Ein Fiber Optical Gyroscope (FOG) ist ein Präzisionssensor, der die Winkelgeschwindigkeit mithilfe der Interferenz von Licht anstelle von mechanischen Komponenten misst. Ingenieure verwenden optische Gyroskope typischerweise in der Luft- und Raumfahrt, in der Schifffahrt und in Navigationssystemen, wo hohe Zuverlässigkeit und Genauigkeit unerlässlich sind.
Im Gegensatz zu traditionellen Gyroskopen mit rotierender Masse enthalten optische Gyroskope keine beweglichen Teile, was ihre Haltbarkeit und Beständigkeit gegen Vibrationen und Stöße verbessert.
Ein optisches Gyroskop arbeitet nach dem Sagnac-Effekt. Dieser Effekt verursacht eine Phasenverschiebung, wenn sich das System dreht. Das System teilt einen Lichtstrahl in zwei Teile auf. Ein Strahl bewegt sich im Uhrzeigersinn, der andere gegen den Uhrzeigersinn. Beide Strahlen bewegen sich durch eine geschlossene optische Faser oder einen Resonanzhohlraum. Die Drehung verursacht einen Unterschied in der Laufzeit zwischen den Strahlen. Dieser Unterschied erzeugt eine messbare Phasenverschiebung. Das System verwendet diese Verschiebung, um die Drehgeschwindigkeit zu berechnen.
Wenn sich das System nicht bewegt, kehren beide Strahlen gleichzeitig zum Detektor zurück und interferieren konstruktiv. Wenn sich das System jedoch dreht, legt ein Strahl einen etwas längeren Weg zurück als der andere, wodurch eine messbare Phasendifferenz entsteht. Das Gyroskop wandelt diese Phasenverschiebung in einen präzisen Winkelgeschwindigkeit-Messwert um.
Es gibt zwei Haupttypen von optischen Gyroskopen: das Ring Laser Gyroscope (RLG) und das Fiber Optic Gyroscope (FOG). RLGs verwenden Laserstrahlen innerhalb eines dreieckigen oder quadratischen Hohlraums aus Spiegeln, während FOGs Licht durch lange Spulen aus optischen Fasern leiten. FOGs sind tendenziell kleiner, leichter und robuster, was sie ideal für mobile oder platzbeschränkte Plattformen macht.
Diese Sensoren spielen eine Schlüsselrolle in inertialen Navigationssystemen, wo sie helfen, Position, Kurs und Orientierung zu bestimmen, ohne auf externe Referenzen wie GPS angewiesen zu sein. Ihre Fähigkeit, in GNSS-verweigernden oder rauen Umgebungen zu funktionieren, macht sie unverzichtbar in der Verteidigung, in der Luft- und Raumfahrt, in autonomen Fahrzeugen und in der Unterwassernavigation.
FOG – Faseroptisches Gyroskop
