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現(xiàn)了在“天舟一號”貨運飛船上首次搭載飛行，獲圓滿成功，這是國際上光子晶體光纖陀螺的首次空間應(yīng)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。該研究成果推動了我國光學(xué)陀螺的跨越式發(fā)展，為衛(wèi)星、長航時飛行器等對高性能慣性器件的重大戰(zhàn)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(zhuǎn)角速度的傳感器，是繼機械陀螺后的新一代陀螺。傳統(tǒng)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(jié)構(gòu)和單一的組成材料使得它具有優(yōu)良的環(huán)境適應(yīng)性，比如其抵抗射線干擾的能力比傳統(tǒng)光纖好近一個量級，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(wěn)定的測量飛船姿態(tài)參數(shù)。
傳統(tǒng)光纖截面示意圖與光子晶體光纖截面示意圖
從2006年開始，北航光電所經(jīng)過深入調(diào)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(fù)雜環(huán)境下光纖陀螺精度瓶頸的新途徑，并得到了國家多個重大科研計劃的持續(xù)支持。經(jīng)過十余年的技術(shù)攻關(guān)和積累，實現(xiàn)了光子晶體光纖陀螺誤差理論、關(guān)鍵器件設(shè)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(jié)構(gòu)的保偏光子晶體光纖新構(gòu)型，制作出國際上直徑最�。ě�135μm）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)指標超過國外同類型陀螺精度1個數(shù)量級，實現(xiàn)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(nèi)最早開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(diào)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(wèi)星等多個領(lǐng)域，完成了數(shù)十項國家重大型號的研制。近年來，在空間應(yīng)用領(lǐng)域，先后有“實踐九號”、“快舟”系列、“實踐十五號”、“吉林一號”、“創(chuàng)新”系列、“天鯤一號”、“天舟一號”等8顆衛(wèi)星均成功應(yīng)用或搭載了北航光纖陀螺，推動了我國光纖陀螺空間應(yīng)用的快速發(fā)展。
北航研制的基于衛(wèi)星應(yīng)用的部分傳統(tǒng)光纖陀螺組件 
