Laserkreisel

Stichpunkte

Allgemein
	der nicht linear
	Ein Laserkreisel ist ein Laser
	sondern mit drei oder mehr Spiegeln als Ring aufgebaut ist
	"Verbergen") 1 Prinzip 2 Theorie 3 Lockin-Effekt 4 Anwendungen 5 Weblink [Bearbeiten]
	Ein Laserkreisel ermöglicht es
	Drehbewegungen zu messen. Inhaltsverzeichnis showTocToggle("Anzeigen"
Prinzip
	sondern mit mehreren Spiegeln ringförmig aufgebaut ist
	Bild nicht gefunden Prinzip eines Laserkreisels Man baut einen Laserresonator
	der nicht wie meist üblich linear
	Dadurch erhält man zwei prinzipiell voneinander unabhängige Laserschwingungen mit entgegengesetzter Umlaufrichtung
	Durch den Sagnac-Effekt sind bei Rotation des kompletten Aufbaus die optischen Längen des Ringumfangs für beide Wellen leicht unterschiedlich
	Somit unterscheiden sich auch die Frequenzen bei der gleichen longitudinalen Lasermode minimal
	kann man die Differenzfrequenz als Schwebung beobachten
	Koppelt man beide Strahlen aus und lässt sie interferieren
	Je nach Drehrichtung wandern die Interferenzstreifen nach links oder rechts
	Dieser Effekt ist wesentlich besser messbar
	als die kleine Phasenverschiebung beim Sagnac-Interferometer und kann daher in der Messtechnik angewandt werden. [Bearbeiten]
Theorie
	also <math>nu_S = frac{lambda nu Delta}{l} = frac{c Delta}{l} = frac{4AOmega}{lambda l}<math> mit Fläche A
	Für die Differenzfrequenz <math>nu_S<math> gilt: <math>frac{nu_S}{nu} = frac{lambda Delta}{l}<math>
	Umfang l und Wellenlänge <math>lambda<math>
	Winkelgeschwindigkeit <math>Omega<math>
	siehe Sagnac-Interferometer. [Bearbeiten]
	Für die Berechnung der Phasenverschiebung <math>Delta<math>
Lockin-Effekt
	Leider tritt bei kleinen Drehraten ein fundamentales Problem auf
	der Lockin-Effekt
	sondern auch Streuung auf
	An jedem Spiegel treten nicht nur Reflexion und Transmission
	Ein kleiner Teil des Streulichts koppelt in die entgegengesetzte Umlaufrichtung ein
	Dadurch beeinflussen sich beide Laserschwingungen
	Dies führt dazu
	dass bei Drehraten unterhalb der Lockin-Schwelle beide Laserschwingungen exakt die gleiche Frequenz haben
	Bei höheren Drehraten ist die Differenzfrequenz immer noch kleiner
	als nach der obigen Theorie berechnet
	solange man nur Rotationsraten oberhalb der Lock-In-Schwelle messen möchte
	Prinzipiell wäre diese Nichtlinearität kein Problem
	Man könnte den Effekt herausrechnen
	Die Lock-In-Schwelle ist jedoch nicht konstant
	und die Streuung wird unter anderem von der Anzahl der Staubteilchen auf den Spiegeln beeinflusst
	Sie hängt von der Stärke der Streuung ab
	Außerdem interferieren die an den vier Spiegeln rückgestreuten Wellen miteinander
	Das führt
	zu Verstärkung oder Abschwächung
	je nach Phasenlage
	Dadurch ist die Rückstreuung und somit der Lock-In-Effekt extrem stark vom Abstand der Spiegel abhängig
	Sie müssen also sehr stabil und auf einer Grundplatte mit extrem kleiner thermischer Ausdehung aufgebaut sein
	Zusätzlich muss die Temperatur sehr gut konstant gehalten werden. [Bearbeiten]
Anwendungen
	Laserkreisel wurden in Flugzeugen als Navigationshilfe eingesetzt
	Sie werden jedoch zunehmend durch GPS-Empfänger verdrängt
	falls das GPS-System ausfallen sollte
	Lediglich in Militärflugzeugen haben sie noch eine Bedeutung als zusätzliche Sicherheit
	In der zivilen Luftfahrt begnügt man sich mit mechanischen Kreiselkompassen
	wird der komplette Laserkreisel mit konstanter Winkelgeschwindigkeit in Rotation versetzt
	Um den Lockin-Effekt zu umgehen
	Dadurch misst man auch bei ruhendem Flugzeug eine Rotation und befindet sich immer weit oberhalb der Lockin-Schwelle
	Ringlaser werden auch in der Geodäsie zur Messung der Rotationskomponente von Erdbeben und der kontinuierlichen Messung der Erdrotation eingesetzt
	Hier verwendet man einen ruhenden Ringlaser und bemüht sich durch aufwendige Klimatisierung die Lockin-Schwelle konstant zu halten. [Bearbeiten]
Weblink
	Laserkreisel bei der Fundamentalstation Wettzell (http://www.wettzell.ifag.de/) Siehe auch: Faserkreisel en:Ring laser gyroscope

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