Le composant principal du guidage inertiel :Gyroscope à fibre optique

Introduction aux gyroscopes à fibre optique

Les systèmes de navigation inertielle dépendent fortement de la précision de leurs composants principaux. Le gyroscope à fibre optique (FOG) est l'un de ces composants qui a considérablement amélioré leurs capacités. Ce capteur essentiel joue un rôle essentiel dans la mesure de la vitesse angulaire du porteur avec une précision remarquable.

Fonctionnement du gyroscope à fibre optique

Les FOG fonctionnent selon le principe de l'effet Sagnac, qui consiste à diviser un faisceau laser en deux trajets distincts, lui permettant de se propager en sens inverse le long d'une boucle de fibre optique enroulée. Lorsque le porteur, intégré au FOG, tourne, la différence de temps de trajet entre les deux faisceaux est proportionnelle à la vitesse angulaire de rotation du porteur. Ce retard, appelé déphasage Sagnac, est ensuite mesuré avec précision, permettant au FOG de fournir des données précises sur la rotation du porteur.

Le principe d'un gyroscope à fibre optique consiste à émettre un faisceau lumineux depuis un photodétecteur. Ce faisceau traverse un coupleur, entrant par une extrémité et sortant par l'autre. Il parcourt ensuite une boucle optique. Deux faisceaux lumineux, provenant de directions différentes, pénètrent dans la boucle et forment une superposition cohérente après avoir effectué un tour complet. La lumière renvoyée pénètre dans une diode électroluminescente (DEL), qui permet de détecter son intensité. Si le principe d'un gyroscope à fibre optique peut paraître simple, le principal défi réside dans l'élimination des facteurs affectant la longueur du trajet optique des deux faisceaux lumineux. C'est l'un des problèmes les plus critiques rencontrés lors du développement des gyroscopes à fibre optique.

1 : diode superluminescente           2 : diode photodétectrice

3. coupleur de source lumineuse           4.coupleur annulaire de fibre            5. anneau de fibre optique

Avantages des gyroscopes à fibre optique

Les FOG offrent plusieurs avantages qui les rendent indispensables dans les systèmes de navigation inertielle. Ils sont réputés pour leur précision, leur fiabilité et leur durabilité exceptionnelles. Contrairement aux gyroscopes mécaniques, les FOG ne comportent aucune pièce mobile, ce qui réduit le risque d'usure. De plus, ils résistent aux chocs et aux vibrations, ce qui les rend idéaux pour les environnements exigeants tels que l'aérospatiale et la défense.

Intégration de gyroscopes à fibre optique dans la navigation inertielle

Les systèmes de navigation inertielle intègrent de plus en plus de gyroscopes FOG en raison de leur haute précision et de leur fiabilité. Ces gyroscopes fournissent les mesures de vitesse angulaire essentielles à la détermination précise de l'orientation et de la position. En intégrant les FOG aux systèmes de navigation inertielle existants, les opérateurs bénéficient d'une précision de navigation accrue, notamment dans les situations où une précision extrême est requise.

Applications des gyroscopes à fibre optique en navigation inertielle

L'intégration des FOG a élargi les applications des systèmes de navigation inertielle à divers domaines. Dans l'aérospatiale et l'aviation, les systèmes équipés de FOG offrent des solutions de navigation précises pour les avions, les drones et les engins spatiaux. Ils sont également largement utilisés en navigation maritime, dans les études géologiques et en robotique avancée, permettant à ces systèmes de fonctionner avec des performances et une fiabilité accrues.

Différentes variantes structurelles des gyroscopes à fibre optique

Les gyroscopes à fibre optique sont disponibles dans diverses configurations structurelles, la configuration prédominante entrant actuellement dans le domaine de l'ingénierie étant legyroscope à fibre optique à maintien de polarisation en boucle ferméeAu cœur de ce gyroscope se trouve leboucle de fibre à maintien de polarisation, composée de fibres à maintien de polarisation et d'une structure conçue avec précision. La construction de cette boucle repose sur un enroulement symétrique quadruple, complété par un gel d'étanchéité unique pour former une boucle de fibre à semi-conducteurs.