ВИРТУАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ ОБРАТНОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА В КОЛЬЦЕВЫХ ЛАЗЕРАХ

В статье рассмотрено моделирование обратного рассеяния света в кольцевых лазерах. Показано, что обратное рассеяние является основным источником погрешностей лазерного гироскопа. Дано математическое описание процессов обратного рассеяния, основанное на определении комплексных коэффициентов связи встречных волн в кольцевом лазере. Предлагается представление комплексных коэффициентов связи в виде векторных диаграмм. Сделан вывод, что наиболее удобными для пользователей являются виртуальные модели, которые создаются в средах графического программирования. Эти модели объединяют информацию, содержащуюся в математических моделях и в векторных диаграммах. При помощи компьютерной анимации отображено изменение фаз комплексных коэффициентов связи встречных волн во время работы кольцевого лазера. Результаты моделирования представлены в различных текстовых и графических формах. Описаны результаты моделирования обратного рассеяния при перестройке лазера на генерацию различных мод, при температурном воздействии и при противофазном ходе пьезоэлектрических корректоров. Созданные виртуальные модели предназначены для разработчиков измерительных систем, используемых на производстве кольцевых лазеров и лазерных гироскопов. Полученные результаты позволяют оценить пороги захвата и измерительные сигналы, разработать алгоритмы и программные модули обработки данных для измерительных систем.

кольцевой лазер, обратное рассеяние света, порог захвата, виртуальная модель, математическая модель, векторная диаграмма

1. Aronowitz F. Fundamentals of the Ring Laser Gyro. Optical Gyros and their Application. RTO AGARDograph 339, 1999. P. 3-1 to 3-45.

2. Wilkinson J. R. Ring Lasers // Progress Quantum Electronics. 1987. № 11. P. 1-103.

3. Панов М.Ф., Соломонов А.В., Филатов Ю.В. Физические основы интегральной оптики. М.: Издательский центр «Академия», 2010. 432 с.

4. Krenz G., Bux S. I., Slama S., Zimmerman C., Courteille P.W. Controlling mode locking in optical ring cavities // Appl. Phys. B. 2007. V. 87. P. 643-647.

5. Судаков В.Ф. Асимптотический метод построения динамической частотной характеристики лазерного гироскопа // Квантовая электроника. 2016. Т. 46(10). С. 675-682.

6. Федоров А.Е., Зборовский В.А., Рекунов Д.А., Курылев А.Н. Цифровой лазерный гироскоп с системой минимизации зоны захвата // Материалы XXIV Санкт-Петербургской междунар. конф. по интегрированным навигационным системам. СПб.: ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2017. С. 349-355.

7. Zhenfang Fan, Hui Luo, Guangfeng Lu, Shaomin Hu. Online effective backscattering estimation for ring laser gyro // Chinese Optics Lett. 2012. № 10(5). P. 051404-1-051404-3.

8. Nasibov H., Mamedbeili I., Riza D., Balaban E., Hacizade F. High-precision measurements of reflectance, transmittance, and scattering at 632.8 nm // Proc. of SPIE. 2016. V. 8433. P. 843313-1-843313-8.

9. Mazule L., Liukaityte S., Eckardt R. C., Melninkaitis A., Balachninaite O., Sirutkaitis V. A system for measuring surface roughness by total integrated scattering // J. Phys. D: Appl. Phys. 2011. V. 44. P. 1-9.

10. Ефремов А.А., Сорокин C.C., Зенков C.M. Модельно-ориентированное проектирование - международный стандарт инженерных разработок [Электронный ресурс]. URL: https://matlab.ru/upload/resources/EDU Conf/pp 40-43 Sorokin.pdf (дата обращения: 04.05.2018).

11. Conway J., Watts St. A Software Engineering Approach to LabVIEW. Prentice Hall PTR, 2003. 222 p.

12. Бессонов А.С., Макеев А.П., Петрухин Е.А. Измерения комплексных коэффициентов связи в кольцевом резонаторе лазерного гироскопа // Квантовая электроника. 2017. Т. 47(7). С. 675-682.

13. Петрухин Е.А. Прогнозирование порога захвата в кольцевом резонаторе лазерного гироскопа // Материалы XXIII Санкт-Петербургской междунар. конф. по интегрированным навигационным системам. СПб.: ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2016. С. 83-88.

14. Азарова В.В., Голяев Ю.Д., Савельев И.И. Зеемановские лазерные гироскопы Квантовая электроника. 2015. Т. 45 (2). С. 171-179.

15. Баран Е.Д. LabVIEW FPGA. Реконфигурируемые, измерительные и управляющие системы. М.: ДМК Пресс, 2009. 448 с.