파이버 자이로스코프

Sagnac 효과를 통합한 광학 기반 자이로는 경제적이고 견고하며 안정적인 성능을 제공합니다.

회전하는 로터의 운동량을 기반으로 하는 기존 자이로스코프는 방향 및 안내 데이터가 필요한 광범위한 응용 분야에 사용됩니다. 이러한 기계 장치는 오랜 시간 테스트를 거쳐 잘 이해되었지만 충격과 진동으로 인해 손상되기 쉽고 교차 축 가속도 감도를 나타냅니다. 저렴한 버전은 신뢰성 문제로 어려움을 겪을 수도 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 엔지니어들은 링 레이저 자이로(RLG), 광섬유 자이로(FOG) 및 코리올리 진동 자이로(CVG)와 같은 대체 기술을 개발했습니다.

RLG와 FOG는 모두 1913년에 발견된 Sagnac 효과를 사용합니다. Sagnac 간섭계에서는 두 개의 광선이 링 구성을 반대 방향으로 횡단합니다. 간섭계를 회전시키면 빔 중 하나가 이동하는 광학 경로가 효과적으로 단축되고 다른 빔은 길어집니다. 두 광선에 의해 생성된 간섭 패턴은 회전 각속도에 비례하는 무늬 이동을 나타냅니다.

링 레이저 자이로는 이제 항공기의 관성 항법 시스템에 광범위하게 사용됩니다. 그러나 RLG에는 고진공 및 정밀 거울 기술이 필요하기 때문에 비용 문제로 인해 로봇 공학, 안정화 및 육상 항법과 같은 저가형 응용 분야의 보급이 제한되었습니다.

광섬유 자이로

특수 목적의 광섬유 코일을 사용함으로써 FOG는 상당히 저렴한 비용으로 RLG와 동일한 작업을 수행합니다. 작동의 물리적 원리는 도플러 효과와 유사하지만 이 경우 두 개의 역전파 광선 사이의 위상 변이를 결정하는 것과 관련이 있습니다.

간섭계 광섬유 자이로는 폐쇄 루프 또는 개방 루프로 구성할 수 있지만 전자의 비용으로 인해 현재 항공 전자 공학 및 관성 항법 등급 애플리케이션으로 제한됩니다. 개방형 루프 구성은 광섬유 코일, 1개 또는 2개의 방향성 커플러 및 편광판으로 구성되며 모두 단일 모드 편광 유지 광섬유로 만들어집니다. 또한, 이 시스템에는 비전역 위상 변조를 적용하기 위해 광원과 검출기, 그리고 섬유 코일의 한쪽 끝을 짧게 감은 압전(PZT) 장치가 필요합니다.