交付。同时也给我们简单梳理了光纤陀螺上下游产业链的布局，认为在满足传统需求的情况下，设计、制造、市场一体是可以的，但对于现在的发展需求来说却显得封闭死板不灵活。所以，他从产业化的视角认为现在的发展需要更多的关注智能无人系统、商业航天和高端科学测量这三个方面。虽然大家都说光纤陀螺进入门槛低，但他认为光纤陀螺还是一个高端制造业。他说道：产业化的发展道路应该是处理技术、市场和制造这三者之间的关系，整个制造是实现整个产业技术和市场进步的前提，我们不能忽略制造。同时，产业链上下游之间也需要互动合作，互补融合。

 
 图八：湖北三江航天红峰控制有限公司彭志强副总设计师现场演讲

前面大多数提到光纤陀螺在航海航天领域的应用较多，那么接下来中航工业西安飞行自动控制研究所的光学事业部副部长谢良平主要给我们讲光纤陀螺在机载导航上的应用。他的演讲题目是《机载导航级光纤陀螺发展面临的机遇与挑战》，他指出目前光纤陀螺精度已超过激光陀螺，获得了广泛应用。国外机载导航仍以激光为主，光纤处于配角的地位，但体现出快速增长态势。从国内技术发展态势看，光纤陀螺进入机载导航应用面临很好的发展机遇。但同时他也指出了对于环境适应性要求很高的机载领域，光纤陀螺比激光陀螺具有原理上的劣势，这成为在机场导航应用推广中最大的挑战。对于光纤陀螺在其领域的发展他是持乐观态度的，他说道：针对机载导航级应用要求，通过理论认知提升、设计工艺优化，光纤陀螺零偏环境适应性已与激光陀螺基本相当，标度因数也接近激光陀螺水平，满足机载导航要求，与激光陀螺分庭抗礼甚至逐步替代，基本具备技术可行性。


 图九：中航工业西安飞行自动控制研究所的光学事业部谢良平副部长现场演讲

北京大学的李正斌教授作《超高精度光纤陀螺仪研究进展》的主题演讲；目前李教授他们的研究没有应用在军用方面，基本是在民用方面的应用。他介绍他们的高精度陀螺主要应用在地震监测和勘探方面。并且与国际现有的单偏振光纤陀螺仪方案不同，他们采取的方案是双偏振光纤陀螺仪的方案，具有对温度和磁场变化不敏感、环境适应性强同时具有极高精度的特点。

 
 图十：北京大学的李正斌教授现场演讲

北京自动化控制设备研究所的冯喆研究室主任带来《集成化光纤陀螺发展现状与趋势》的主题演讲，冯主任对集成化光纤陀螺进行了展望，他认为集成化光纤陀螺在未来5-10年有望满足导航级、微小型光纤陀螺的应用需求，大幅简化光纤陀螺结构、降低产能、提升生产效率，促进近导航级军、民用光纤陀螺市场大发展。截至目前，国内外均开展了相关研究工作，不过在核心器件、核心工艺以及核心技术方面还尚需突破，后期仍需要重点关注。

  
 图十一：北京自动化控制设备研究所的冯喆研究室主任现场演讲

2020年第12届光电子产业博览会于11月30日在北京国家会议中心隆重开幕，本届光电子产业博览会依托中国光学工程学会强大行业资源集群效应，吸引了众多来自国内外的行业翘楚展示其最新成果及创新应用案例。光纤在线的很多会员企业如彼格科技有限公司、陕西澳威激光科技有限公司、武汉长盈通光电技术股份公司、上海嘉慧光电子技术有限公司等等都积极参展。值得注意的是次日在国家会议中心展馆三楼同期举办了光纤传感基础工艺技术发展及产业化协作研讨会，这次研讨会吸引了很多参会观众前来观看，座无虚席，没有座位了大家就席地而坐，很有氛围。 编辑参加的北京的光纤陀螺研讨会展开了相关的讨论，留下了非常深刻的印象。以下是我梳理的简单总结。

什么是光纤陀螺？

光纤陀螺(FOG)是继激光陀螺之后的第二代光学陀螺，它一般由光纤传感线圈、集成光学芯片、宽带光源、调制器和光电探测器组成。光纤陀螺又具有体积小、重量轻、可靠性高、寿命长、功耗低、结构简单、价格低、易于集成、灵敏度和分辨率极高、瞬间启动、抗电磁干扰、抗振动冲击能力强、应用范围广等优势。但不同应用领域采用不同精度的光纤陀螺，目前，已广泛用陆海空天等涉及军民两用范围的许多重要领域。光纤陀螺具有巨大的应用市场，在国家经济和国防建设中起重要作用。光纤陀螺及其系统技术是一种经实验验证，可同时提供出色的准确性和可靠性的技术。

国内外各精度光纤陀螺技术的发展现状及趋势

1.国外低中高精度光纤陀螺技术已发展成熟，国内低中精度光纤陀螺技术发展成熟。

国外研制光纤陀螺的主要单位包括法国XBlue公司、美国Honeywell公司、Northrop Grumman公司以及俄罗斯Optilink公司等。中高精度早在2010年左右就已成熟，大量装备应用，光纤陀螺市场份额逐年增加。美国Honeywell公司，航空导弹研究中心，英国Bookham公司等单位也均开展了集成化微小型光纤陀螺方面的研究工作。

国内低中精度光纤陀螺技术发展成熟，超高精度光纤陀螺技术发展迅速。在船用领域列装、陆用市场，空间及弹用市场及其他民用市场大量应用，开拓前景广泛。我国也非常重视光纤陀螺技术的研究，北京航空航天大学、北京理工大学、北方交大、航天集团13所、33所、上海803所，国防科大、清华大学、浙江大学、中科院上海技物所等都相继开展了光纤陀螺的研制。

2.国内外超高精度光纤陀螺技术发展迅速，国外新型光纤陀螺技术逐渐引起关注，国内取得关键技术及突破。

2020年4月，日本IEEE惯性学会会议，涵盖光子晶体光纤、高精度光纤以及光纤陀螺优化三方面，光子晶体光纤陀螺研究开始深入。2019年奥地利科学院纠缠增强光纤陀螺的理论正确性得到了验证，光子纠缠光纤陀螺开始萌芽。

国内光纤陀螺工程化技术连续3个5年计划获得装发领域基金支持；继环圈胶体、环圈可靠性项目，高精度光纤陀螺工程化技术获装发“先进制造技术”重点领域基金；光子晶体光纤获得国家自然科学基金支持。相继突破高精度光纤陀螺工程化技术，光纤陀螺噪声深度抑制技术以及各项底层支撑技术及工艺。而高精度集成化的光纤陀螺是国内未来发展的重点，新型光纤陀螺也将引起关注和深入研究，光子晶体光学陀螺技术有望成为新的热点，光子纠缠光纤陀螺最早10年前浙江大学就有所研究。总之，光纤陀螺技术是向着高精度和小型化低成本的趋势去发展。

光纤陀螺的发展展望

1.高精度光纤陀螺将是国内未来发展的重点，千分之一光纤陀螺将在3-5年内得到推广应用，光纤陀螺依托电信器件发展，仍然有较大提升潜力，并且船用领域有望率先采用高精度光纤陀螺，因为国外已有先例，国内尚属空白。

2.集成化光纤陀螺在未来5-10年有望满足导航级、微小型光纤陀螺的应用需求，大幅简化光纤陀螺结构、降低产能、提升生产效率，促进近导航级军、民用光纤陀螺市场大发展。在核心器件，核心工艺以及核心技术方面国内外都需要突破和关注。

3.光子晶体光纤陀螺技术及光子纠缠光纤陀螺技术有望成为新的热点。

光纤陀螺的发展是日新月异的，越来越多的专家学者甚至大公司对其市场前景是看好的，并且纷纷投身于其研究开发的行列当中。虽然我国光纤陀螺的研究相对起步较晚，不得不承认外国仍与一些发达国家（美、日、德、法、意、俄等）存在较大差距，但是我国的光纤陀螺研制精度已经达到了惯导系统的中低精度要求，有些技术甚至达到了国外同类产品水平，高精度光纤陀螺近年发展迅速，科研项目持续增长，技术攻关连续突破，应用领域不断拓展，并且开始对于晶体光纤陀螺和光子纠缠光纤陀螺等新型光纤陀螺技术也有一定研究，我们相信前景是光明的。最后也效仿赵所长借用行业巨擘H.Lefever先生的一句话：光纤陀螺甚至具有变成终极性能陀螺的潜力，比激光陀螺技术至少高1-2个数量级。