Ein Faseroptisches Gyroskop (FOG) ist ein Präzisionssensor, der die Winkelgeschwindigkeit mithilfe von Lichtinterferenz anstelle mechanischer Komponenten misst. Ingenieure verwenden optische Gyroskope typischerweise in Luftfahrt-, Schifffahrts- und Navigationssystemen, bei denen hohe Zuverlässigkeit und Genauigkeit unerlässlich sind.
Im Gegensatz zu herächmlichen Kreiseln mit rotierender Masse enthalten optische Gyroskope keine beweglichen Teile, was ihre Haltbarkeit sowie ihre Vibrations- und Stoßfestigkeit verbessert.
Ein optisches Gyroskop funktioniert nach dem Sagnac-Effekt. Dieser Effekt verursacht eine Phasenverschiebung, wenn das System rotiert. Das System teilt einen Lichtstrahl in zwei Teile. Ein Strahl läuft im Uhrzeigersinn, der andere entgegen dem Uhrzeigersinn. Beide Strahlen bewegen sich durch eine geschlossene Glasfaser oder einen resonanten Hohlraum. Die Rotation verursacht einen Zeitunterschied beim Durchqueren zwischen den Strahlen. Dieser Unterschied erzeugt eine messbare Phasenverschiebung. Das System nutzt diese Verschiebung zur Berechnung der Rotationsrate.
Wenn das System stationär ist, kehren beide Strahlen gleichzeitig zum Detektor zurück und interferieren konstruktiv. Wenn das System jedoch rotiert, legt ein Strahl einen etwas längeren Weg als der andere zurück, wodurch eine messbare Phasendifferenz entsteht. Das Gyroskop wandelt diese Phasenverschiebung in einen präzisen Winkelgeschwindigkeitswert um.
Es gibt zwei Haupttypen optischer Gyroskope: den Ringlaser-Kreisel (RLG) und das Faseroptische Gyroskop (FOG). RLGs verwenden Laserstrahlen in einem dreieckigen oder quadratischen Hohlraum aus Spiegeln, während FOGs Licht durch lange Glasfaserspulen leiten. FOGs neigen dazu, kleiner, leichter und robuster zu sein, was sie ideal für mobile oder platzbeschränkte Plattformen macht.
Diese Sensoren spielen eine Schlüsselrolle in Trägheitsnavigationssystemen, wo sie dabei helfen, Position, Kurs und Orientierung zu bestimmen, ohne auf externe Referenzen wie GPS angewiesen zu sein. Ihre Fähigkeit, in GNSS-eingeschränkten oder rauen Umgebungen zu funktionieren, macht sie unverzichtbar in der Verteidigung, der Luft- und Raumfahrt, bei autonomen Fahrzeugen und in der Unterwassernavigation.
FOG – Fiber Optic Gyroscope (Faseroptisches Gyroskop)
