激光陀螺

光学陀螺仪

激光陀螺，是指利用激光光束的光程差测量物体角位移的装置。例如，一个三角形环状激光器，其中放置激光发生器，产生氦氖激光在三角形三个顶端放置反射镜形成闭合光路，使分光镜将一束激光分为正反两向传播的两束激光。当物体（激光器）没有角位移时，两束激光没有光程差，它们会聚在一起时不相干涉。如果物体移动产生角位移，两束激光相遇时就会产生干涉，利用光的干涉条纹测出物体的角位移，以此计算出物体的角速度，从而完成机械式陀螺同样的任务。它的精度大大高于机械式陀螺，没有运动部件，易于维护，可靠性高，寿命长，从而取代机械式陀螺，成为大中型飞机惯性基准系统的核心部件，但是它比机械式陀螺的体积大，价格高，因此在小型飞机上使用的较少。

组成结构

组成激光陀螺的基本元器件有氦氖激光器（或半导体激光器），全反射镜，半透半反射镜。

激光陀螺没有旋转的转子部件，没有角动量，也不需要方向环框架，框架伺服机构，旋转轴承，导电环及力矩器和角度传感器等活动部件，结构简单，工作寿命长，维修方便，可靠性高，2014年激光陀螺的平均无故障工作时间已达到九万小时以上。

激光陀螺没有活动部件，不存在质量不平衡问题，所以对载体的震动及冲击加速度都不敏感，对重力加速度的敏感度也可忽略不计，因而无需不平衡补偿系统，输出信号没有交叉耦合项，精度高，偏值小于0.001度每小时，随机漂移小于0.001度每小时，长期精度稳定性好，在9年内输出没有任何变化，重复性好。

激光陀螺没有精密零件，组成陀螺的零件品种和数量少，机械加工较少，易于批量生产和自动化生产，成本是常规陀螺的三分之一左右。

3个激光陀螺和3个加速度计组成一套导航系统。物体运动时根据不同激光束的变化，就能精确感知物体空间坐标。用它给武器平台导航，能让战机突防能力更强、舰船跑得更远、导弹打得更准。在没有卫星导航的情况下，同样能精确打击目标。激光陀螺集光、机、电、算等尖端科技于一身。

主要特点

激光陀螺，没有机械转动部件的摩擦引起的误差，角位移测量精度高，被测角速度范围大。需采用膨胀系数低的材料，需采用热补偿措施。

激光陀螺的动态范围很宽，测得速率为±1500度每秒，最小敏感角速度小于±0.001度每小时以下，分辨率为/弧度秒数量级，用固有的数字增量输出载体的角度和角速度信息，无需精密的模数转换器，很容易转换成数字形式，方便与计算机接口，适合捷联式系统使用。

激光陀螺的工作温度范围很宽（从-55℃~﹢95℃），无需加温，启动过程时间短，系统反应时间快，接通电源零点几秒就可以投入正常工作。达到0.5度每小时的精度，只需50毫秒时间，对武器系统的制导来说，是十分宝贵的。

应用领域

激光陀螺集光、机、电、算等尖端科技于一身。广泛覆盖陆海空天多个领域。激光陀螺是衡量一个国家光学技术发展水平的重要标志之一。在航海方面，作为导航仪器，激光陀螺导航系统是当今美国海军水面舰船和潜艇的标准设备。此外，2014年大多数发达国家的军用和民用飞机也都采用了激光陀螺惯导系统。

工作原理

激光陀螺的工作原理为：在闭合光路中，由同一光源发出的沿顺时针方向和反时针方向传输的两束光发生干涉，利用检测相位差或干涉条纹的变化，可以测出闭合光路旋转角速度。激光陀螺仪的基本元件是环形激光器，

中国发展

经过国防科技大学43年的艰苦攻关，中国成为世界上第四个能独立研制激光陀螺的国家。

从1971年，中国国防科技大学开始激光陀螺的研究工作，以高伯龙院士为首的老一辈激光陀螺研究团队成员克服重重困难。经过两代人40余年的努力，2014年已经构建了具有独立知识产权的高水平激光陀螺全闭环研发体系，研发与应用水平达到了国际先进、国内领先水平。

从1999年开始，国防科技大学光电科学与工程学院先后向中国航天科工集团和中国航天科技集团下属研究院转让了某型激光陀螺生产线技术，激光陀螺研究所张斌教授告诉记者，获得转让生产线的企业，技术工人全部经过国防科大半年以上的培训。在生产过程中，随着生产规模的扩大，生产配套企业的光学加工水平不断得到改进、提高。

高伯龙对理论问题始终秉持立足于自己独立思考的严肃态度和严谨学风，从不迷信盲从国外的结论。在前所提及的“四频”与“二频”之争中，反对“四频”者依据的主要是美国公司下马“四频”的信息。但高伯龙经过深入研究，得出美国之所以下马“四频”，乃是其“四频”方案犯了原理上的错误，导致迟迟未获进展，而并非说明此路不通。美国公司后又重新上马“四频”，也印证了高伯龙所持坚持“四频”研究的主张的正确。

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