Ein faseroptisches Gyroskop ist ein Gerät, das die Rotationsbewegung der Plattform oder des Objekts, auf dem es sich befindet, durch den Einsatz von faseroptischer Technologie misst. Diese Plattform kann alles sein, was sich bewegt, einschließlich eines Autos, Bootes, Flugzeugs oder Raumfahrzeugs. Ein faseroptisches Gyroskop wird am häufigsten zur Stabilisierung und Navigation verwendet.
Die einzigen Dinge, die für den Bau eines faseroptischen Kreisels erforderlich sind, sind ein Lichtwellenleiter, eine Lichtquelle, ein Strahlteiler und ein Detektor. Zunächst sendet die Lichtquelle in voreingestellten Abständen einen Lichtstrahl aus, den der Teiler in zwei separate Photonen aufteilt. Dann werden diese beiden Strahlen in entgegengesetzte Richtungen entlang der optischen Faser gesendet.
Die Länge des Lichtwellenleiters variiert bei verschiedenen Gyroskopen. Tatsächlich könnten die größten Gyroskope 3.1 km Glasfaserkabel haben, die eng gewickelt sind, obwohl die meisten viel kleiner sind. Der Detektor registriert, wann jedes Photon ankommt und berechnet die Zeitdifferenz zwischen jedem.
Dieser Einsatz von Glasfasertechnologie wird durch den Sagnac-Effekt erklärt. Wenn das Gyroskop vollkommen still steht, treffen die beiden Lichtstrahlen gleichzeitig ein. Andererseits, wenn sich das Gyroskop dreht oder kippt, wird die Reise eines Photons verkürzt. Durch die Messung der Zeitdifferenz zwischen den Rückkehr jedes Photons kann das Gyroskop genau bestimmen, in welche Richtung sich die Plattform dreht und wie schnell.
Ein Gyroskop kann viele Informationen über seine Bewegung ermitteln, daher ist es als Stabilisator äußerst nützlich. Ein faseroptisches Gyroskop könnte verwendet werden, um Waffen zu stabilisieren, beispielsweise eine rotierende Waffe auf einem sich bewegenden Panzer. Auf großen Schiffen wird es häufig verwendet, um die Satellitenantenne zu stabilisieren, damit die Schiffe auch bei rauer See den Funkverkehr aufrechterhalten.
Ein weiterer Zweck eines faseroptischen Gyroskops ist die Navigation. Wenn ein globales Positionierungssystem (GPS) und ein faseroptisches Gyroskop kombiniert werden, wird das resultierende Gerät als Trägheitsnavigationssystem (INS) bezeichnet. Ein INS bestimmt die Position der Plattform, ihre Geschwindigkeit und ihre Ausrichtung. Von Autos und Einschienenbahnen bis hin zu Booten und Flugzeugen kann alles profitieren. Sogar einige Raumfahrzeuge und Satelliten tragen ein Gyroskop für eine präzise Navigation.
Im Vergleich zu anderen Arten von Gyroskopen ist das faseroptische Gyroskop kleiner, leichter und langlebiger. Es besteht hauptsächlich aus sehr leichten Glasfasern; Bei mechanischen Gyroskopen sind mehrere Metallteile auf einem Ständer montiert. Eine faseroptische Version hält länger als sowohl mechanische als auch gasführende Gyroskope, da sie keine rotierenden Teile hat. Das faseroptische Gyroskop ist auch sehr präzise, da es in der Lage ist, Änderungen von nur einem Grad pro Stunde zu erkennen.