Giroscopio láser de anillo
Un giroscopio láser de anillo ( RLG ) consta de un láser de anillo que tiene dos modos resonantes de contrapropagación independientes en la misma ruta; la diferencia de fase se utiliza para detectar la rotación. Funciona según el principio del efecto Sagnac que cambia los valores nulos del patrón de onda estacionario interno en respuesta a la rotación angular. La interferencia entre los haces que se propagan en sentido contrario, observada externamente, da como resultado el movimiento del patrón de onda estacionaria y, por lo tanto, indica la rotación.
El primer giroscopio láser de anillo experimental fue demostrado en los EE. UU. 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 las 60 000 horas.
Los giroscopios láser de anillo se pueden utilizar como elementos estables (cada uno con un grado de libertad) en un sistema de referencia inercial . La ventaja de usar un RLG es que no hay piezas móviles (aparte del conjunto del motor de tramado, consulte la descripción más adelante y el bloqueo láser), en comparación con el giroscopio giratorio convencional . Esto significa que no hay fricción, lo que a su vez elimina una fuente importante 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 GPS integrada 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, donde se necesita una precisión ultra, los INS basados en giroscopios todavía se usan en la actualidad. [2]
Una determinada 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 sentido contrario, un movimiento del patrón de ondas estacionarias dentro del anillo y, por lo tanto, un patrón de pulsaciones cuando esos dos haces son interferidos fuera del anillo. Por lo tanto, el cambio 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 de modo que la onda estacionaria "quede atrapada" en una fase preferida, bloqueando así la frecuencia de cada haz con la del otro, en lugar de responder a una rotación gradual.
