[实用新型]激光陀螺抗辐照读出系统

说明书

技术领域

本实用新型属于激光陀螺航天适用性技术，具体涉及一种新型激光陀 螺抗辐照读出系统。

背景技术

激光陀螺因其所独有的启动快、抗冲击震动性能强、动态范围大、输 出带宽大以及可靠性高等优点，是捷联式惯性导航系统的理想元件。相对 于在航空、航海领域取得的广泛应用，激光陀螺在航天环境中成功应用的 实例并不多。相关研究结果表明，限制其航天应用的主要原因在于：航天 环境中的辐照强度远高于航空与航海环境。作为激光陀螺光信号的采集元 件，光电管的性能受辐照环境影响显著。当辐照达到一定剂量后，光电管 的性能将发生急剧下降，直接导致激光陀螺发生计数故障，造成陀螺失效。 正是由于上述缺点的存在，近年来，激光陀螺的抗辐照技术受到了国内外 的广泛关注。激光陀螺采用读出系统抗辐照改进方案后，可以降低激光陀 螺计数故障的发生几率，增强读出系统的抗辐照能力，从而提高激光陀螺 的航天环境适用性。

如图1，现有技术的激光陀螺读出装置通常由一只双光窗光电管与一个 合光棱镜构成。激光陀螺谐振腔内运行的顺、逆时针光经输出镜透射，并 由合光棱镜接收。顺、逆时针光在合光棱镜中经不同光路，在其内表面发 生多次折、反射后，在棱镜的出射表面上某点处重合，并形成干涉光斑。 将双光窗光电管固定于该出射点处接收上述干涉光信号。为确保激光陀螺 正确解调，其几何中心与该光斑中心重合，其光窗方向与干涉条纹方向一 致。为了保证完全接收陀螺输出的光功率以及装置体积最小化，使用的光 电管光敏面面积需要与上述干涉光斑面积等大。根据Sagnac效应，当陀螺 相对惯性空间发生转动时，干涉条纹将发生定向移动。因此，光电管通过 将单位时间内掠过其光敏面的条纹数转化为相应的电信号，通过后端的电 路处理，便可获得外界转速信息。

通常情况下，辐照将引起激光陀螺信号异常或对信号造成不利影响， 导致错误转速信息的产生并令传感器性能变差。根据空间辐照影响光电管 性能的作用机理，光电管对辐照噪声的敏感性大小取决于其光敏面尺寸： 光敏面尺寸越大，其敏感性越大，反之亦然。因此，较大的光敏面尺寸决 定了现有技术的激光陀螺读出装置特别容易受到辐射引起的噪声影响。

此外，利用球面镜反射的方式缩小陀螺输出的干涉光斑尺寸，从而达 到缩小光电管尺寸效果的方案实际效果并不好。因为光线经球面镜反射时 引入的相差很大，会导致陀螺输出光的干涉条纹信号光的对比度下降，导 致发生计数误差。

实用新型内容

本实用新型的解决的技术问题是：提供一种激光陀螺抗辐照读出系统 方案，在不额外引入相差的同时，降低读出系统对空间辐照的敏感度，增 强激光陀螺整体抗辐照性能，从而提高激光陀螺的航天环境适用性。

本实用新型的技术方案：一种激光陀螺抗辐照读出系统，其包括光电 管衬套、光电管、合光棱镜、菲涅尔透镜，其中，菲涅尔透镜的光滑面贴 合合光棱镜的出射面，合光棱镜设置在激光陀螺的拍频输出镜上，光电管 通过光电管衬套设置在菲涅尔透镜上，使得光电管光敏面正对菲涅尔透镜 刻蚀面，且菲涅尔几何中心与合光棱镜出射面的激光陀螺出射干涉光斑中 心重合。

所述菲涅尔透镜的刻蚀面尺寸应大于激光陀螺出射的干涉光斑。

所述菲涅尔透镜的刻蚀面小于光电管衬套孔径，其外围轮廓尺寸大于 光电管衬套的尺寸。

激光陀螺输出光斑的干涉条纹的方向与光电管光窗方向平行。

本实用新型的有益效果：在现有激光陀螺读出技术基础上，针对光电 管辐照敏感性特征受其光敏面尺寸大小影响的特点，本实用新型激光陀螺 抗辐照读出系统利用菲涅尔透镜对透射光束会聚能力强、附加相差小的特 点，在避免了附加相差引起干涉条纹扭曲，造成陀螺计数故障的同时，还 缩小了激光陀螺输出光的干涉光斑尺寸，减小了光电管的光敏面尺寸，从 而降低了激光陀螺读出系统的空间辐照敏感性，提高了激光陀螺的整体航 天环境适用性。

附图说明

图1是现有技术的激光陀螺读出系统结构示意图；

图2是本实用新型抗辐照读出系统结构示意图；

图3是图2的局部示意图；

图4是陀螺出射光斑在透镜后方的成像示意图，

其中，1-光电管，2-合光棱镜，3-拍频输出镜，4-全反射膜，5-菲涅尔棱镜， 6-光电管衬套。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细说明。