لیزر حلقه ای ژیروسکوپ (Ring Laser Gyroscope)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر حلقه ای ژیروسکوپ (Ring Laser Gyroscope) :
Ring Laser Gyroscope (RLG) یک حسگر نوری برای اندازه گیری سرعت زاویه ای (چرخش) با دقت بسیار بالا است. این دستگاه بر اساس اثر Sagnac در یک لیزر حلقوی کار می کند. RLGها جایگزین ژیروسکوپ های مکانیکی چرخان در بسیاری از کاربردها از جمله ناوبری هواپیماها، موشک ها، زیردریایی ها و فضاپیماها شده اند. آنها فاقد قطعات متحرک هستند و دقت و قابلیت اطمینان بالایی دارند.
مکانیزم: یک لیزر حلقوی (معمولا هلیوم-نئون) با یک حفره مثلثی یا مربعی شکل که از سه یا چهار آینه تشکیل شده است. دو پرتو لیزر در دو جهت ساعتگرد (CW) و پادساعتگرد (CCW) در این حفره به گردش درمی آیند. اگر دستگاه در حال چرخش باشد (با سرعت زاویه ای Ω)، به دلیل اثر Sagnac، طول مسیر نوری برای دو جهت متفاوت می شود. این اختلاف طول مسیر منجر به اختلاف فرکانس (Δf) بین دو پرتو می شود که با سرعت چرخش متناسب است: Δf = (4A / λL) Ω، که در آن A مساحت محصور شده توسط حلقه، L محیط حلقه، و λ طول موج لیزر است. با اندازه گیری فرکانس ضربان (beat frequency) بین دو پرتو (با ترکیب آنها روی یک آشکارساز)، می توان سرعت زاویه ای را با دقت بسیار بالا (کمتر از ۰٫۰۱ درجه در ساعت) اندازه گیری کرد.
چالش ها: پدیده قفل شدگی (lock-in) در سرعت های چرخش پایین، که در آن اختلاف فرکانس به صفر می رسد و دو پرتو هم فرکانس می شوند. برای جلوگیری از این مشکل، از تکنیک های مکانیکی (dithering) استفاده می شود که یک نوسان مکانیکی کوچک به دستگاه اعمال می کند تا از ناحیه قفل شدگی خارج شود. همچنین به پایداری مکانیکی و حرارتی بسیار بالا و آینه های با تلفات بسیار کم نیاز است.
کاربردها: سیستم های ناوبری اینرسی (INS) در هواپیماهای تجاری و نظامی، موشک های کروز، زیردریایی ها، و فضاپیماها. RLGها به همراه شتاب سنج ها، موقعیت و وضعیت یک وسیله را با دقت بالا تعیین می کنند. آنها یکی از موفق ترین کاربردهای تجاری فناوری لیزر هستند.
