四合院：我边做科研边吃瓜 第474章 仿佛很简单，实际很麻烦

( ) “莫工，你们最终选用的是He-Ne激光器？”虽然这个答案不出高振东所料，毕竟氦氖激光器在这个事情上面的优点很多，但是高振东还是为他们的技术敏感性称了声好。

他们可不是自己，开着挂的，氦氖激光器这个时候也还没有诞生，他们是硬生生通过对于物质特性的分析，做出的这个选择。

“是的，高总，我们是这样考虑的，氦气比热容低有利于散热，而氖气能级高，同时氦原子与氖原子的碰撞，能够有效提升激光的激发效率，这些都对提高激光功率有好处，从你给的原理上分析，对于提高精度和灵敏度是有好处的。”原研所的同志道。

高振东点点头：“嗯，而且这两个东西的密度低，是有利于降低激光陀螺的惯性误差。而且这是个气体激光器，这对于激光器的布置是有好处的。”

莫工两人摸摸脑袋，佩服，自己还在原理上打转，高总已经直接想到对于成果实体的影响了：“啊，明白了，这个我们还真没想到。”

高振东对他们的选择，更感兴趣的是他们到底想选哪一条路。

“那对于激光陀螺具体方案的选择，你们偏向于哪一种？”

原理上，高振东给了好几种方案，但是和光纤有关的一种都没提，现在没有光纤，而且这种应用对于光纤的单模和偏振都有很高的要求，哪怕有了光纤，短时间也达不到能满足这种要求的程度。

“我们还是想搞有源环形谐振腔，但是具体用哪一种方案，现在还难以抉择。”莫工他们想得很多也很深。

“说说看。”

“高总工，根据你给的理论，我们进行了计算，果然如你所说，环形双光束干涉陀螺仪的干涉条纹变化过于微弱，实际上很难应用。”

实际上这个原理倒不是不能用，但是它的使用，必须以光纤器件为前提，因为它的测量灵敏度，是基于被环形光路围起来的面积的，对于干涉陀螺仪来说，这个面积要求还很大。

“我们用1平米闭环面积，633nm波长，仿真测量地球自转速度，计算结果标明，在15度/小时的转速时，其干涉条纹位移仅有1μm多点，实在是很难在系统里判读，不具备使用意义。”

地球自转速度说起来还是比较慢的，但是又不是特别的慢，所以这个灵敏度要说够用，实在是远远说不上。

而且1平方米的闭环面积，在没有光纤组成多圈光路之前，这个面积实在是太大了，基本上意味着该光路尺寸长宽不会小于1米*1米，没有几样装备能装得下这个玩意。

“嗯，环形激光干涉仪现在条件还不成熟，还没达到应用条件。”高振东点点头表示同意。

莫工却对他的话感到很好奇，这个灵敏度，基本上就意味着彻底告别实际工程应用了，而高总工却只是说条件不成熟，而没有判死刑？

也许大佬的想法总是与众不同吧，莫工没有停下来问，而是继续汇报自己的想法。

“至于环形无源谐振腔，我们总觉得高不成低不就，最麻烦的环形谐振腔得搞，但是又因为无源的特性，精度和可靠性等性能都不大好，属于是好处没捞着，坏处全占了。”

环形无源谐振腔，就是在一个光学谐振腔（特定结构和尺寸的环形光路）里注入正反两束激光，然后通过检测两束激光在转动状态下的振荡频差，就能得到转动的情况。

高振东笑了，莫工这个比喻，还真就是一点儿不差。

环形无源谐振腔的精度取决于空腔带宽和峰值光强，在空腔带宽确定的情况下，“无源”这个特性就大大的拖了其后腿，虽然无源不会带来与有源增益有关的误差，但是在实际应用上，这个好处完全显现不出来，被抵消得干干净净。

和环形双光束干涉仪一样，无源谐振腔结构的激光陀螺仪，同样是技术条件还不成熟，这东西，也得等光纤技术的发展。

高振东再次点点头：“嗯，你的分析没错，这东西，也不成熟。”

怎么还是不成熟？看来在大佬眼里，就没有不好的技术，只有不成熟的技术。

还没等莫工说话，高振东道：“既然想搞有源谐振腔，那说说你们的想法和困难。”

有源谐振腔的基本原理和无源的是一样的，最大的不同，就是在光路中插入了一个氦氖激光增益管，这个激光管起到发射激光和增益激光的作用，能有效提升光强。

这也是为什么要选用氦氖激光器的原因，这是个透明的气体激光器，相比于固体激光器，对于光路的改变要小得多，更容易设计谐振腔结构。

而增益管这一点改变，就为激光陀螺仪带来了非常大的改善，哪怕因此引入了增益方面的误差，还有频差闭锁效应等坏处，但是综合下来，实际上依然是大大提升了测量的精度。

然而，这一切的背后，代价什么？

“首要问题，是光学谐振腔的材料。这个问题不论是走哪条路，都避不过去。”

光学谐振腔，不是拿玻璃板子围起来抽个真空就可以的。这里的谐振腔，与激光器的谐振腔是有区别的，是指整个激光陀螺的环形光路。

而莫工抠脑袋的第一件事情就是，拿什么来造这个谐振腔？

高振东一听反而笑了，这个事情吧，还真就巧了，他恰好知道一个能用来造光学谐振腔的材料，而且正好有人在做。

“这个你不用担心，我帮你解决。”

“谐振腔材料的特性方面……啊？！”莫工还在说材料的事情，没想到被高振东一下子把话全捏回去了。

嗯？这就解决了？好歹让我把话说完吧？你知道我要什么？莫工有一种言犹未尽的强烈不适感。

不过想想这位本来就是搞材料的，就连他搞的第一台激光器，某种程度上来说也是材料的胜利，那放心了。

“那太好了，是什么材料？”莫工对此有强烈的好奇心。

“你回头去找东北光学所，就说是我要你去的。他们在搞一种叫熔石英的材料，你找他们要，并且把你的要求告诉他们，请他们配合你做相应的调整。”

熔石英能做光学谐振腔，这话是明明白白写在激光陀螺仪的书上的。

“好！好！”莫工极为高兴，一听这单位，东北光学所，专业！至于这位高总工怎么知道那儿有这东西，还能肯定这东西自己能用上，那就不是自己能问的了。

“另外一个问题，也是一个共性问题，是氦氖激光器的问题，我们在你的理论基础上进行过计算，由于稳频需要，会造成反向模对的镜像烧孔有重叠，这样就会出现严重的模竞争。”

说人话就是，为了得到更好的测量前置条件做的稳频操作，会因为正反两束激光之间的相互作用，导致激光功率（光强）调谐结果严重劣化，影响测量。

总之就是，不干这个事情，测不准，干了这个事情，还是测不准，就很难办。

对于高振东来说，这个问题不大，有解决方案：“用同位素，氦氖激光器中的氖气，用氖20和氖22的1:1混合气。”

同位素？莫工的眼睛一下子就亮了起来，还能这么搞？

顾不得高振东当面，他和同事两人马上拿出纸笔，在纸上写写算算起来。

要说原研所的同志，基本功那是真的扎实，算了一会儿，满脸惊喜的抬起头：“高总，你这个办法绝了！混合气的峰值增益避开了模对的多普勒中心频率，模竞争也被避开了！”

计算表明，由于中子数的不同导致的原子量差别，继而引发的一系列变化，最终用这种混合气的结果，能避开上述缺陷，却又不影响稳频。

莫工可以说是欢欣鼓舞，高总工这里简直就是宝库，有问必答，有坑必填。

“高总工，我们想来想去，觉得搞你提到的机械抖动偏频原理的陀螺比较合适。”

凡是采用有源谐振腔的激光陀螺仪，为了克服频率闭锁问题，偏频是必须的，而具体偏频的方案，就五花八门了，莫工选择的，正好是其中看起来最简单的一种方案。

但是，这只是看起来。

高振东大概能猜到他的想法：“你的考虑，是因为机械抖动偏频没有活动光学部件，结构简单，谐振腔内也没有任何光学部件，制造相对容易，只需要控制机械抖动台把整个谐振腔抖起来就行，是吧？”

这是个很有意思的事情，这个原理的激光陀螺是最早实用的，而且性能看起来也曾经保持过领先。

但是我们最早实用的激光陀螺仪，走的却是另外一条路，并且一直在走那条路，基本没有搞机械抖动偏频陀螺仪，至于为什么，高振东估计，和加工技术与控制技术有关。

这个东西原理听起来简单，但是具体说到要怎么抖，那就成问题了。