Принцип действия оптического гироскопа - Волоконно-оптические линии связи

Принцип действия оптического гироскопа основан на эффекте Саньяка. По круговому оптическому пути, как показано на рис. 1, благодаря расщепителю луча свет распространяется в двух противоположных направлениях. Если при этом система находится в покое относительно инерциального пространства, оба световых луча распространяются встречно по оптическому пути одинаковой длины. Поэтому при сложении лучей в расщепителе по завершении пути нет фазового сдвига. Однако, когда оптическая система вращается в инерциальном пространстве с угловой скоростью, между световыми волнами возникает разность фаз. Это явление и называется эффектом Саньяка.

принцип возникновения эффекта саньяка

Рис. 3.1 - Принцип возникновения эффекта Саньяка

Рис 3.2 - Эффект Саньяка при оптическом пути произвольной формы

Пусть коэффициент преломления на оптическом пути n=1. При радиусе оптического пути a время достижения расщепителя лучей светом, движущимся по часовой стрелке, выражается как

(3.1)

В противоположном направлении --

(3.2)

Где с -- скорость света.

Из формул (1) и (2) разность времени распространения двух световых волн с учетом c>>a

(3.3)

Это означает, что появляется разность длины оптических путей

(3.4)

Или, иначе говоря, разность фаз

(3.5)

Здесь S -- площадь, окаймленная оптическим путем; k -- волновое число.

Формула (3.5) вытекает из формулы (3.3) при допущении, что n=1 и оптический путь имеет круговую форму, но возможно доказать, что формула (3.5) является основной для эффекта Саньяка. Она не зависит от формы оптического пути, положения центра вращения и коэффициента преломления.

Похожие статьи




Принцип действия оптического гироскопа - Волоконно-оптические линии связи

Предыдущая | Следующая