Одномодовий волоконно-оптичний гіроскоп

Одномодовий волоконно-оптичний гіроскоп, який містить котушку з витками одномодового оп 3 89885 4 Слід зауважити, що в приведених формулах а) - вид укладання оптичного волокна по спіне фігурує коефіцієнт заломлення світла в волокні. ралі Архімеда в плані; Це обумовлено тим, що вказані формули отримані б) - вид А переходу оптичного волокна на іншу без урахування невзаємного перетікання потужносторону диска з ребра, де 1 - диск з канавками з стей взаємоортогональних хвиль у вигнутому по двох сторін; 2 - оптичне волокно, покладено в каспіралі (у котушці) одномодовому волокні. навки з верхньої сторони диска; 3 - місце переходу Автором пропонованого рішення доведено, що волокна з верхньої сторони на нижню сторону; 4 при укладанні одномодових оптичних волокон на оптичне волокно, покладене в канавки з нижньої деякий круговий циліндр по спіральних лініях, зоксторони диска; 5 - початок оптичного волокна; 6 рема по дузі кола, у них спостерігається метрична кінець оптичного волокна. і діелектрична анізотропії [2], які виявляються в Глибина і ширина канавок В з урахуванням двопроменезаломленні [3], різних фазових швидтемпературних змін повинна бути трохи більше е костях поширення основних незвичайної НЕ 11 і діаметра волокна (2в≈120-130мкм із захисним покo звичайної НЕ 11 хвиль із взаємоортогональними риттям товщиною 2∆≈20мкм і більш із запасом) і поляризаціями [4]. Крім того, в спіральному односкладати В≈1мм. модовому оптичному волокні (СОМОВ) спостерігаДовжина спіральної канавки, чи волокна L моється невзаємне перетікання потужностей у пложе бути визначена як сума довжин М витків, покщині поперечного перерізу між зазначеними ладених на диску. Довжина окремого і-го витка хвилями [5]. Ці потоки потужностей невзаємного волокна приблизно дорівнює li≈2 rі Тоді вся необзв'язку між зазначеними хвилями визначаються хідна довжина волокна визначається у виді: поляризацією хвиль на вході СОМОВ, координаL≈2 (r0+r1+r2+...+rm), тами поперечного перерізу СОМОВ, кроком спіралі де r0 - мінімальний радіус витка оптичного вор і радіусом R вигнутої по спіралі осі СОМОВ. Салокна на диску, а різниця радіусів сусідніх витків ме ці потоки потужностей породжують основні шуri+1-ri=В; радіус довільного витка rm =r0+B(M-l). Сума ми, тобто шумову модуляцію інтенсивностей членів у дужках, що представляють арифметичну приймання хвиль, що протилежно поширюються в прогресію, дорівнює M(r0+rm )/2. Звідси випливає, волокні та тремтіння їх фаз. Особливості невзаємщо них впливів між зазначеними хвилями в залежнос(3) L= M[2r0+B(M-l)]. ті від співвідношення 0≤p/4 R≤∞ досліджені в роЗ іншого боку, максимальна довжина L оптичботах [6,7] де, зокрема, показано, що у вигнутому ного волокна на диску визначається необхідною по дузі кола ОВ (р/4 R=0) невзаємні впливи між величиною чутливості гіроскопа. Невідомими консзазначеними хвилями цілком відсутні. При цьому труктивними параметрами, таким чином, є число будуть відсутні й зазначені шуми на виході ОМОВ витків спіралі Архімеда М і мінімальний радіус витта нестабільність поляризаційного стану хвиль. ка r0, який повинен бути більше мінімально припуРазом з тим, при невеликих змінах співвідношення стимого по розуміннях міцності оптичного волокна р/4 R в межах 0≤p/4 R≤0,05, що спостерігається у на злам (r0>3,413в [8]). котушках з волокном, відносні потужності, невзаєВ загалі, r0 має бути як можна великим, тому мних впливів швидко зростають від -∞ до -20дБ що згідно (2) різниця фаз пропорційна радіусу ковідповідно. Це супроводжується збільшенням шутушки. мів на виході волоконно-оптичного чутливого кільТоді квадратне рівняння (3) відносно М подаця (котушки) (див. Фіг.1), а також коливанням поється у виді: ляризаційного стану зустрічних хвиль в котушці 1 М2В+(2 r0- B)M-L=0, впродовж ОВ. позитивний корінь якого дорівнює Поставлена задача зменшення рівня шумів та 2 r0 B 2 r0 B 2 4L B) стабілізації поляризаційного стану на виході за(4) M значеного кільця гіроскопа. Пропонований воло2 B . конно-оптичний гіроскоп містить ті ж самі елеменНаведемо деякі розрахунки. При L=100m, ти, що і прототип (Фіг.1), а саме: кільце із r0=1см одержимо М≈189 витків, що, якщо укласти одномодового волокна, два пристрою для узгона диску з однією сторони в один шар, утворять дження ОМОВ з розгалужувачем оптичного прозовнішній радіус диска, який дорівнює R1=r0+MB меня, пристрій для підвищення стабільності ну≈20cм. льової точки (частина схеми, що обведена Доцільно використовувати двостороннє, праве штриховою лінією), джерело випромінювання (лаі ліве укладання довжин L/2 по М2=95 витків оптизер) і фотоприймальний модуль. чного волокна на кожній із сторін диска зовнішньоТехнічним рішенням даної задачі є укладання го радіуса R2 ≈10,5см. одномодового оптичного волокна в канавки (бороЯкщо обрати L=1000м, то згідно (2) різниця зенки) на плоских дисках 1 по спіралях Архімеда, фаз на виході гіроскопу збільшиться в 10 разів. прообразом яких можуть бути грамофонні диски з Тоді для укладання цієї довжини волокна на диск з отвором радіуса r0 у центрі. Укладання оптичного однієї сторони потребується радіус диска волокна на диску може бути як одностороннє, так і R1≈56,5см; при укладанні цієї довжини на диск з двостороннє, праве з однієї сторони і ліве - з іншої двох сторін потребується радіус диска R2≈40см; і або навпаки, що несуттєво. Укладання волокна на кінець, при укладанні волокна на двох дисках варто починати із зовнішнього (великого) радіуса по 250м на кожній із чотирьох сторін радіуси дисків диска, а перехід на іншу сторону диска здійснюваповинні бути по 28,3см. ти при малих внутрішніх радіусах (див. Фіг.2, виконану схематично): 5 89885 6 Укладання оптичного волокна на диску визнаВикористана література чає стабільну поляризацію звичайної введеної в 1. Окоси Т. и др. Волоконно-оптические датчиo начало волокна хвилі НЕ 11, що поширюється, пеки. Пер. с япон. - Л.: Энергоатомиздат, 1990. рпендикулярну площини диску. Тому плавні лока256с. льні вигини оптичного волокна в площині перпен2. Макаров Т.В. Анизотропия изогнутых володикулярній тонким дискам, зв'язані з необхідністю конных световодов. //Праці УНДІРТ. - Одеса, №1, переходу волокна на іншу його сторону, не крити1995, с.103-106. чні, тобто не викликають додаткового зв'язку вза3. Макаров Т.В. Лучепреломления в изогнутых ємоортогональних хвиль, і отже, шумів. Тому можи скрученных волоконных световодах. //Праці УНна збільшувати число дисків при необхідності ДІРТ. - Одеса, №2, 1995, с.93-96. збільшення довжини L- волокна, і отже чутливості 4. Макаров Т.В. Метод определения волн в гіроскопу. При цьому диски можна насаджувати з изогнутых световодах. //Праці УНДІРТ. - Одеса, проміжками на єдину вісь. №1 (5), 1996, с.82-91. Це забезпечує зменшення внутрішніх і зовніш5. Макаров Т.В. Потоки мощностей сигналов в ніх різниць температур на диску і отже, зменшення спиральных одномодовых волоконных световодрейфу сигналу на виході гіроскопа, який пропордах. //Праці УНДІРТ. - Одеса, №2 (30), 2003, с.39ціональний похідної за часом від різниці темпера44. тур. 6. Макаров Т.В. Невзаимные влияния волн и Отже, доцільно вводити в начало одномодовосигналов в спиральных волоконных световодах. o го волокна поляризацію звичайної хвилі НЕ 11, Часть 1 //Праці УНДІРТ. - Одеса, №2 (38), 2004, перпендикулярну площині диску, що виконується с.23-34. поляризатором 2. Важливо, щоб при укладанні 7. Макаров Т.В. Невзаимные влияния волн и оптичного волокна в канавки на диски, воно не сигналов в спиральных волоконных световодах. здобувало додаткового неконтрольованого крутінЧасть 2 //Праці УНДІРТ. - Одеса, №2 (38), 2004, ня відносно його осі, тому що крутіння матеріалу с.23-34. волокна призводить до перетікання потужностей 8. Макаров Т.В. Динамика и структура изломов між взаємноортогональними хвилями [6, 7] і, отже, волоконных световодов. //Электросвязь. - М. №9, до зростання шумів на виході волокна і нестабіль1995, с.1-5. ності поляризації. Комп’ютерна верстка В. Мацело Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601