Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Петров М.П. -> "Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике" -> 101

Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике - Петров М.П.

Петров М.П., Степанов С.И., Хоменко А.В. Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике — Спб.: Наука, 1992. — 320 c.
Скачать (прямая ссылка): fotoregistraciioptiki1992.djvu
Предыдущая << 1 .. 95 96 97 98 99 100 < 101 > 102 103 104 105 106 107 .. 144 >> Следующая

9.5. Применение ФРК в оптических гироскопах
В настоящее время известны два основных типа оптических гироскопов. Первый из них — оптический кольцевой гироскоп (см., например, обзоры [9.69, 9.70]) представляет собой кольцевой лазер (рис. 9.12, а), т. е. кольцевой оптический резонатор, одно или несколько плеч которого заполнены активной усиливающей средой. Если резонатор покоится, то собственные моды, представляющие собой бегущие по и против часовой стрелки световые волны, оказываются вырожденными по частоте. В случае же, когда платформа, на которой он закреплен, приходит во вращение с некоторой угловой частотой Q, то из-за доплеровского сдвига в системе координат, связанной с платформой, наблюдается сдвиг частот между модами, бегущими в противоположные стороны:
Дшй « 2w • (9ЛЗ)
Здесь со — исходная частота световой волны, с — скорость света, R — радиус кольцевого резонатора. Указанный частотный сдвиг, пропорциональный частоте вращения Q, регистрируется в виде биений между сдвинутыми по частоте световыми пучками.
Оптический гироскоп другого типа (так называемый волоконно-оптический гироскоп, см., например, [9.70]) представляет собой моток оптического волокна, возбуждаемого одновременно с обоих концов внешним лазером (рис. 9.12, б). При этом если платформа с гироскопом покоится, то фазовый сдвиг между световыми волнами, прошедшими через волокно в противоположные стороны, оказывается одинаковым. Если же платформа приходит в равномерное вращение с частотой Q, то последние приобретают дополнительный невзаимный фазовый сдвиг
Д^=^’ <9Л4) где L — полная длина оптического волокна. Величина Дер52, являющаяся в данном случае мерой частоты вращения, измеряется обычной интерферометрической схемой.
Описанные выше два типа оптических гироскопов обладают преимуществами и недостатками, имеют несколько отличные области применений и в настоящее время выпускаются промышленностью [9.70]. Попытки использования в них ФРК преследуют цель преодолеть тот или иной конкретный недостаток существую-
234
Рис. 9.12. Традиционные типы лазерных гироскопов. а — кольцевой лазерный гироскоп, б — волоконно-оптнческнй. 1 — фотодетектор, 2 — моток оптического волокна.
щего устройства и основаны главным образом на возможности усиления световых пучков и обращения их волновых фронтов в ФРК.
Простейшим примером является попытка заменить активную усиливающую среду в кольцевом резонаторе на ФРК, накачиваемый внешним лазером (рис. 9.13, а) [9.71, 9.72]. В подобной схеме в результате четырехволноводного взаимодействия на общей пропускающей голограмме в резонаторе должны возбуждаться встречные световые волны, сдвинутые по частоте на ± Асо/2 относительно частоты накачки со0. К основным недостаткам данной схемы следует отнести необходимость использования лазера с длиной когерентности, превосходящей длину кольца L, а также необходимость предварительной настройки кольцевого резонатора на частоту накачки со0 [9.73]. Более того, как показано в последней работе (см. также раздел 6.5), из-за весьма узкой линии усиления ФРК ожидаемый частотный сдвиг между генерируемыми световыми волнами Асо оказывается уменьшенным существенным образом по сравнению с максимальной величиной (9.13).
9.5.1. Волоконно-оптический гироскоп с ОВФ-зеркалом
на основе ФРК
В работе [9.74 ] исследовалась схема волоконно-оптического гироскопа, в которой ввод оптического излучения в волокно осуществляется лишь с одной стороны (рис. 13, б). Прошедшее через волокно излучение посредством ОВФ-зеркала на основе ФРК возвращается назад и повторно проходит через волокно в обратном направлении, после чего интерферирует с исходной световой волной. Принцип действия данного гироскопа основан на абсолютном сопряжении фазы обращенной световой волны. Отметим, что это свойство характерно лишь для используемой схемы ОВФ с внешними пучками накачки (самозаканчивающиеся схемы ОВФ им не обладают).
235
а
Рис. 9.13. Схема кольцевого лазерного гироскопа с усилением на динамической голограмме в ФРК [9.71, 9.82] (а) и геометрии волоконно-оптических гироскопов с ФРК, предложенные в [9.74] (б) и [9.72] (в).
1 — моток оптического волокна, 2 — образец ФРК, 3 — светоделитель, 4 — фотодетектор.
23S
Здесь после прямого прохождения волокна световая волна приобретает фазовый сдвиг
2л1Г~—2“' (9Л5)
который в результате отражения от ОВФ-зеркала изменяет знак на обратный. После повторного прохождения волокна во встречном направлении фаза световой волны
т. е. равна фазовой задержке между встречными световыми волнами в обычном волоконно-оптическом гироскопе.
Основным преимуществом данной схемы волоконно-оптического гироскопа по сравнению с традиционным устройством (рис. 9.12, б) является возможность использования в них многомодовых оптических волокон, что существенно упрощает конструкцию устройства и снижает требования к юстировке. Дело в том, что после обращения волнового фронта и повторного прохождения через волокно в принципе должна быть восстановлена изначальная простая форма лазерного пучка на входе оптического волокна. Вместе с тем для полной реализации этой функции необходимы специальные более сложные схемы ОВФ с восстановлением состояния поляризации световой волны [9.75—9.77]. Другим существенным недостатком данной схемы, так же как и предыдущей, является необходимость использования лазера с длиной когерентности, превосходящей удвоенную длину кольца 2L, что обязательно для осуществления ОВФ в активной схеме (с внешними заданными пучками накачки).
Предыдущая << 1 .. 95 96 97 98 99 100 < 101 > 102 103 104 105 106 107 .. 144 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed