[发明专利]四频差动激光陀螺法拉第磁光玻璃安装方法

说明书

本发明涉及一种四频差动激光陀螺法拉第磁光玻璃安装方法，它通过调整法拉第磁光玻璃的方位使它表面的反射光尽量能量损失最少的传播到腔外合适的位置，利用光电探测器将该光反射光转换为电信号进行稳频。由于无需利用反射镜透射出的光来进行稳频，因此可在镀膜时尽量提高反射镜的反射率，从而降低整个环形腔的损耗。这种方法的优点是充分利用了光能量，可以降低环形腔损耗，而稳频信号强度基本不变。

技术领域

本发明涉及四频差动激光陀螺，更具体地说，本发明适合用于四频差动激光陀螺稳频的法拉第室安装方法，它包括四频差动激光陀螺腔体、法拉第磁光玻璃、反射镜、光电探测器。

背景技术

激光陀螺具有动态范围大、无加速度效应、结构简单等优越性，是惯性系统尤其是捷联惯性系统的理想元件，已经大量应用于军事和民用领域。激光陀螺的原理是萨格纳克(Sagnac)效应，在它的光学谐振腔内至少运行一对相向传播的光波。当激光陀螺绕敏感轴相对于惯性空间转动时，相向行波的频率产生分裂，形成正比于转动速率的拍频，因而通过测量拍频即可获得激光陀螺相对于惯性空间的转动信息。

由于反射镜的背向散射等原因，环形谐振腔内相向行波间的能量发生微弱的耦合，结果激光陀螺存在闭锁效应，导致它无法测量较低的转速。克服闭锁效应最常用的方法是机械抖动偏频，其原理是利用一个机械抖动装置为激光陀螺提供高频小振幅的角速度输入，即所谓的“抖动”，然后再采用信号处理技术将抖动角速度输入从激光陀螺的输出信号中扣除，从而得到实测角速度。但机械抖动装置增大了激光陀螺的随机游走、降低了信号带宽，而且机械振动还会对惯性系统中的其它仪表如惯组中另外的陀螺、加速度计、光学瞄准器等仪表产生机械干扰。

另一种广泛采用的克服闭锁的方案是四频差动，它采用光学偏频的方法克服闭锁，具有很大的优越性，如带宽大、无机械干扰等优点。在四频差动激光陀螺的谐振腔内运行有四个行波模式，采用石英旋光器或非平面环形腔可使左旋偏振(LCP)行波和右旋偏振(RCP)行波产生频率分裂，采用法拉第偏频器件或在增益介质上施加纵向磁场可在相同偏振的相向行波间建立非互易频率分裂以避开闭锁区域。左旋偏振的一对行波构成一个左旋偏振的二频单陀螺(称为左旋陀螺)，右旋偏振的一对行波构成一个右旋偏振的二频单陀螺(称为右旋陀螺)。

四频差动激光陀螺的增益曲线如图1所示，左旋陀螺和右旋陀螺之间的频率分裂称为互易分裂，典型值为数百MHz；每个单陀螺的两个相向运行行波之间的频率分裂称为非互易分裂，典型值为0.1MHz-3MHz。四频差动激光陀螺中至少含有四个模式，左旋偏振顺时针方向运行的模式频率为f₁、振幅为A₁；左旋偏振逆时针方向运行的模式频率为f₂、振幅为A₂；右旋偏振逆时针方向运行的模式频率为f₃、振幅为A₃；右旋偏振顺时针方向运行的模式频率为f₄、振幅为A₄。左旋陀螺两个模的频差f_L为：

f_L＝f₂-f₁＝F+SΩ (1)

式中F为法拉第偏频，S为环形腔的几何比例因子，Ω为输入角速度。

右旋陀螺两个模的频差f_R为：

f_R＝f₄-f₃＝F-SΩ (2)

采用光电探测装置以及相应的信号处理电路分别测出左、右旋陀螺的频差然后求差得到四频差动激光陀螺的最终输出为：

f_out＝f_L-f_R＝2SΩ (3)

即四频差动激光陀螺的比例因子比二频激光陀螺增强一倍。