环形激光器电源激励技术研究进展

激光陀螺仪因其在转速测量中高精度、高灵敏度的特点,被广泛应用于惯导、地震测量等领域,而大型激光陀螺仪具有更高精度,常被用于测算地球参数。在大型激光陀螺仪或测地激光陀螺仪中主要使用主动式环形He-Ne激光器来实现高效率单模激光输出。He-Ne激光器为陀螺仪提供光源的质量与电源激励的状态有较大关系,因此对激励电源的研究意义重大。论文首先阐述了陀螺仪中He-Ne激光管相关工作要求及其高压直流放电和射频放电两种激励方式的发展概况;然后分别研究了He-Ne激光管的高压直流电源电路和射频激励源电路的构成、基本工作原理及其阻抗匹配网络的作用与实现过程,引入反馈控制思想,提高稳流、稳压能力;之后对两类激励方式的优缺点进行了论述,为未来大尺寸高精度激光陀螺仪激励源的研究提供了建议。     

大型激光陀螺仪的研究进展

基于Sagnac效应的大型激光陀螺仪是测量地球参数的核心设备.与小型的惯性导航陀螺仪相比,大型激光陀螺将转速测量的灵敏度和稳定性提高了6个数量级,性能提升使大型激光陀螺仪在地球物理、大地测量和地震学领域的全新应用成为可能.本文介绍的大型激光陀螺仪是目前用于研究地球参数(Earth Orientation Paramet...     

用原子陀螺仪测量微小转动

多年前物理学家就知道，原子是最好的测量装置之一，原子钟就是一例。现在人们似乎感到，我们还是处在精密原子测量新黄金时代的开端，其中部分原因是由于激光冷却和操纵原子的技术刚开始发展。如像原子可以良好报时一样，原子可成为由于重力加速或地球旋转作用而产生的惯性力的优良传感器。最近由斯坦福大学T．Gustavson等人所做的实验已清楚证明了这种潜力。他们已建立一个原子干涉陀螺仪，可以很灵敏地测量旋转，其精度比以前以粒子为基础的陀螺仪实验高两个数量级，与目前水平的激光陀螺仪相差不多，后者是我们目前旋转测量的最精密的…     

环境对大型激光陀螺仪的影响研究综述

基于萨格纳克效应的大型激光陀螺仪被认为是精确监测地球自转的合适传感器,可用于潜在的地面科学研究和重大工程应用,如世界时UT1精密测量,地球固体潮观测、旋转地震波探测、广义相对论预言引力磁效应等领域。激光陀螺的灵敏度随环形腔尺寸增大而提高,其运行的长期稳定性受环境变化的影响。本文从激光陀螺仪工作原理出发,梳理了温度、倾斜、气压和风等环境变化对大型激光陀螺仪灵敏度和稳定度的影响,分析说明监测环境因素变化对其输出的萨格纳克频差修正和处置方法,为提高大型激光陀螺仪应用性能提供相关指导。     

法国Sfena公司开始生产激光陀螺仪

法国Sfena设备制造公司根据军用及民用市场对激光陀螺仪日益增长的预测，准备大规模生产环形激光陀螺仪。该公司已在法国中西部的夏特罗建立了一座生产激光陀螺仪的新工厂。预计此工厂在1985年到1986年期间每月生产50台激光陀螺仪，到80年代后期每月将生产100台。     

环形激光陀螺仪是否将与光纤陀螺仪竞争

无马达环形激光陀螺仪可以减小体积，减轻童量、改善可靠性和节省费用，从而优于目前的环形激光陀螺仪，麻省诺伍德的诺思罗普公司精密产品部正对此进行试验。该陀螺仪的设计采用独特的光学和磁学结构，从而防止了称为“锁定”的主要陀螺误差源，同时不需要通常环形激光陀螺仪为防止这种误差所用的马达。由于消除了除其本身之外的唯一动运部件马达，因而提高了陀螺仪的可靠性、降低了制造成本，并可制造出较普通环形激光陀螺仪更小和更轻的无马达环形激光陀螺仪。诺思罗普 公司已对15厘米模型作了成功试验，并正在试验5厘米模型，它是世界上最小的。     

最大的环形激光陀螺仪在巴伐利亚建造

用于地球自转测量的世界上最大的 (4m× 4m )环形激光陀螺仪目前正在 Wettzell基础研究所的地下实验室建造 ,该大地测量实验室位于德国巴伐利亚森林山区的 K tzting附近。这项 170 0万德国马克 (775万美元 )的项目是由德国联邦测绘及大地测量办公室 (在德国法兰克福 )设立。陀螺仪的建造由卡尔·蔡司公司承担 ,预定于 2 0 0 1年夏天启用。环形激光陀螺的中心部件是一个 Zerodur陶瓷玻璃制成的热稳定的圆盘 ,直径为 4 .2 5 m,厚度为2 5 cm ,是由 Schott Glas公司 (Mainz)制作和研磨的。这块板状部件已被放置在 6 0 cm厚、10 T重的一块花岗…     

大型激光陀螺几何形变对标度因数的影响

大型激光陀螺仪的标度因数对环形腔的几何形变有很强的依赖性。根据大型激光陀螺仪的结构和工作特性,对影响测量精度的关键技术进行了研究,并对影响标度因数的环形腔的几何形变进行了计算分析,得到了环形腔几何形变后的标度因数变化情况。此外,还提出了环形腔发生几何形变时标度因数的优化方法,并给出了温度和应力对标度因数影响的变化量。结论认为,在生产条件、工作环境和腔体结构相同的情况下,对标度因数进行补偿将有利于大型激光陀螺仪测量精度的提高。     

光陀螺仪的研究开发动向

用光学技术实现在飞机或船舶的惯性导航装置及其姿态控制中极为重要的陀螺仪研究已有进展，其中一部分已付诸使用.就功能而言，光陀螺仪是相对于惯性空间的转速表，原理基于Sagnac效应。为了尽可能提高基于这个原理所能得到的灵敏度，分别研究了采用激光振荡现象的“环形激光陀螺仪”、采用长尺寸、低损耗单模光纤的“光纤陀螺仪”和采用光共振器的“被动式环形共振方式光陀螵仪”，其中，环形激光陀螺仪已经装在部分客机上(例如波音767客机)。     

最大的环形激光器在运转中

新西兰坎特伯雷大学是大型环形激光器的重要研究中心,这种大型的环形激光器主要用来测量地球的转动速度.其测量的精度随着激光器环形腔包围面积的增大而提高。新西兰有两个环绕面积分别为1m2和12.25m2的环形激光器,它们通常用来探测地球上很大区域内发生的地震引起的旋转。现在,坎特伯雷大学和德国工程大学的研究人员仍然在建造迄今最大的环形激光器,其环绕面积为366.5m2.     

改进环形激光器

美帝斯珀里·兰德公司正在改进其环形激光器的设计和制造,作为角速度陀螺仪使用。环形激光器和角速度陀螺仪两者的作用都是探测相对于固定参考点的很小的旋转。为实现这一作用,环形激光器的一种变型依赖于包含在矩形闭合光学回路中的相干光源。沿相反方向运动的两束相干光围绕回路传播。任何转动将迫使一束光从它的轨道上离散,使之比另一光束走一段较长的路程。这种额外的路程和由此而导致的频率变化则表现出闭合回路的旋转速率。     

使用二极管激光器的微型光学陀螺仪

已经证明钚形激光陀螺仪在飞机导航方面很有用。现在，小型装置可用于导弹。为了减小该激光陀螺仪的尺寸和把造价降低到导弹计划适用的程度, Northrop公司精密产品部的工程师们已研制了一种微型光学陀螺仪（MOG)。它由二极管激光器和薄膜波导组成。该公司期望生产这种微型光学陀螺仪，其数量为类似性能规格的环形激光器或机械陀螺仪总数的一半。     

测地激光陀螺仪的倾斜角误差分析

测地激光陀螺仪是测量地球自转角速度的重要工具,为世界时(universal time,UT1) 解算提供依据。环境变化会影响测地激光陀螺仪光学腔的几何形状,从而影响陀螺仪的测量精度。本文主要针对由测地激光陀螺仪平面倾斜带来的陀螺仪萨格奈克(Sagnac) 频差之误差进行研究,结合基本误差理论、坐标系理论,推导出倾斜对陀螺仪旋转角速度影响的理论模型;利用艾伦方差法(Allan deviation,AD) 分析3个实验室的倾斜数据,并根据分析结果对原始数据作去噪处理;在此基础上使用时间序列法建立倾斜误差补偿模型,将倾斜造成的角速度误差降低一个量级,使输出的Sagnac频差更接近理论值。表明通过构建合理的倾斜误差补偿模型,可以改善陀螺仪输出数据的噪声水平,为陀螺仪进一步优化运行环境及相关数据的处理方法提供参考。     

LD侧泵固体激光陀螺仪方案

提出一种LD侧泵固体激光陀螺仪方案，由泵浦装置、三角形环形腔、增益介质、F-P标准具、电光晶体、合光部分及读出电路组成。分析了环形腔稳定条件和腔内光束介质；采用电光晶体产生电光抖动减少陀螺仪的锁区；讨论了激光器器件选择及系统工作原理。方案能较好地克服热应力问题且环形腔没有负面积；使用切成布氏角的晶体增益，可实现全固态激光陀螺；可利用气体激光陀螺仪的现成工艺。     

用激光陀螺为战斗机导航

86年年底，一架“旋风”号战斗机将在新型机载陀螺仪指引下在英国上空飞行。驾驶员首次借助于激光束领航，而不是传统陀螺仪的快速自转轮。这次飞行是一次试验，目的是验证环形激光陀螺仪在战斗机中的性能。为了搞清陀螺仪在“慧星”和“海盗”号大型战斗机的工作情况，试验已进行了几次。     

新环形半导体激光陀螺仪

介绍了一种新型半导体环形激光陀螺仪,它集合了传统He-Ne激光陀螺仪简单的结构方案和光纤陀螺仪成本低廉的优点。从理论上分析了该陀螺仪的精度,及其与各参数之间的关系,并提出了信号读出和转向判别的处理方法。最后,从集成光学的角度,给出了单片的半导体激光陀螺仪的设计结构。理论计算表明,当无源环形波导谐振腔的直径为40mm时,单片的集成光学半导体激光陀螺仪的精度可以达到0.032rad／s。     

激光陀螺尺寸缩小

英国科克科学公司研制出一种80毫米长的环形激光陀螺仪管，用于导弹导航系统。激光器装在红外区运转，波长未宣布。它是目前投产的最小激光陀螺仪之一，是一种准确、轻量的导航系统。     

AN/ASN—140环形激光陀螺仪

环形激光陀螺仪装有三个激光陀螺仪,它们在空间彼此相差90°。这些陀螺和加速度计分别给出了飞机俯仰、旋转、偏轴的精确加速率,和沿三个陀螺轴线方向每一方向的线性加速度,电子计算机完成导航、高度、速度所需要的全部计算。     

蔡斯建造巨型激光陀螺仪

德国科享卡尔*蔡斯公司在完成巨型环型激光陀螺上迈出重大的一步,已交付安装了一个10 t重,4.25米的Zerodure盘,这是该仪器的关键部件.此陀螺仪为德国联邦测绘局下达的任务,拟于2001年于威策尔的地下实验室开始运转. 仪器将监视和探测地球转动的微扰.地球物理学家希望该仪器的高精度可使他们根据观察转动速度的改变能更好地了解地球内部的情况.卫星将用陀螺仪改进全球定位系统等导航技术的精度.     

波音民航机将装备激光陀螺

新的波音757和767飞机将使用霍尼韦尔公司航空电子学部制造的环形激光陀螺仪惯性参考系统。据该公司民用航空市场主任B. W.缪勒说，即将在霍尼韦尔的200万美元的新工厂(位于迈尼尔泊里斯)内生产的这种导航系统将于1981年初开始交货。缪勒拒绝透露波音公司订购的这种系统的价格，霍尼韦尔早先曾谈过用在军事上的类似的系统价格约为5万美元。