Частотная характеристика лазерных гироскопов с учетом неравенства интенсивностей встречных волн
https://doi.org/10.17285/0869-7035.0050
Аннотация
Проведено исследование частотной характеристики лазерного гироскопа путем численного моделирования полной системы описывающих ее уравнений. Результаты расчетов сопоставлены с результатами экспериментальных измерений, произведенных на прецизионном динамическом стенде. Частотная характеристика измерялась для гироскопа на четырехзеркальном кольцевом лазере с неплоским контуром, который работает на He-Ne активной смеси на длине волны 632,8 нм. В исследуемом гироскопе знакопеременная частотная подставка была реализована на основе магнитооптического эффекта Зеемана. Установлена связь между измеренными и расчетными значениями искажений частотной характеристики. Численно получена и экспериментально подтверждена связь искажений частотной характеристики лазерного гироскопа с неравенством интенсивностей полей встречных волн и комплексными коэффициентами связи встречных волн. Результаты исследований позволяют оптимизировать параметры кольцевого лазера с целью повышения точности измерений с помощью лазерных гироскопов.
Об авторах
В. В. АзароваРоссия
Азарова Валентина Васильевна. Кандидат физико-математических наук, доцент, начальник отдела
Ю. Д. Голяев
Россия
Голяев Юрий Дмитриевич. Доктор технических наук, старший научный сотрудник, начальник НПК
Е. В. Кузнецов
Россия
Кузнецов Евгений Викторович. Доктор технических наук, директор
Список литературы
1. Пешехонов В.Г. Перспективы развития гироскопии // Гироскопия и навигация. 2020. №2. С. 3–10. DOI 10.17285/0869-7035.0028.
2. http://www/sagem-ds/com.
3. http://www.aerospace.honeywell.com./guidance-sensor-inertial-products.
4. Barbour, N. and Schmidt, G., Inertial Sensor Technology Trends, Sensors Journal, IEEE, 2001, 1, 4, pp. 332–339.
5. Wang, S., Zhang, Z., Research on Principle, Application and Development Trend of Laser Gyro, Journal of Physics: Conference Series, 2020, vol. 1549, issue 2, 022118.
6. Найда О.Н., Руденко В.В. Частотные характеристики кольцевого лазера при больших амплитудах периодической частотной подставки // Квантовая электроника. 1989. Т. 16. № 7. С. 1308–1314.
7. Aronowitz, F., Optical Gyros and their Applications, RTO AGARDograph, 1999, 339, 3-1.
8. Золотоверх И.И., Ларионцев Е.Г. Возможность уменьшения нелинейных искажений частотной характеристики в газовом кольцевом лазере с периодической знакопеременной подставкой // Квантовая электроника. 2020. Т. 50. № 5. С. 493–495.
9. Азарова В.В., Макеев А.П., Кузнецов Е.В., Голяев Ю.Д. Частотная характеристика ЛГ в широком диапазоне угловых скоростей вращения // Гироскопия и навигация. 2018. Т. 26. №2 (101). С. 3–14. DOI 10.17285/0869-7035.2018.26.2.003-014.
10. Алексеев С.Ю., Чиркин М.В., Мишин В.Ю., Морозов Д.А., Борисов М.В., Молчанов А.В., Захаров М.А. Методика измерения порога синхронизации при изготовлении и эксплуатации прецизионных кольцевых лазеров // Гироскопия и навигация. 2013. № 2. С. 75–83.
11. Кузнецов А.Г., Молчанов А.В., Чиркин М.В., Измайлов Е.А. Прецизионный лазерный гироскоп для автономной инерциальной навигации // Квантовая электроника. 2015. Т. 45. №1. С. 78–88.
12. Бессонов А.С., Макеев А.П., Петрухин Е.А. Измерения комплексных коэффициентов связи в кольцевом резонаторе лазерного гироскопа // Квантовая электроника. 2017. Т. 47. № 7. С. 675–682.
13. Бекетов С.А., Бессонов А.С., Петрухин Е.А., Хохлов И.Н., Хохлов Н.И. Влияние обратного рассеяния на нелинейные искажения масштабного коэффициента лазерного гироскопа с прямоугольной подставкой // Квантовая электроника. 2019. Т. 49. № 11. С. 1059–1067.
14. Weng, J., Bian, X., Kou, K., Lian, T., Optimization of ring laser gyroscope bias compensation algorithm in variable temperature environment, Sensors (Switzerland), 2020, vol. 20, issue 2, 377.
15. Fang, F., Zeng, W., Li, Z., Coupled dynamic analysis and decoupling optimization method of the laser gyro inertial measurement unit, Sensors (Switzerland), 2020, vol. 20, issue 1, 111.
16. Petrukhin, E.A., Bessonov, A.S., Setup for Measuring Complex Coupling Parameters in Laser Gyro Ring Cavity, 27th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, ICINS 2020 – Proceedings, May 2020, 9133777.
17. Азарова В.В., Голяев Ю.Д., Савельев И.И. Зеемановские лазерные гироскопы // Квантовая электроника. 2015. Т.45. №2. С. 171–179.
18. https://www.wikidata.org/wiki/Q725944#sitelinks-wikipedia
19. Горшков В.Н., Грушин М.Е., Ларионцев Е.Г., Савельев И.И., Хохлов Н.И. Частотная характеристика кольцевого газового лазера со знакопеременной подставкой при частотной невзаимности, сравнимой с амплитудой подставки // Квантовая электроника. 2016. Т. 46. №11. С. 1061.
20. Nelson, K.D., Puckett, M.W., Wu, J., A Ring-laser Gyro Based on Stimulated Brillouin Scattering in Silicon Nitride Waveguides, IEEE Research and Applications of Photonics in Defense Conference, RAPID 2020 – Proceedings, August 2020, 9195706.
21. Li, Q., Li, D., Wang, C., Xiong, C., Yang, C., Study on stability of Ta2O5/Al2O3 laser gyro mirrors exposed in plasma, Hongwai yu Jiguang Gongcheng/Infrared and Laser Engineering, 2020, vol. 49, 20200064.
22. Bosi, F., Di Virgilio, A.D.V., Giacomelli, U., Simonelli, A., Terreni, G., Basti, A., Beverini, N., Carelli, G., Ciampini, D., Fuso, F., Maccioni, E., Marsili, P., Stefani, F., Small scale ring laser gyroscopes as environmental monitors, Journal of Physics: Conference Series, 2020, vol. 1468, issue 1, 012220.
23. Kuznetsov, E., Golyaev, Y., Kolbas, Y., Kofanov, Y., Kuznetsov, N., Soloveva, T., Kurdybanskaia, A., The method of intelligent computer simulation of laser gyros behavior under vibrations to ensure their reliability and cost-effective development and production, Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering, 2020, vol. 11523, 115230B.
24. Tao, Y., Li, S., Fu, Q., Zheng, J., Liu, S., Yuan, Y., A Method for Improving Light Intensity Stability of a Total Reflection Prism Laser Gyro Based on Series Correction and Feedforward Compensation, IEEE Access, 2020, vol. 8, 8957561, pp. 13651–13660.
25. Kuznetsov, E., Kolbas, Y., Kofanov, Y., Kuznetsov, N., Soloveva, T., Method of Computer Simulation of Thermal Processes to Ensure the Laser Gyros Stable Operation, Mechanisms and Machine Science, 2020, vol. 75, pp. 295–299.
26. Wen, D., Li, D., Zhao, J., Analysis on the Polarization Property of the Eigenmodes in a Nonplanar Ring Resonator, Appl. Optics, 2011, 50:18, 3057–3063.
27. Li, X., Wang, L., Sheng, Q., Prediction of the Random Error of a Laser Gyroscope Using the Modified GM (1, 1) Model, Guangxue Xuebao/Acta Optica Sinica, 2020, vol. 40, issue 12, 1204001.
28. Fang, F., Zeng, W., Li, Z., Coupled dynamic analysis and decoupling optimization method of the laser gyro inertial measurement unit, Sensors (Switzerland), 2020, vol. 20, issue 1, 111.
Рецензия
Для цитирования:
Азарова В.В., Голяев Ю.Д., Кузнецов Е.В. Частотная характеристика лазерных гироскопов с учетом неравенства интенсивностей встречных волн. Гироскопия и навигация. 2020;28(4):71-81. https://doi.org/10.17285/0869-7035.0050
For citation:
Azarova V.V., Golyaev Yu.D., Kuznetsov E.V. Effect of Unequal Intensities of Counter-Propagating Waves on the Frequency Response of Laser Gyroscopes. Giroskopiya i Navigatsiya. 2020;28(4):71-81. https://doi.org/10.17285/0869-7035.0050
Послать статью по эл. почте 