四合院：我邊做科研邊吃瓜 第474章 仿佛很簡(jiǎn)單,實(shí)際很麻煩

“莫工，你們最終選用的是HeNe激光器？”雖然這個(gè)答案不出高振東所料，畢竟氦氖激光器在這個(gè)事情上面的優(yōu)點(diǎn)很多，但是高振東還是為他們的技術(shù)敏感性稱了聲好。

他們可不是自己，開(kāi)著掛的，氦氖激光器這個(gè)時(shí)候也還沒(méi)有誕生，他們是硬生生通過(guò)對(duì)于物質(zhì)特性的分析，做出的這個(gè)選擇。

“是的，高總，我們是這樣考慮的，氦氣比熱容低有利于散熱，而氖氣能級(jí)高，同時(shí)氦原子與氖原子的碰撞，能夠有效提升激光的激發(fā)效率，這些都對(duì)提高激光功率有好處，從你給的原理上分析，對(duì)于提高精度和靈敏度是有好處的。”原研所的同志道。

高振東點(diǎn)點(diǎn)頭：“嗯，而且這兩個(gè)東西的密度低，是有利于降低激光陀螺的慣性誤差。而且這是個(gè)氣體激光器，這對(duì)于激光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(zhuǎn)，高總已經(jīng)直接想到對(duì)于成果實(shí)體的影響了：“啊，明白了，這個(gè)我們還真沒(méi)想到。”

高振東對(duì)他們的選擇，更感興趣的是他們到底想選哪一條路。

“那對(duì)于激光陀螺具體方案的選擇，你們偏向于哪一種？”

原理上，高振東給了好幾種方案，但是和光纖有關(guān)的一種都沒(méi)提，現(xiàn)在沒(méi)有光纖，而且這種應(yīng)用對(duì)于光纖的單模和偏振都有很高的要求，哪怕有了光纖，短時(shí)間也達(dá)不到能滿足這種要求的程度。

“我們還是想搞有源環(huán)形諧振腔，但是具體用哪一種方案，現(xiàn)在還難以抉擇。”莫工他們想得很多也很深。

“說(shuō)說(shuō)看。”

“高總工，根據(jù)你給的理論，我們進(jìn)行了計(jì)算，果然如你所說(shuō)，環(huán)形雙光束干涉陀螺儀的干涉條紋變化過(guò)于微弱，實(shí)際上很難應(yīng)用。”

實(shí)際上這個(gè)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?yàn)樗臏y(cè)量靈敏度，是基于被環(huán)形光路圍起來(lái)的面積的，對(duì)于干涉陀螺儀來(lái)說(shuō)，這個(gè)面積要求還很大。

“我們用1平米閉環(huán)面積，633nm波長(zhǎng)，仿真測(cè)量地球自轉(zhuǎn)速度，計(jì)算結(jié)果標(biāo)明，在15度/小時(shí)的轉(zhuǎn)速時(shí)，其干涉條紋位移僅有1μm多點(diǎn)，實(shí)在是很難在系統(tǒng)里判讀，不具備使用意義。”

地球自轉(zhuǎn)速度說(shuō)起來(lái)還是比較慢的，但是又不是特別的慢，所以這個(gè)靈敏度要說(shuō)夠用，實(shí)在是遠(yuǎn)遠(yuǎn)說(shuō)不上。

而且1平方米的閉環(huán)面積，在沒(méi)有光纖組成多圈光路之前，這個(gè)面積實(shí)在是太大了，基本上意味著該光路尺寸長(zhǎng)寬不會(huì)小于1米1米，沒(méi)有幾樣裝備能裝得下這個(gè)玩意。

“嗯，環(huán)形激光干涉儀現(xiàn)在條件還不成熟，還沒(méi)達(dá)到應(yīng)用條件。”高振東點(diǎn)點(diǎn)頭表示同意。

莫工卻對(duì)他的話感到很好奇，這個(gè)靈敏度，基本上就意味著徹底告別實(shí)際工程應(yīng)用了，而高總工卻只是說(shuō)條件不成熟，而沒(méi)有判死刑？

也許大佬的想法總是與眾不同吧，莫工沒(méi)有停下來(lái)問(wèn)，而是繼續(xù)匯報(bào)自己的想法。

“至于環(huán)形無(wú)源諧振腔，我們總覺(jué)得高不成低不就，最麻煩的環(huán)形諧振腔得搞，但是又因?yàn)闊o(wú)源的特性，精度和可靠性等性能都不大好，屬于是好處沒(méi)撈著，壞處全占了。”

環(huán)形無(wú)源諧振腔，就是在一個(gè)光學(xué)諧振腔（特定結(jié)構(gòu)和尺寸的環(huán)形光路）里注入正反兩束激光，然后通過(guò)檢測(cè)兩束激光在轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下的振蕩頻差，就能得到轉(zhuǎn)動(dòng)的情況。

高振東笑了，莫工這個(gè)比喻，還真就是一點(diǎn)兒不差。

環(huán)形無(wú)源諧振腔的精度取決于空腔帶寬和峰值光強(qiáng)，在空腔帶寬確定的情況下，“無(wú)源”這個(gè)特性就大大的拖了其后腿，雖然無(wú)源不會(huì)帶來(lái)與有源增益有關(guān)的誤差，但是在實(shí)際應(yīng)用上，這個(gè)好處完全顯現(xiàn)不出來(lái)，被抵消得干干凈凈。

和環(huán)形雙光束干涉儀一樣，無(wú)源諧振腔結(jié)構(gòu)的激光陀螺儀，同樣是技術(shù)條件還不成熟，這東西，也得等光纖技術(shù)的發(fā)展。

高振東再次點(diǎn)點(diǎn)頭：“嗯，你的分析沒(méi)錯(cuò)，這東西，也不成熟。”

怎么還是不成熟？看來(lái)在大佬眼里，就沒(méi)有不好的技術(shù)，只有不成熟的技術(shù)。

還沒(méi)等莫工說(shuō)話，高振東道：“既然想搞有源諧振腔，那說(shuō)說(shuō)你們的想法和困難。”

有源諧振腔的基本原理和無(wú)源的是一樣的，最大的不同，就是在光路中插入了一個(gè)氦氖激光增益管，這個(gè)激光管起到發(fā)射激光和增益激光的作用，能有效提升光強(qiáng)。

這也是為什么要選用氦氖激光器的原因，這是個(gè)透明的氣體激光器，相比于固體激光器，對(duì)于光路的改變要小得多，更容易設(shè)計(jì)諧振腔結(jié)構(gòu)。

而增益管這一點(diǎn)改變，就為激光陀螺儀帶來(lái)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(yīng)等壞處，但是綜合下來(lái)，實(shí)際上依然是大大提升了測(cè)量的精度。

然而，這一切的背后，代價(jià)什么？

“首要問(wèn)題，是光學(xué)諧振腔的材料。這個(gè)問(wèn)題不論是走哪條路，都避不過(guò)去。”

光學(xué)諧振腔，不是拿玻璃板子圍起來(lái)抽個(gè)真空就可以的。這里的諧振腔，與激光器的諧振腔是有區(qū)別的，是指整個(gè)激光陀螺的環(huán)形光路。

而莫工摳腦袋的第一件事情就是，拿什么來(lái)造這個(gè)諧振腔？

高振東一聽(tīng)反而笑了，這個(gè)事情吧，還真就巧了，他恰好知道一個(gè)能用來(lái)造光學(xué)諧振腔的材料，而且正好有人在做。

“這個(gè)你不用擔(dān)心，我?guī)湍憬鉀Q。”

“諧振腔材料的特性方面……啊？！”莫工還在說(shuō)材料的事情，沒(méi)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(shuō)完吧？你知道我要什么？莫工有一種言猶未盡的強(qiáng)烈不適感。

不過(guò)想想這位本來(lái)就是搞材料的，就連他搞的第一臺(tái)激光器，某種程度上來(lái)說(shuō)也是材料的勝利，那放心了。

“那太好了，是什么材料？”莫工對(duì)此有強(qiáng)烈的好奇心。

“你回頭去找東北光學(xué)所，就說(shuō)是我要你去的。他們?cè)诟阋环N叫熔石英的材料，你找他們要，并且把你的要求告訴他們，請(qǐng)他們配合你做相應(yīng)的調(diào)整。”

熔石英能做光學(xué)諧振腔，這話是明明白白寫(xiě)在激光陀螺儀的書(shū)上的。

“好！好！”莫工極為高興，一聽(tīng)這單位，東北光學(xué)所，專業(yè)！至于這位高總工怎么知道那兒有這東西，還能肯定這東西自己能用上，那就不是自己能問(wèn)的了。

“另外一個(gè)問(wèn)題，也是一個(gè)共性問(wèn)題，是氦氖激光器的問(wèn)題，我們?cè)谀愕睦碚摶A(chǔ)上進(jìn)行過(guò)計(jì)算，由于穩(wěn)頻需要，會(huì)造成反向模對(duì)的鏡像燒孔有重疊，這樣就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的模競(jìng)爭(zhēng)。”

說(shuō)人話就是，為了得到更好的測(cè)量前置條件做的穩(wěn)頻操作，會(huì)因?yàn)檎磧墒す庵g的相互作用，導(dǎo)致激光功率（光強(qiáng)）調(diào)諧結(jié)果嚴(yán)重劣化，影響測(cè)量。

總之就是，不干這個(gè)事情，測(cè)不準(zhǔn)，干了這個(gè)事情，還是測(cè)不準(zhǔn)，就很難辦。

對(duì)于高振東來(lái)說(shuō)，這個(gè)問(wèn)題不大，有解決方案：“用同位素，氦氖激光器中的氖氣，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(lái)，還能這么搞？

顧不得高振東當(dāng)面，他和同事兩人馬上拿出紙筆，在紙上寫(xiě)寫(xiě)算算起來(lái)。

要說(shuō)原研所的同志，基本功那是真的扎實(shí)，算了一會(huì)兒，滿臉驚喜的抬起頭：“高總，你這個(gè)辦法絕了！混合氣的峰值增益避開(kāi)了模對(duì)的多普勒中心頻率，模競(jìng)爭(zhēng)也被避開(kāi)了！”

計(jì)算表明，由于中子數(shù)的不同導(dǎo)致的原子量差別，繼而引發(fā)的一系列變化，最終用這種混合氣的結(jié)果，能避開(kāi)上述缺陷，卻又不影響穩(wěn)頻。

莫工可以說(shuō)是歡欣鼓舞，高總工這里簡(jiǎn)直就是寶庫(kù)，有問(wèn)必答，有坑必填。

“高總工，我們想來(lái)想去，覺(jué)得搞你提到的機(jī)械抖動(dòng)偏頻原理的陀螺比較合適。”

凡是采用有源諧振腔的激光陀螺儀，為了克服頻率閉鎖問(wèn)題，偏頻是必須的，而具體偏頻的方案，就五花八門(mén)了，莫工選擇的，正好是其中看起來(lái)最簡(jiǎn)單的一種方案。

但是，這只是看起來(lái)。

高振東大概能猜到他的想法：“你的考慮，是因?yàn)闄C(jī)械抖動(dòng)偏頻沒(méi)有活動(dòng)光學(xué)部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，諧振腔內(nèi)也沒(méi)有任何光學(xué)部件，制造相對(duì)容易，只需要控制機(jī)械抖動(dòng)臺(tái)把整個(gè)諧振腔抖起來(lái)就行，是吧？”

這是個(gè)很有意思的事情，這個(gè)原理的激光陀螺是最早實(shí)用的，而且性能看起來(lái)也曾經(jīng)保持過(guò)領(lǐng)先。

但是我們最早實(shí)用的激光陀螺儀，走的卻是另外一條路，并且一直在走那條路，基本沒(méi)有搞機(jī)械抖動(dòng)偏頻陀螺儀，至于為什么，高振東估計(jì)，和加工技術(shù)與控制技術(shù)有關(guān)。

這個(gè)東西原理聽(tīng)起來(lái)簡(jiǎn)單，但是具體說(shuō)到要怎么抖，那就成問(wèn)題了。