聽了高振東的話,莫工連連點頭:“對,光學器件是個大麻煩。這個光學器件極簡,只需要有個合適的抖動臺就可以了。從原理上來看,也沒有什麼大缺陷,一些缺點也是可以進行規避的。雖然每次抖動都要經過閉鎖區,但是總體算下來,閉鎖區的誤差是可以接受的。”
閉鎖區,簡單說就是因爲某些原因,在某一振盪頻率下,輸出消失了,而各種偏頻就是爲了解決這個問題。
抖動偏頻的效果,就是通過光學腔本身的抖動,最終得到填補這一閉鎖區輸出的效果,不過在閉鎖區這一段,其實際輸出和理想狀態下有一定偏差,而且這個偏差是無法消除的原理性偏差,只是這個偏差可以處理到能夠接受的程度。
機械抖動偏頻作爲最早實用的激光陀螺儀類型,自然是有他的好處的,從能看到的地方來看,以現有環境和需求來評價的話,基本上全是好處。
高振東沒有說太多,而是繼續問道:“說說你對其他幾種方案的看法。”
這是方案比選的必經之路,選一個方案,必須說出它的好,同時還要說出不選其它方案的理由,莫工對此也是非常熟悉。
“磁鏡偏頻的方案,看起來也簡單,而且優質係數好,但是有個問題是,磁鏡的製造實在是太麻煩了。”
材料問題,這是永遠困擾科研人員的一個長期性矛盾。
磁鏡是利用克爾磁光效應,在反光磁光材料上施加磁場,達到偏頻目的,而且這個磁場並不需要太大,就比較容易實現,而且是比較容易控制的。
看起來磁鏡偏頻哪兒哪兒都好,但高振東知道,莫工也知道,這個東西有一個問題:用什麼做合適的磁鏡?
莫工只知道沒有合適的材料做磁鏡,而高振東知道的東西,比他要更多、更深。
激光陀螺投入實用的磁鏡材料,總體上有兩種,一種是金屬磁鏡,一種是石榴石磁鏡。
但是金屬磁鏡性能差,偏頻量和反光率之間會形成一對結構性矛盾,大概就是x和1-x之間的關係,這就很難繃了,在要求高的時候,這兩個性能之間甚至根本無法求得平衡。
也不是不能用,但是沒前途,比現有陀螺儀優勢不大,甚至在我們的技術環境下,那真是雪上加霜,大概率總體還不如機械陀螺儀。
石榴石磁鏡如果處理得好,那就比金屬磁鏡要強太多了,偏頻量和反光率之間沒啥太直接的聯繫。但是石榴石磁鏡有一個問題:暫時造不出來!
造這個東西,需要用到等溫液相外延技術,在這個時候考慮這個事情,略微超前。
見高振東只是點點頭,沒有說什麼,莫工繼續說自己的想法。
說實話,說到這裡,莫工已經是非常佩服和慶幸,有高振東。
別看他把所有的方案說得頭頭是道,各種理論分析算得精熟,但實際上,這些東西,全部來自高振東上次給他們的那100多頁材料,包括這些方案,都是寫在上面了的。
要沒有這個,啥都別說了,現在估計還連理論都基本爲0,完全空白,連從何着手都不知道呢。
高振東前世,我們到80年代才搞出來激光陀螺,不是沒有原因的。
“四頻差動激光陀螺主要就在於系統太複雜了,同時讀出用的合光系統也比機械抖動的要複雜得多,後期處理電路里面,需要同時處理兩個陀螺的數據,也複雜。”
四頻差動和機械抖動就不一樣了,這東西實際上在一個陀螺裡面是兩個正交圓偏振的左右旋陀螺信號,簡單說,看作是一對某種特徵參數相反的陀螺。
作爲雙陀螺,它解決閉鎖區的手段與機械抖動是不一樣的,機械抖動是填補,而它是避開,將左右旋陀螺的偏頻點都遠遠的拉離閉鎖區,然後通過兩個陀螺的輸出差值來判斷轉動狀態。
這樣,就不用考慮閉鎖區的誤差問題了,相應的,代價也不小,會引入新的誤差項,而且那光路之複雜,遠遠超出機械抖動偏頻陀螺。
如果說最簡單的機械抖動偏頻陀螺,其光學諧振腔部分只需要三個基本不動的光學器件的話,那四頻差動在可實現的條件下,最少需要六個。
之所以說是基本不動,是因爲兩者都需要壓電器件精確調整最佳腔長等參數,機械抖動需要一個,四頻差動需要兩個。
器件的增加,對系統帶來的麻煩,可不是簡單的倍數關係,而且腔內元件還會帶來反向散射和損耗。
所以四頻差動有一種讓人望而生畏的美感,每個人看見它,大概的心理歷程是這樣式兒的。
這東西能避開閉鎖區?哦喲,好,這個好!。
什麼?這麼複雜?影響參數這麼多?算了算了,惹不起惹不起。
但有意思的是,我們第一個激光陀螺,就是這個!
而且還繼續搞下去了。
是不是讓人難以想象?
具體是在80年代初開始出現的,說實話,我們80年代的技術水平比之60年代中期和末期,真提高了多少?懂的都懂。
爲什麼機械抖動那時候都沒搞,搞的反而是這個四頻差動,這就有意思了。
別人怎麼想高振東不知道,但在他自己看來,在環形激光陀螺儀的多種方案裡,四頻差動陀螺儀是理論上的炫技之作,是純靠腦子硬生生把抹平短板的傾力之作。
它採用一力降十會的方式,巧妙的避開了當時我們的短板。
大部分人沒意識到一個問題就是,這個四頻差動,是不像磁鏡偏頻,它不需要高級的材料,也不像機械抖動偏頻,它對製造和控制沒有太高太特殊的要求,它的實現,純純的就是靠對理論的理解和反覆推敲,計算擬合,最終在複雜的理論森林中硬生生靠腦子,闖出一條路來。
嗯,缺陷可能就是比較費頭髮,需要對理論的刻苦鑽研和配套的計算能力,四頻差動在設計階段要匹配計算的東西,實在是太多了。
還有就是後期處理的時候,略顯麻煩,對於載具上的計算機有一定的要求。
恰好,我們的同志,刻苦鑽研是拉滿的,而計算能力這個東西,嘿嘿,說到這個,高振東可就不困了。
以60年代乃至幾十年後,對於我們來說,材料問題有多麻煩自然不用多說。
而製造也同樣,這可不是21世紀10年代之後,我們全工業體系齊全,要啥有啥。
1960年的我們,是要啥沒啥,往往一些看起來不起眼的小東西,實際上都是造不出來的,這種情況長期而普遍的存在於日後的世界各國。
拿一個段子舉例子就是,圓珠筆尖那顆珠子雖然已經成爲一個經典段子,但實際上大部分國家還真就造不出來,只是我們不在其中。它之所以成爲段子,不是它容易造,而是因爲編段子的敵人愚蠢和我們強大,僅此而已。
而這個四頻差動激光陀螺,就是我們的科研工作者,在那個條件極其有限的年代,傾盡全力交出來的答卷。
——“除了投降,他們什麼辦法都想過!”
雖然如此,高振東聽完莫工的想法,卻沒有要他們就此轉向四頻差動的想法,同志們的科研自由度還是要尊重和保證的,也許他們就有什麼辦法解決這個問題呢?
高振東自己又不是神仙,他判斷機械抖動有問題就一定會有問題?不一定,還是要先相信同志。
他點了點頭:“嗯,初步來說,你對於方案的選擇我基本同意,但是你們要做好調研,對機械抖動偏頻法需要的配套技術進行全面的掌握和理解,同時對於激光陀螺的相關理論做好深入的學習和研究,以防萬一。”
莫工聽出了他的言外之意:“高總工,你的意思是機械抖動可能會有問題?”
高振東也沒有故弄玄虛,點點頭:“嗯,我擔心的是我們的配套製造能力能否做好這個機械抖動臺。”
如果說單純控制還好說的話,抖動臺的製造和狀態採集就是高振東擔心的事情了,哪怕不控制,只是輸出固定的抖動參數,以當前的製造能力,能否如實的復現出所需的抖動狀態,也在兩可之間。
這和光刻機工件臺那種不計體積、不計重量,而且還不是全動態的系統不一樣,這東西對尺寸重量都有要求,還一直抖啊抖的沒個完。
經常做手工的人都知道,做大不容易,做小,那也是很困難的。
聽完高振東的解釋,莫工非常佩服:“高總工,你不愧是長期在應用一線摸爬滾打的人,這些方面,你比我們考慮得周全多了。我們一定按照你的要求,時刻注意這些方面。”
他也沒準備現在就放棄機械抖動偏頻技術轉向四頻差動,主要是這東西的好處實在是肉眼可見,太多了,壞處嘛,說實話,不走到那一步,那真是感受不到的,或者說感覺總是能解決的。