Żyroskop światłowodowy (FOG) to precyzyjny czujnik, który mierzy prędkość kątową za pomocą interferencji światła, a nie elementów mechanicznych. Inżynierowie zazwyczaj używają żyroskopów optycznych w systemach lotniczych, morskich i nawigacyjnych, gdzie wysoka niezawodność i dokładność są niezbędne.
W przeciwieństwie do tradycyjnych żyroskopów z wirującą masą, żyroskopy optyczne nie zawierają ruchomych części, co poprawia ich trwałość i odporność na wibracje i wstrząsy.
Żyroskop optyczny działa na zasadzie efektu Sagnaca. Efekt ten powoduje przesunięcie fazowe, gdy system się obraca. System dzieli wiązkę światła na dwie części. Jedna wiązka przemieszcza się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, a druga w kierunku przeciwnym. Obie wiązki przechodzą przez światłowód o zamkniętej pętli lub rezonator. Obrót powoduje różnicę w czasie przelotu między wiązkami. Różnica ta tworzy mierzalne przesunięcie fazowe. System wykorzystuje to przesunięcie do obliczenia prędkości obrotu.
Jeśli system jest nieruchomy, obie wiązki wracają do detektora w tym samym czasie i interferują konstruktywnie. Jednakże, gdy system się obraca, jedna wiązka przebywa nieco dłuższą drogę niż druga, tworząc mierzalną różnicę faz. Żyroskop przekształca to przesunięcie fazowe w precyzyjny odczyt prędkości kątowej.
Istnieją dwa główne typy żyroskopów optycznych: żyroskop laserowy pierścieniowy (RLG) i żyroskop światłowodowy (FOG). RLG wykorzystują wiązki laserowe w trójkątnej lub kwadratowej wnęce wykonanej z luster, podczas gdy FOG kierują światło przez długie zwoje światłowodu. FOG są zwykle mniejsze, lżejsze i bardziej wytrzymałe, co czyni je idealnymi dla platform mobilnych lub o ograniczonej przestrzeni.
Czujniki te odgrywają kluczową rolę w inercyjnych systemach nawigacyjnych, gdzie pomagają określić pozycję, heading i orientację bez polegania na zewnętrznych odniesieniach, takich jak GPS. Ich zdolność do funkcjonowania w środowiskach o ograniczonym dostępie do GNSS lub w trudnych warunkach sprawia, że są niezastąpione w obronności, lotnictwie, pojazdach autonomicznych i nawigacji podwodnej.
FOG – Fiber Optic Gyroscope (światłowodowy żyroskop)
