Лазерный гироскоп

Cтраница 4

В настоящее время для подобных измерений используют газовые лазеры. Один из возможных вариантов опыта Саньяка, где в одно из плеч интерферометра вмонтирован газовый лазер, представлен на рис. 31.11. Вся система образует так называемый кольцевой лазер. На опыте измеряют скорость изменения интерференционной картины ( в другой терминологии - частоту биений) в зависимости от угловой скорости вращения системы. Подобные устройства используют для создания лазерных гироскопов, позволяющих с большой точностью измерять проекцию угловой скорости вращения Земли и тем самым определять географическую широту в данной точке. [46]

Во второй части книги эта теоретическая база применяется для развития теорий атомного и полевого затухания, резонансной флуоресценции, функционирования лазера и микромазера, а также изучения свойств квантового шума в таких нелинейных оптических процессах, как параметрическое усиление и четырехволновое смешение. Подробно обсуждаются эффекты атомной когерентности в различных системах. Например, роль атомной когерентности в подавлении поглощения приводит к таким интересным эффектам, как лазерная генерация без инверсии населенностей и электромагнитно-индуцированная прозрачность. Такие КЛ-системы могут быть использованы, например, в лазерных гироскопах и бесшумовых усилителях. [47]

Как уже упоминалось ранее, типичное значение эффективной массы фотона дает увеличение чувствительности в 1010 раз. Однако, это увеличение компенсируется низким значением потока частиц, характерным для атомов. В итоге, чувствительность лазерного гироскопа увеличивается относительно чувствительности гироскопов волн материи примерно в 102 раз. Кроме того, атомы совершают не более одного обхода интерферометра, тогда как в кольцевом лазерном гироскопе фотоны совершают большое число ( кз 10) обходов, что приводит к дополнительному увеличению чувствительности в 104 раз в пользу лазерной системы. Несмотря на это, гироскопы волн вещества остаются в 104 раз чувствительнее. [48]

Здесь необходимо сделать пару существенных замечаний. Первое состоит в том, что при использовании активного кольцевого лазерного гироскопа измеряется именно разность частот ( а не разность длин оптических путей) противоположно распространяющихся пучков. Эта разность частот, как правило, измеряется гетеродинированием двух выходных пучков. Такой большой масштабный множитель, а также относительная простота измерений малых разностей частот, делают активный кольцевой лазерный гироскоп наиболее распространенным и, в настоящее время, наиболее чувствительным интерферометрическим датчиком вращения. [49]

Характеристики лазерных и роторных гироскопов. [50]

Они приходят на приемник излучения ФЭУ, перед которым расположена щель. Поскольку набег фазы происходит непрерывно, то интерференционная картина как бы бежит перед щелью. Это приводит к тому, что на экране осциллографа отображаются синусоидальные колебания. Зависимость частоты от скорости вращения носит линейный характер. Лазерный гироскоп более поздней конструкции [21] был изготовлен на монолитном основании и имел вид равностороннего треугольника. [51]

Как показано в разд. D - % может привести к гашению спонтанных флуктуации относительного фазового угла. Рассмотрим теперь применение такого голографического КЛ к проблеме лазерного гироскопа. [52]

Во многих областях современной науки существует большая потребность в высокоточных лазерных интерферометрических измерениях. Например, интерферометр Майкельсона служит основой современных попыток зарегистрировать гравитационное излучение, а лазерный гироскоп, использующий кольцевой интерферометр Саньяка, часто работает на стандартном квантовом пределе. Как обсуждалось в разд. Саньяка используется для измерения скоростей вращения. Для того чтобы определить назначение корреляционного лазера, мы рассмотрим здесь квантовые пределы пассивного и активного лазерных гироскопов. [53]

ГСП ( гиростабилизчрованной платформе), что требует больших усилий при ее перемещении и значительного запаса энергии. Другим недостатком является то, что сама ГСП подвержена влиянию больших ускорений. Это приводит к большим ошибкам в системе слежения и наведения. Именно поэтому зарубежным специалистам пришлось использовать локаторы с фазиро - ванной решеткой, которые устанавливаютси жестко на борту ракеты. Сообщается, что эта система обеспечивает: вычисление команд визирования закрепленной антенны, следящей за объектом при больших относительных угловых скоростях и ускорениях; вычисление команд визирования таким образом, чтобы по ним легко было выделять данные о скорости цели; выделение информации о цели при наличии движения ракеты. Входные сигналы в вычислитель поступают от локатора и блока лазерных гироскопов. Утверждают, что в условиях работы при больших перегрузках этот вариант следящего устройства имеет значительные преимущества по размерам, массе в потреблению энергии по сравнению с аналогичной системой, располагаемой на ГСП. [54]

Очевидно, что в общем случае кольцевой лазер может генерировать излучение, распространяющееся в двух противоположных направлениях. Из-за симметрии задачи и потери, и оптические длины пути будут для таких противонаправленных лучей одинаковы. Вырождение по направлению генерации может быть снято, если вся система в целом вращается. Тогда одна из бегущих волн взаимодействует с ансамблем атомов, который в целом движется со скоростью vr - urR, где шг - угловая скорость вращения, a R - средний радиус кольцевого резонатора. Это явление легко обнаруживается по наблюдению биений между двумя модами резонатора. Если шг - 0, частоты двух волн становятся близкими, и сколь угодно малое взаимодействие между ними становится резонансным - происходит захват моды на одной из частот. Такие явления, как насыщение среды и особенно рассеяние света назад, не позволяют использовать лазерный гироскоп для малых угловых скоростей вращения. Здесь возникают вопросы, связанные с многомодовой генерацией и конкуренцией мод. [55]

Затягивание частоты в лазерном гироскопе ( текст. [56]

В случае фотонов, летящих со скоростью света, изменение длины AL равно 4ЛЙ / с, где с - скорость света. Существование этого эффекта было показано в 1913 г. Санья-ком. Для измерения очень малых изменений длин пути, которые должны наблюдаться при малых скоростях вращения, представляется возможным применить лазер, поскольку частота лазера определяется длиной кольцевого резонатора. Соответствующее изменение длины резонатора ведет к сдвигу частоты. Измерив сдвиг частоты, можно определить скорость вращения гироскопа. Схема такого прибора и показана на рис. 6.3. Так как ширина линии генерации лазера очень мала, чувствительность лазерного гироскопа должна быть очень высокой. [57]

Такая конструкция прошла испытания и показала приемлемые для заказчика результаты. В нем высверлены три треугольника, расположенные взаимно перпендикулярно, вмонтированы шесть зеркал, три призмы и три миниатюрных фотоприемника. Систе -: ма поджига для всех трех генераторов единая. Интересно, что для роторных гироскопов имеются способы снижения дрейфа до 0 001 град / ч, но это значительно утяжеляет и удорожает конструкцию. Как показали испытания, оптический гироскоп может работать в значительно большем динамическом диапазоне, чем роторный, что позволит его использовать в бесплатформенных навигационных системах [7], которые будут рассмотрены ниже. Отмечается и другое достоинство лазерного гироскопа - малое время подготовки к работе. И если это не имеет большого значения для работы самолета гражданской авиации, где всегда имеется свободное время на подготовку самолета к полету, то для военного самолета, а тем более для ракеты стратегического или тактического назначения это является крайне важным фактором. Применительно к системам управления летательных аппаратов большим достоинством оказалась способность лазерного гироскопа выдерживать значительные перегрузки при взлете и маневрах. [58]

Страницы: 1 2 3 4