激光陀螺原理工艺ppt课件.ppt

光学陀螺概述1机械陀螺:转子和振动陀螺激光陀螺:针对捷联惯导需求基本原理:Sagnac效应,工作物质是激光束,全固态陀螺优点结构简单、性能稳定、动态范围宽、启动快、反应快、过载大、可靠性高、数字输出发展1960激光器出现1963Sperry制成首台样机1970s中精度突破,达惯性级1980s初开始应用于各个领域早期研制的机构Honeywell:三角谐振腔,机械抖动偏频Litton:四边形谐振腔,机械抖动偏频Sperry:三角谐振腔,磁镜偏频国内研制、应用状况1970s中后期开始研制,1990前后进入实用1990s中后期应用达到高峰面临问题成本较高、体积偏大、不能完全适应捷联系统的要求*光学陀螺概述2光纤陀螺仪:适应捷联系统需求基本原理:同激光陀螺,只是用外部激光源,用光导纤维传播。优点:成本低、体积小重量轻。发展:1970s光纤技术发展1976年犹它大学瓦里设想和演示1978麦道研制出第一个实用产品1980s后,Littion,Honeywell,Draper等公司以及英、法、德、日、苏等国也展开了研制。国内1980s初,原理研究、试验(少数大学)1980s末,实质性研制2000s,进入实用阶段精度:/h*Sagnac干涉仪光路Sagnac干涉测量的基础提出:由Sagnac于1913年Sagnac干涉仪光路传播当干涉仪相对惯性空间无转动,则A、B两路光程La=Lb=L当干涉仪以ω相对惯性空间旋转,则会引起两路光程不等。推导光程差分离点的切向线速度v在分束点两侧光路的投影都为光束a逆行一周,回到分束点时多走了一段光程另有*Sagnac干涉仪光程差求解方程组,得到类似,对光束b,可求得两束光回到分束点时光程差因c远大于Lω,上式近似为光程差与输入角速度成正比——该结论对其它形状的环路也成立。迈克尔逊实验:矩形面积A=600×300m2光源波长λ=:ΔL=,即λ/4干涉条纹只移动了1/,测量精度无法保证*激光陀螺结构激光陀螺相对干涉仪的改进无源谐振腔→激光谐振腔测量光程差→谐振频率差谐振腔(ResonatingCavity)结构:激光管(光源)+反射镜(光路)激光管=氦氖气体+端面镜片谐振腔结构及原理介质受激→从基态到高能态→粒子数反转分布光通过激活物质→获得增益→环形腔→获得足够大的增益反射膜厚度λ/4→获得所需波长选择环路周长→形成同相驻波端面镜片→获得偏振光*设激光环绕一周光程L,是波长λ的整数倍q,即λ=L/q激光频率为Vq