1. 激光陀螺儀原理

激光陀螺儀的原理是利用光程差來測(cè)量旋轉(zhuǎn)角速度（ Sagnac 效應(yīng)）。在閉合光路中，由同一光源發(fā)出的沿順時(shí)針方向和反時(shí)針方向傳輸?shù)膬墒夂凸飧缮妫脵z測(cè)相位差或干涉條紋的變化，就可以測(cè)出閉合光路旋轉(zhuǎn)角速度。激光陀螺儀的基本元件是環(huán)形激光器，環(huán)形激光器由三角形或正方形的石英制成的閉合光路組成，內(nèi)有一個(gè)或幾個(gè)裝有混合氣體（氦氖氣體）的管子，兩個(gè)不透明的反射和一個(gè)半透明鏡。用高頻電源或直流電源激發(fā)混合氣體，產(chǎn)生單色激光。為維持路諧振，回路的周長應(yīng)為光波波長的整數(shù)倍。用半透明鏡將激光導(dǎo)出回路，經(jīng)反射鏡使兩束相反傳輸?shù)募す飧缮?，通過光電探測(cè)器和電路輸入與輸出角度成比例的數(shù)字信號(hào)。

1913年薩格納克發(fā)明了一種可以旋轉(zhuǎn)的環(huán)形干涉儀。將同一光源發(fā)出的一束光分解為兩束，讓它們?cè)谕粋€(gè)環(huán)路內(nèi)沿相反方向循行一周后會(huì)合，然后在屏幕上產(chǎn)生干涉，當(dāng)在環(huán)路平面內(nèi)有旋轉(zhuǎn)角速度時(shí)，屏幕上的干涉條紋將會(huì)發(fā)生移動(dòng)，這就是薩格納克效應(yīng)。薩格納克效應(yīng)中條紋移動(dòng)數(shù)與干涉儀的角速度和環(huán)路所圍面積之積成正比

2. 激光陀螺儀的核心組成器件

  與傳統(tǒng)的機(jī)電式陀螺儀相比，激光陀螺儀構(gòu)成簡單，其主體為微晶玻璃腔體以及反射鏡構(gòu)成一個(gè)光學(xué)環(huán)形諧振腔，另外還有偏頻系統(tǒng)、穩(wěn)頻控制系統(tǒng)、信號(hào)讀出系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)、高壓電源、磁屏蔽單元等部分。

激光陀螺的類型分類有多種：根據(jù)有無增益介質(zhì)，激光陀螺分為、無源腔激光陀螺和有源腔激光陀螺。目前幾乎所有激光陀螺都是有源型的。

目前實(shí)用的激光陀螺均使用0.6328 um 的 He-Ne氣體激光陀螺。近年來，還出現(xiàn)了一些新型半導(dǎo)體、光纖諧振式激光陀螺。由于涉及原子干涉，對(duì)激光器的線寬提出了很高的要求，另外激光陀螺對(duì)小型化得需求越來越高，半導(dǎo)體激光器有了越來越大的市場(chǎng)，現(xiàn)階段大量學(xué)者以及科研人員對(duì)DFB(633nm)或者DBR(633nm)的半導(dǎo)體激光管研究越來越多。但在這個(gè)波長很少有高性能的激光管存在，目前主流使用的有德國Eagleyard生產(chǎn)的DBR-633nm半導(dǎo)體激光管。另外國內(nèi)部分廠商也在加緊開展這個(gè)方面的研究和生產(chǎn)，長春光機(jī)所在國內(nèi)處于地位。

3. 激光陀螺儀的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

a. 激光陀螺儀的漂移：激光陀螺儀的飄移表現(xiàn)為零點(diǎn)偏置的不穩(wěn)定度，主要誤差來源有：諧振光路的折射系數(shù)具有各向異性，氦氖等離子在激光管中的流動(dòng)、介質(zhì)擴(kuò)散的各向異性等。

b.激光陀螺儀的噪聲：激光陀螺儀的噪聲表現(xiàn)在角速度測(cè)量上，噪聲主要來自兩個(gè)方面；一是激光介質(zhì)的自發(fā)發(fā)射，這是激光陀螺儀噪聲的量子極限。二是機(jī)械抖動(dòng)為目前多數(shù)激光陀螺儀采用的偏頻技術(shù)，在抖動(dòng)運(yùn)動(dòng)變換方向時(shí)，抖動(dòng)角速率較低，在短時(shí)間內(nèi)，低于閉鎖閾值，將造成輸入信號(hào)的漏失，并導(dǎo)致輸出信號(hào)相位角的隨機(jī)變化。

c.激光陀螺儀的閉鎖閾值：閉鎖閾值將影響到激光陀螺儀標(biāo)度因數(shù)的線性度和穩(wěn)定度。閉鎖閾值取決于諧振光路中的損耗，主要是反射鏡的損耗。激光陀螺是在光學(xué)干涉原理基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型導(dǎo)航儀器，成為新一代捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)理想的主要部件，用于對(duì)所設(shè)想的物體精確定位。