Влияние обратного рассеяния от внешних источников на смещение нуля зеемановских лазерных датчиков вращения

Для поглощения рассеянного излучения наклеивалась черная фотобумага на места попадания лазерных лучей, выходящих из резонатора. На рис. 2 показаны точки крепления черной бумаги. Фотобумага клеилась на внутренней поверхности пермаллоевого экрана со стороны сферического зеркала; со стороны сферического и плоского зеркал; на боковой поверхности фотоприемника и со стороны сферического и плоского зеркал; только на боковой поверхности ФПУ.

Рис. 2. Схема крепления фотобумаги.

1 - со стороны сферического зеркала; 2 - со стороны плоского зеркала; 3 - на боковой поверхности корпуса ФПУ.

Первые исследования проводились на двух датчиках типа ЭК-104С, на одной из двух ортогональных продольных мод которых наблюдались гармонические колебания смещения нуля. Позднее аналогичные результаты были получены на других датчиках того же типа.

В описываемом эксперименте производилось последовательное и одновременное гашение всех лучей, выходящих из резонатора.

Результаты испытаний датчика № 1 представлены на рис. 3, а датчика № 2 - на рис. 4. Номерами указана очередность испытаний. Для подтверждения достоверности полученных результатов между испытаниями с фотобумагой периодически проводились реализации без фотобумаги (Рис. 3.1 и 3.3).

Рис. 3. Результаты испытаний датчика № 1.

1), 3) - без фотобумаги; 2), 4) - покрытие со стороны сферического зеркала; 5) - бумага на боковой поверхности фотоприемника и со стороны сферического и плоского зеркал; 6) - покрытие только на боковой поверхности фотоприемника.

Рис. 4. Результаты испытаний датчика № 2.

1) - без фотобумаги; 2) - бумага со стороны сферического и плоского зеркал; 3) - бумага на боковой поверхности ФПУ и со стороны сферического и плоского зеркал; 4) - покрытие только на боковой поверхности фотоприемника.

Из рис. 3 и 4 видно, что:

1. Использование фотобумаги только со стороны сферического и плоских зеркал не приводит к гарантированному подавлению колебаний смещения нуля. В одном испытании, действительно, наблюдалось монотонное поведение смещения нуля (испытание (2) датчика № 1), а в других был зафиксирован колебательный режим (испытание (4) датчика № 1 и испытание (2) датчика № 2.

2. Установка фотобумаги на боковой стенке корпуса ФПУ приводит к полному подавлению медленных гармонических колебаний смещения нуля (испытания (5) и (6) датчика № 1 и испытания (3) и (4) датчика № 2).

Ясно, что кроме внешнего гашения выходящего лазерного излучения, уменьшить влияние обратного рассеяния можно, уменьшая пропускание зеркал. Однако технологически это намного сложнее, и кроме того ведёт уменьшению величины частотной подставки и к уменьшению амплитуды полезных выходных сигналов.

Заключение. 1. Наличие обратного рассеяния лазерного излучения, выходящего из резонатора, может приводить к возникновению медленных гармонических колебаний смещения нуля лазерных датчиков угловой скорости.

2. В датчиках типа ЭК-104 наибольший эффект наблюдается от обратного рассеяния лазерного излучения боковой поверхностью фотоприемника.

3. Возможно уменьшить медленные гармонические колебания, вызванные рассеянием от внешних источников путем:

а) поглощения выходящего излучения;

б) Уменьшения пропускания лазерных зеркал.

Отметим также, что любые внешние источники обратно рассеянного излучения кольцевого лазера должны приводить к модуляции смещения нуля. Поэтому необходимо минимизировать обратное рассеяние и от самих чувствительных площадок ФПУ.

Литература

1. Азарова, В.В. Зеемановские лазерные гироскопы // В.В.Азарова, Ю.Д.Голяев, И.И.Савельев. - М.: Квантовая электроника. - 2015. - Том 45. - № 2. - С. 171 - 179.

2. Robert B. Hurst, Nishanthan Rabeendran, K. Ulrich Schreiber, Jon-Paul R. Wells Correction of backscatter-induced systematic errors in ring laser gyroscopes // Applied Optics. 2014, Vol. 53, issue 31. - P. 7610-7618.

Размещено на Allbest.ru