Одним из наиболее интересных применений лазеров является установка лазерного гироскопа. Эта система абсолютных измерений является очень важным инструментом в повседневной жизни: навигация на самолетах и ​​кораблях, выравнивание телескопов, обзор ландшафтов и высокоточные измерения вращения, и это лишь некоторые из них.

Учебный комплект демонстрирует студентам оптические и механические компоненты лазерного гироскопа, а также практическую работу по настройке и измерению такой системы. Гироскоп представляет собой активный лазерный гироскоп и содержит кольцевой лазер, состоящий из He-Ne трубки с открытой рамой и треугольного резонатора. Весь кольцевой лазер установлен на моторизованной вращающейся платформе. Скорость вращения может варьироваться, позволяя исследовать динамический диапазон гироскопа. Вращающиеся в противоположном направлении моды кольцевого лазера связаны между собой и накладываются для демонстрации и измерения эффекта Саньяка. Результирующая интерференция обнаруживается и электронным образом преобразуется в частоту, пропорциональную скорости вращения. Порог блокировки определяется изменением частоты вращения. Работа в одномодовом режиме достигается с помощью эталона, установленного в кольцевом резонаторе.

Для проведения экспериментов требуется осциллограф 100 МГц, который может быть предложен eLas по желанию.

Образовательные цели исследования

• HeNe Кольцевой лазер
• Кольцевые лазерные режимы
• Помехи
• Одномодовый Эталон
• эффект Саньяка
• Режим блокировки
• Измерение вращения
• Динамический диапазон

Настройка и компоненты

1 Кольцевая лазерная установка с HeNe лазерной трубкой, резонаторными зеркалами, одномодовым эталоном и блоком детектирования

2 Усилитель и компаратор для сигналов детектора

3 HeNe блок питания

4 этап вращения

5 Контроллер для этапа вращения с Joy-Stick

6 Регулировка лазера для выравнивания резонатора

7 Частотомер (не показан)

8 Набор для чистки оптики (не показан)

9 Руководство пользователя (не показано)

Измерения и обработка

Некоторые из возможных измерений представлены в следующем списке:

• Выравнивание кольцевой лазерной системы

Лазерный гироскоп состоит из кольцевого лазера, который образован трубкой He-Ne лазера и тремя зеркалами резонатора. Гироскоп установлен на опорную плиту, которую можно вращать с помощью вращающегося поворотного стола с высокой точностью. Первой задачей эксперимента является настройка кольцевого лазера и приведение лазера в эксплуатацию. Выбор режима достигается за счет одномодового эталона, вставленного в кольцо луча лазерного луча.

• Регулировка и обнаружение выходных сигналов

На следующем этапе два встречных сигнала кольцевого лазера подвергаются интерференции. Сигналы помех обнаруживаются, усиливаются, передаются в компаратор, а затем генерируется сигнал TTL. Наконец, частота биений измеряется частотомером.

• Определение коэффициента масштабирования

В начале измерений необходимо определить масштабный коэффициент лазерного гироскопа, который дает соотношение между измеренной частотой сигнала ѵ и частотой вращения Ѡ гироскопа. Для этого вращающийся стол приводится в движение рядом возрастающих угловых скоростей. Наклон полученной линейной зависимости дает желаемый коэффициент масштабирования.

• Порог блокировки

Для этого измерения выбирается диапазон малых угловых скоростей и ступенчато понижается скорость. Опять же, измеренные частоты, изображенные на графике как функция угловой скорости, дают прямую линию, которая, однако, не проходит начало координат, но падает в определенной точке до нуля. Скорость вращения, при которой исчезает интерференционный сигнал, является порогом блокировки.