基于超大光纤陀螺仪的世界时精密测量

UT1 relates to the instantaneous rotation of the earth, which is the parameter most difficult to measure and predict in the earth rotation parameters. It has important applications in the earth dynamics, space and so on. The proposed Earth Rotation Clock using a super large fiber optic gyro directly observes the earth's instantaneous rotation parameters, as a supplement to VLBI astronomical techniques. Research include the principle of supper large loop fiber optic gyroscope new principle and new fiber optical system, the main physical parameter detection online and adaptive adjustment, the 1/f noise suppression, the clock measuring jammer deformation station, gyroscope data compensation and calibration method, and the system structure of Earth Clock. .Based on the h factor of fiber optic gyro is about 1E-21, the UT1 precision 0.1ms match the target of "precision measurement of physics" research plan.

立项针对我国时间频率发布服务中对世界时UT1自主测量的重大需求面临的困难，开展“基于超大光纤陀螺仪的世界时UT1精密测量系统”研究；攻克世界时UT1所需地球自转瞬时速度精密测量系统的核心关键技术，研究灵敏度1E-6 度/小时、h因子1E-21的超大环光纤陀螺仪所涉及的基础理论和瓶颈技术，包括超大环光纤陀螺仪新原理与新型光纤光学系统，制约超大光纤Sagnac干涉仪测量精度的主要物理因素与应对策略，超大Sagnac光纤干涉仪的主要物理参数在线精密监测及自适应调整方法，超大光纤Sagnac干涉仪中1/f噪声的抑制方法和技术，局部形变对陀螺仪的干扰机制和数据补偿方法，“地球自转钟”的构建方法。研究成果是实现我国自主UT1精密测量在24小时内精度0.1ms的关键，对满足航天、国防及基础研究需求具有重要意义。

针对我国时间频率发布服务中对世界时UT1自主测量的重大需求面临的困难，开展“基于超大光纤陀螺仪的世界时UT1精密测量系统”研究。为攻克世界时UT1所需地球自转瞬时速度精密测量系统的核心关键技术，研究零偏稳定性达到1e-6°/h的超大环光纤陀螺仪，及其所涉及的基础理论和瓶颈技术，包括双偏振模式光纤Sagnac 干涉仪理论、高阶本征频率调制解调技术、超大光纤环在线监测技术、相对强度噪声补偿技术等。.本课题已开展双偏振模式光纤Sagnac干涉原理、热致非互易噪声抑制、光源残余相干性相位误差抑制、超大光纤环中热相位噪声抑制、光源寄生干涉噪声抑制、相对强度噪声抑制、标度因数非线性误差抑制等多项研究工作。并研制了基于双偏振结构的30km超大保偏光纤陀螺，于陕西省渭南市蒲城县进行长时地球自转观测，实验测试所研制的超大光纤陀螺角度随机游走为1.2E-5 °/√h、零偏不稳定性4.2E-5 °/h、灵敏度达3.5E-9 rad/s/√Hz，达到计划指标，并处于国际先进水平。