第477章 仿佛很簡單,實際很麻煩

  第477章 仿佛很簡單,實際很麻煩

  「莫工,你們最終選用的是He-Ne雷射器?」雖然這個答案不出高振東所料,畢竟氦氖雷射器在這個事情上面的優點很多,但是高振東還是為他們的技術敏感性稱了聲好。

  他們可不是自己,開著掛的,氦氖雷射器這個時候也還沒有誕生,他們是硬生生通過對於物質特性的分析,做出的這個選擇。

  「是的,高總,我們是這樣考慮的,氦氣比熱容低有利於散熱,而氖氣能級高,同時氦原子與氖原子的碰撞,能夠有效提升雷射的激發效率,這些都對提高雷射功率有好處,從你給的原理上分析,對於提高精度和靈敏度是有好處的。」原研所的同志道。

  高振東點點頭:「嗯,而且這兩個東西的密度低,是有利於降低雷射陀螺的慣性誤差。而且這是個氣體雷射器,這對於雷射器的布置是有好處的。」

  莫工兩人摸摸腦袋,佩服,自己還在原理上打轉,高總已經直接想到對於成果實體的影響了:「啊,明白了,這個我們還真沒想到。」

  高振東對他們的選擇,更感興趣的是他們到底想選哪一條路。

  「那對於雷射陀螺具體方案的選擇,你們偏向於哪一種?」

  原理上,高振東給了好幾種方案,但是和光纖有關的一種都沒提,現在沒有光纖,而且這種應用對於光纖的單模和偏振都有很高的要求,哪怕有了光纖,短時間也達不到能滿足這種要求的程度。

  「我們還是想搞有源環形諧振腔,但是具體用哪一種方案,現在還難以抉擇。」莫工他們想得很多也很深。

  「說說看。」

  「高總工,根據你給的理論,我們進行了計算,果然如你所說,環形雙光束干涉陀螺儀的干涉條紋變化過於微弱,實際上很難應用。」

  實際上這個原理倒不是不能用,但是它的使用,必須以光纖器件為前提,因為它的測量靈敏度,是基於被環形光路圍起來的面積的,對於干涉陀螺儀來說,這個面積要求還很大。

  「我們用1平米閉環面積,633nm波長,仿真測量地球自轉速度,計算結果標明,在15度/小時的轉速時,其干涉條紋位移僅有1μm多點,實在是很難在系統里判讀,不具備使用意義。」

  地球自轉速度說起來還是比較慢的,但是又不是特別的慢,所以這個靈敏度要說夠用,實在是遠遠說不上。

  而且1平方米的閉環面積,在沒有光纖組成多圈光路之前,這個面積實在是太大了,基本上意味著該光路尺寸長寬不會小於1米*1米,沒有幾樣裝備能裝得下這個玩意。

  「嗯,環形雷射干涉儀現在條件還不成熟,還沒達到應用條件。」高振東點點頭表示同意。

  莫工卻對他的話感到很好奇,這個靈敏度,基本上就意味著徹底告別實際工程應用了,而高總工卻只是說條件不成熟,而沒有判死刑?

  也許大佬的想法總是與眾不同吧,莫工沒有停下來問,而是繼續匯報自己的想法。

  「至於環形無源諧振腔,我們總覺得高不成低不就,最麻煩的環形諧振腔得搞,但是又因為無源的特性,精度和可靠性等性能都不大好,屬於是好處沒撈著,壞處全占了。」

  環形無源諧振腔,就是在一個光學諧振腔(特定結構和尺寸的環形光路)里注入正反兩束雷射,然後通過檢測兩束雷射在轉動狀態下的振盪頻差,就能得到轉動的情況。

  高振東笑了,莫工這個比喻,還真就是一點兒不差。

  環形無源諧振腔的精度取決於空腔帶寬和峰值光強,在空腔帶寬確定的情況下,「無源」這個特性就大大的拖了其後腿,雖然無源不會帶來與有源增益有關的誤差,但是在實際應用上,這個好處完全顯現不出來,被抵消得乾乾淨淨。

  和環形雙光束干涉儀一樣,無源諧振腔結構的雷射陀螺儀,同樣是技術條件還不成熟,這東西,也得等光纖技術的發展。

  高振東再次點點頭:「嗯,你的分析沒錯,這東西,也不成熟。」

  怎麼還是不成熟?看來在大佬眼裡,就沒有不好的技術,只有不成熟的技術。

  還沒等莫工說話,高振東道:「既然想搞有源諧振腔,那說說你們的想法和困難。」

  有源諧振腔的基本原理和無源的是一樣的,最大的不同,就是在光路中插入了一個氦氖雷射增益管,這個雷射管起到發射雷射和增益雷射的作用,能有效提升光強。

  這也是為什麼要選用氦氖雷射器的原因,這是個透明的氣體雷射器,相比於固體雷射器,對於光路的改變要小得多,更容易設計諧振腔結構。

  而增益管這一點改變,就為雷射陀螺儀帶來了非常大的改善,哪怕因此引入了增益方面的誤差,還有頻差閉鎖效應等壞處,但是綜合下來,實際上依然是大大提升了測量的精度。

  然而,這一切的背後,代價什麼?

  「首要問題,是光學諧振腔的材料。這個問題不論是走哪條路,都避不過去。」

  光學諧振腔,不是拿玻璃板子圍起來抽個真空就可以的。這裡的諧振腔,與雷射器的諧振腔是有區別的,是指整個雷射陀螺的環形光路。

  而莫工摳腦袋的第一件事情就是,拿什麼來造這個諧振腔?

  高振東一聽反而笑了,這個事情吧,還真就巧了,他恰好知道一個能用來造光學諧振腔的材料,而且正好有人在做。

  「這個你不用擔心,我幫你解決。」

  「諧振腔材料的特性方面……啊?!」莫工還在說材料的事情,沒想到被高振東一下子把話全捏回去了。

  嗯?這就解決了?好歹讓我把話說完吧?你知道我要什麼?莫工有一種言猶未盡的強烈不適感。

  不過想想這位本來就是搞材料的,就連他搞的第一台雷射器,某種程度上來說也是材料的勝利,那放心了。

  「那太好了,是什麼材料?」莫工對此有強烈的好奇心。

  「你回頭去找東北光學所,就說是我要你去的。他們在搞一種叫熔石英的材料,你找他們要,並且把你的要求告訴他們,請他們配合你做相應的調整。」

  熔石英能做光學諧振腔,這話是明明白白寫在雷射陀螺儀的書上的。

  「好!好!」莫工極為高興,一聽這單位,東北光學所,專業!至於這位高總工怎麼知道那兒有這東西,還能肯定這東西自己能用上,那就不是自己能問的了。

  「另外一個問題,也是一個共性問題,是氦氖雷射器的問題,我們在你的理論基礎上進行過計算,由於穩頻需要,會造成反向模對的鏡像燒孔有重疊,這樣就會出現嚴重的模競爭。」

  說人話就是,為了得到更好的測量前置條件做的穩頻操作,會因為正反兩束雷射之間的相互作用,導致雷射功率(光強)調諧結果嚴重劣化,影響測量。

  總之就是,不幹這個事情,測不準,幹了這個事情,還是測不準,就很難辦。

  對於高振東來說,這個問題不大,有解決方案:「用同位素,氦氖雷射器中的氖氣,用氖20和氖22的1:1混合氣。」

  同位素?莫工的眼睛一下子就亮了起來,還能這麼搞?

  顧不得高振東當面,他和同事兩人馬上拿出紙筆,在紙上寫寫算算起來。

  要說原研所的同志,基本功那是真的紮實,算了一會兒,滿臉驚喜的抬起頭:「高總,你這個辦法絕了!混合氣的峰值增益避開了模對的都卜勒中心頻率,模競爭也被避開了!」

  計算表明,由於中子數的不同導致的原子量差別,繼而引發的一系列變化,最終用這種混合氣的結果,能避開上述缺陷,卻又不影響穩頻。

  莫工可以說是歡欣鼓舞,高總工這裡簡直就是寶庫,有問必答,有坑必填。

  「高總工,我們想來想去,覺得搞你提到的機械抖動偏頻原理的陀螺比較合適。」

  凡是採用有源諧振腔的雷射陀螺儀,為了克服頻率閉鎖問題,偏頻是必須的,而具體偏頻的方案,就五花八門了,莫工選擇的,正好是其中看起來最簡單的一種方案。

  但是,這只是看起來。

  高振東大概能猜到他的想法:「你的考慮,是因為機械抖動偏頻沒有活動光學部件,結構簡單,諧振腔內也沒有任何光學部件,製造相對容易,只需要控制機械抖動台把整個諧振腔抖起來就行,是吧?」

  這是個很有意思的事情,這個原理的雷射陀螺是最早實用的,而且性能看起來也曾經保持過領先。

  但是我們最早實用的雷射陀螺儀,走的卻是另外一條路,並且一直在走那條路,基本沒有搞機械抖動偏頻陀螺儀,至於為什麼,高振東估計,和加工技術與控制技術有關。

  這個東西原理聽起來簡單,但是具體說到要怎麼抖,那就成問題了。

  (本章完)