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)
「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)