1. Обоснование темы

1.1.Актуальность применения ВОГ

Актуальность применения реального высокочувствительного ВОГ обуславливается в первую очередь промышленной разработкой одномодового диэлектрического световода с малым затуханием. Именно конструирование ВОГ на таких световодах определяет уникальные свойства прибора. К этим свойст­вам относят:

• потенциально высокую чувствительность (точность) прибора, которая уже сейчас на экспериментальных макетах 0,1 град/ч и менее;

• малые габариты и массу конструкции, благодаря возможности создания ВОГ полностью на интегральных оптических схемах;

• невысокую стоимость производства и конструирования при массовом изго­товлении и относительную простоту технологии;

• ничтожное потребление энергии, что имеет немаловажное значение при ис­пользовании ВОГ на борту;

• большой динамический диапазон измеряемых угловых скоростей (в частно­сти, например, одним прибором можно измерять скорость поворота от I град/ч до 300 град/с)

• отсутствие вращающихся механических элементов (роторов) и подшипников, что повышает надежность и удешевляет их производство;

• практически мгновенную готовность к работе, поскольку не затрачивается время на раскрутку ротора;

• нечувствительность к большим линейным ускорениям и, следовательно, рабо­тоспособность в условиях высоких механических перегрузок;

• высокую помехоустойчивость, низкую чувствительность к мощным внешним электромагнитным воздействиям благодаря диэлектрической природе волокна;

• слабую подверженность проникающей гамма-нейтронной радиации, особенно в диапазоне 1,3 мкм.

Волоконный оптический гироскоп может быть применен в качестве жестко закрепленного на корпусе носителя чувствительного элемента (датчика) вращения в инерциальных системах управления и стабилизации. Механические гироскопы имеют так называемые гиромеханические ошибки, которые особен­но сильно проявляются при маневрировании носителя (самолета, ракеты, кос­мического аппарата). Эти ошибки еще более значительны, если инерциальная система управления конструируется с жестко закрепленными или «подвешен­ными» датчиками непосредственно к телу носителя. Перспектива использова­ния дешевого оптического датчика вращения, который способен работать без гиромеханических ошибок в инерциальной системе управления, есть еще одна причина высокой актуальности использования оптического гироскопа. Зарубежные авторы констатируют, что разработка конструкции ВОГ и доведение его до серийных образцов не простая задача. При разработке ВОГ ученые и инженеры сталкиваются с рядом трудностей, первая связана с техно­логией производства элементов ВОГ. В настоящее время еще мало хорошего одномодового волокна, сохраняющего направление поляризации; производство светоделителей, поляризаторов, фазовых и частотных модуляторов, простран­ственных фильтров, интегральных оптических схем находится на начальной стадии развития. Число разработанных специально для ВОГ излучателей и фо­тодетекторов ограничено. Вторую трудность связывают с тем, что при кажущейся простоте прибора и высокой чувствительности его к угловой скорости вращения он в то же время чрезвычайно чувствителен к очень малым внешним и внутренним возмущениям и нестабильностям, что приводит к паразитным дрейфам, т.е. к ухудшению точности прибора. К упомянутым возмущениям относятся температурные градиенты, акустические шумы и вибрации, флуктуации электрических и магнит­ных полей, оптические нелинейные эффекты флуктуации интенсивности и по­ляризации излучения, дробовые шумы в фотодетекторе, тепловые шумы в электронных цепях и др. Фирмами и разработчиками ВОГ обе эти задачи решаются. Совершенствуется технология производства элементов в ВОГ, теоретически и экспериментально исследуются физическая природа возмущений и нестабильностей, создаются и испытываются различные схемные варианты ВОГ с компенсацией этих возмущений, разрабатываются фундаментальные вопросы использования интеграль­ной оптики. Точность ВОГ уже сейчас близка к требуемым в инерциальных системах управления. В специальной научной и периодической литературе проблеме ВОГ уже опубликовано множество научных статей. Анализ этих статей свидетельствует о необходимости дальнейшего изучения этой проблемы и разработки новых способов улучшения качественных характеристик ВОГ.

Систематизация и обобщение узловых вопросов теории и практики соз­дания ВОГ также является важным этапом.