Un giroscopio a fibra ottica (FOG) è un sensore di precisione che misura la velocità angolare sfruttando l’interferenza della luce anziché componenti meccanici. Gli ingegneri utilizzano solitamente i giroscopi ottici nei sistemi aerospaziali, marittimi e di navigazione, dove sono essenziali un’elevata affidabilità e precisione.
A differenza dei tradizionali giroscopi a massa rotante, i giroscopi ottici non contengono parti mobili, il che ne migliora la durata e la resistenza alle vibrazioni e agli urti.
Un giroscopio ottico funziona sfruttando l’effetto Sagnac. Questo effetto provoca uno sfasamento quando il sistema ruota. Il sistema divide un fascio di luce in due parti. Un fascio viaggia in senso orario, mentre l’altro in senso antiorario. Entrambi i fasci si muovono attraverso una fibra ottica a circuito chiuso o una cavità risonante. La rotazione provoca una differenza nel tempo di percorrenza tra i due fasci. Questa differenza crea uno sfasamento misurabile. Il sistema utilizza questo sfasamento per calcolare la velocità di rotazione.
Se il sistema è fermo, entrambi i fasci ritornano al rilevatore contemporaneamente e interferiscono in modo costruttivo. Tuttavia, quando il sistema ruota, un fascio percorre un tragitto leggermente più lungo rispetto all’altro, creando una differenza di fase misurabile. Il giroscopio converte questo sfasamento in una lettura precisa della velocità angolare.
Esistono due tipi principali di giroscopi ottici: il giroscopio a laser ad anello (RLG) e il giroscopio a fibra ottica (FOG). Gli RLG utilizzano fasci laser all’interno di una cavità di forma triangolare o quadrata costituita da specchi, mentre i FOG guidano la luce attraverso lunghe bobine di fibra ottica. I FOG tendono ad essere più piccoli, più leggeri e più robusti, il che li rende ideali per piattaforme mobili o con spazi limitati.
Questi sensori svolgono un ruolo chiave nei sistemi di navigazione inerziale, dove aiutano a determinare la posizione, la rotta e l’orientamento senza fare affidamento su riferimenti esterni come il GPS. La loro capacità di funzionare in ambienti privi di GNSS o in condizioni estreme li rende indispensabili nei settori della difesa, dell’aerospaziale, dei veicoli autonomi e della navigazione subacquea.
FOG – Giroscopio a fibra ottica
