Волоконно-оптический гироскоп

Проблема заключается в том, что, если входной пучок света слегка сместится, в кольце будут распространяться две моды, которым соответствуют различные резонансы. Эта ситуация показана на рисунке.

Показана простейшая реализация волоконно-оптического кольцевого резонатора, выполненная по прямой аналогии с объемной оптической схемой. В этом случае в систему встроен изолятор для снижения эффекта оптической обратной связи с источником света, который может быть лазерным диодом с распределенной обратной связью. Пьезоэлектрическое цилиндрическое кольцо обмотано волокном и используется как регулятор длины пути и для демодуляции сигнала. Преобразование частоты осуществляется при помощи акустооптических модуляторов.

Существует несколько проблем, препятствующих успешной реализации волоконного кольцевого резонатора. Они связаны с обратным рэлеевским рассеянием, отражением от торцевых поверхностей резонатора, проявлениями оптической обратной связи в источниках света и построением идеального волоконного резонатора, имеющего низкие потери, высокую добротность и поддерживающего распространение только одной моды. Проблемы обратного отражения и рассеяния обычно решаются введением фазового модулятора в один из распространяющихся во встречных направлениях пучков до того, как пучок попадет в резонатор. Этот модулятор функционирует на частоте, существенно отличающейся от частоты сигнала демодуляции /ш, и используется для смещения

image95

По частоте рассеянных в обратном направлении и отраженных сигналов и отделения их от распространяющихся в резонаторе пучков света, которыми измеряется вращение. Проблема введения и поддержания единственной моды, распространяющейся в резонаторе, решается введением поляризующих элементов в систему непосредственно перед вводом светового луча в резонатор. Оба поляризатора должны быть тщательно настроены, поскольку нарушение регулировки ухудшит рабочие характеристики системы.

Волоконно-оптический гироскоп. В отличие от кольцевого лазерного гироскопа и гироскопа с пассивным кольцевым резонатором, в которых эффект Саньяка, обусловленный изменениями оптической длины пути, измеряется в одном замкнутом контуре, в волоконно-оптическом гироскопе эффект Саньяка измеряется в волоконной катушке с множеством витков. Фактически это означает, что результирующее изменение длины пути между распространяющимися в противоположных направлениях пучками умножается на коэффициент 7V, равный числу витков в катушке. Суммарную разность длин путей

См. также:  Экспериментальная методика

image96

Для катушки с N витками можно определить из уравнения, и окончательное смещение интерференционной полосы — делением разности длины путей на длину волны света в вакууме А. В результате смещение полосы, обусловленное вращением, равно

Приведена схема реализации волоконно-оптического гироскопа такого типа.