Giroscopio láser de anillo
Un giroscopio láser de anillo ( RLG ) consiste en un láser de anillo que tiene dos modos resonantes de contrapropagación independientes sobre la misma trayectoria; la diferencia de fase se utiliza para detectar la rotación. Opera según el principio del efecto Sagnac que desplaza los nulos del patrón de onda estacionaria interna en respuesta a la rotación angular. La interferencia entre los haces que se propagan en contra, observada externamente, da como resultado el movimiento del patrón de onda estacionaria y, por lo tanto, indica rotación.
El primer giroscopio láser de anillo experimental fue demostrado en los Estados Unidos por Macek y Davis en 1963. [1] Posteriormente, varias organizaciones en todo el mundo desarrollaron aún más la tecnología de láser de anillo. Muchas decenas de miles de RLG están operando en sistemas de navegación inercial y han establecido una alta precisión, con una incertidumbre de sesgo superior a 0,01 ° / hora y un tiempo medio entre fallas superior a 60 000 horas.
Los giroscopios láser de anillo se pueden utilizar como elementos estables (para un grado de libertad cada uno) en un sistema de referencia inercial . La ventaja de utilizar un RLG es que no hay partes móviles (aparte del conjunto del motor de oscilación, consulte la descripción más detallada a continuación y el bloqueo del láser), en comparación con el giroscopio giratorio convencional . Esto significa que no hay fricción, lo que a su vez elimina una fuente significativa de deriva. Además, toda la unidad es compacta, liviana y muy duradera, lo que la hace adecuada para su uso en sistemas móviles como aviones, misiles y satélites. A diferencia de un giroscopio mecánico, el dispositivo no resiste cambios en su orientación.
Las aplicaciones contemporáneas del giroscopio láser de anillo (RLG) incluyen una capacidad de GPS integrado para mejorar aún más la precisión de los sistemas de navegación inercial (INS) RLG en aviones militares, aviones comerciales, barcos y naves espaciales. Estas unidades híbridas INS / GPS han reemplazado a sus contrapartes mecánicas en la mayoría de las aplicaciones. Sin embargo, cuando se necesita ultra precisión, los INS basados en giroscopios giratorios todavía se utilizan en la actualidad. [2]
Una cierta velocidad de rotación induce una pequeña diferencia entre el tiempo que tarda la luz en atravesar el anillo en las dos direcciones según el efecto Sagnac . Esto introduce una pequeña separación entre las frecuencias de los haces que se propagan en contra, un movimiento del patrón de onda estacionaria dentro del anillo y, por lo tanto, un patrón de latido cuando esos dos haces se interfieren fuera del anillo. Por lo tanto, el desplazamiento neto de ese patrón de interferencia sigue la rotación de la unidad en el plano del anillo.
Los RLG, aunque son más precisos que los giroscopios mecánicos, sufren un efecto conocido como "bloqueo" a velocidades de rotación muy lentas. Cuando el láser de anillo apenas gira, las frecuencias de los modos de láser de contrapropagación se vuelven casi idénticas. En este caso, la diafonía entre los haces que se propagan en sentido contrario puede permitir el bloqueo de la inyección para que la onda estacionaria "se atasque" en una fase preferida, bloqueando así la frecuencia de cada haz con la del otro, en lugar de responder a una rotación gradual.
