Gyroscope à fibre

Intégrant l'effet Sagnac, les gyroscopes optiques offrent des performances économiques, robustes et fiables.

Les gyroscopes traditionnels, basés sur l'impulsion d'un rotor en rotation, sont utilisés dans un large éventail d'applications dans lesquelles des données d'orientation et de guidage sont nécessaires. Bien qu'ils aient fait leurs preuves et soient bien compris, ces dispositifs mécaniques sont susceptibles d'être endommagés par les chocs et les vibrations et présentent une sensibilité à l'accélération transversale. Les versions moins coûteuses peuvent également souffrir de problèmes de fiabilité. Pour tenter de résoudre ces problèmes, les ingénieurs ont développé des technologies alternatives telles que les gyroscopes laser en anneau (RLG), les gyroscopes à fibre optique (FOG) et les gyroscopes vibrants Coriolis (CVG).

Le RLG et le FOG utilisent tous deux l'effet Sagnac, découvert en 1913. Dans un interféromètre Sagnac, deux faisceaux lumineux traversent une configuration en anneau dans des directions opposées. La rotation de l'interféromètre raccourcit efficacement le chemin optique parcouru par l'un des faisceaux, tout en allongeant l'autre. Le motif d'interférence produit par les deux faisceaux présente un décalage de frange proportionnel à la vitesse angulaire de rotation.

Les gyroscopes laser en anneau sont désormais largement utilisés dans les systèmes de navigation inertielle pour avions. Étant donné que les RLG nécessitent une technologie de vide poussé et de miroir de précision, les problèmes de coûts ont limité leur pénétration dans des applications bas de gamme telles que la robotique, la stabilisation et la navigation terrestre.

Gyroscopes à fibre optique

En utilisant une bobine de fibre optique spéciale, les FOG effectuent les mêmes tâches que les RLG à un coût considérablement inférieur. Le principe physique de fonctionnement est analogue à l'effet Doppler, mais il s'agit ici de déterminer le déphasage entre les deux faisceaux lumineux se propageant de manière contrariante.

Les gyroscopes interférométriques à fibre optique peuvent être configurés en boucle fermée ou en boucle ouverte, mais le coût du premier le limite actuellement aux applications d'avionique et de navigation inertielle. La configuration en boucle ouverte se compose d'une bobine de fibre, d'un ou deux coupleurs directionnels et d'un polariseur, tous fabriqués à partir d'une fibre optique monomode à maintien de polarisation. De plus, le système nécessite une source optique et un détecteur, ainsi qu'un dispositif piézoélectrique (PZT) enroulé sur une petite longueur d'une extrémité de la bobine de fibre pour appliquer une modulation de phase non réciproque.