光纤陀螺

定义与用途

光纤陀螺（Fiber Optic Gyroscope，FOG）是一种基于光纤中Sagnac效应的角速度传感器，用于测量载体相对于惯性空间的转动角速度。它属于相位调制型光纤传感器，是光纤传感器的主要类型之一。

基本原理：Sagnac效应

当环形光路相对于惯性空间转动时，沿顺时针和逆时针方向传播的两束光在环路中经历的光程不再相等，产生非对易光程差。该光程差与旋转角速度 $\mathrm{\Omega }$ 相关，从而使两束反向传播光之间产生与 $\mathrm{\Omega }$ 成正比的相位差。检测该相位差即可得到角速度。

系统组成

典型光纤陀螺的光路由激光器（光源 S）、分束器（BS1、BS2）、聚光透镜、单模光纤环以及光电探测器（F1、F2）构成。光源发出的光经分束后分为两束，分别以顺时针和逆时针方向进入光纤环，绕行后返回分束器处合束并发生干涉，干涉光强随两束光的相位差变化；光电探测器接收该干涉光并转换为电信号，经解调得到角速度信息。

分类与实现方式

按原理可分为干涉型、谐振型和布里渊型。按所采用的光学元件，结构实现方法有三种：小型分立元件系统、全光纤系统和集成光学元件系统。其中，分立光学元件技术已基本退出；全光纤系统用于开环低精度、低成本场合；集成光学器件陀螺因工艺简单、总体重复性好、成本低，是高精度光纤陀螺的主要实现方法。

特点

光纤陀螺灵敏度高、无转动部分（全固态）、体积小，是精度最高的陀螺类型之一。