Che cos'è un giroscopio a fibra ottica?

Un giroscopio a fibra ottica è un dispositivo che misura il movimento rotatorio della piattaforma o dell'oggetto su cui si trova attraverso l'uso della tecnologia a fibra ottica. Questa piattaforma può essere qualsiasi cosa si muova, tra cui un'auto, una barca, un aereo o un veicolo spaziale. Un giroscopio a fibra ottica viene spesso utilizzato per la stabilizzazione e la navigazione.

Le uniche cose necessarie per costruire un giroscopio a fibra ottica sono la fibra ottica, una fonte di luce, uno splitter di fascio e un rivelatore. Innanzitutto la sorgente luminosa emette un raggio di luce a intervalli prestabiliti, che lo splitter divide in due fotoni separati. Quindi quei due raggi vengono inviati in direzioni opposte lungo la fibra ottica.

La lunghezza della fibra ottica varia in diversi giroscopi. In effetti, i giroscopi più grandi potrebbero avere 5 km di fibra ottica, strettamente arrotolati, sebbene la maggior parte sia molto più piccola. Il rilevatore registra quando arriva ogni fotone e calcola la differenza di tempo tra ciascuno.

Questo uso della tecnologia a fibre ottiche è spiegato dall'effetto Sagnac. Quando il giroscopio è perfettamente immobile, i due raggi di luce arrivano nello stesso momento. D'altra parte, quando il giroscopio ruota o si inclina, il viaggio di un fotone si accorcia. Misurando la differenza di tempo tra il ritorno di ciascun fotone, il giroscopio può determinare esattamente in che modo sta ruotando la piattaforma e quanto velocemente.

Un giroscopio può determinare molte informazioni sul suo movimento, quindi è estremamente utile come stabilizzatore. Un giroscopio a fibra ottica potrebbe essere utilizzato per stabilizzare le armi, come una pistola rotante in cima a un carro armato in movimento. Nelle navi di grandi dimensioni, viene spesso utilizzato per stabilizzare l'antenna satellitare in modo che le navi mantengano le comunicazioni radio, anche durante i mari agitati.

Un altro scopo di un giroscopio a fibra ottica è la navigazione. Quando si combinano un sistema di posizionamento globale (GPS) e un giroscopio a fibra ottica, il dispositivo risultante è noto come sistema di navigazione inerziale (INS). Un INS determina la posizione della piattaforma, la sua velocità e il suo orientamento. Tutto da automobili e monorotaie a barche e aerei può trarne vantaggio. Anche alcuni veicoli spaziali e satelliti portano un giroscopio per una navigazione precisa.

Rispetto ad altri tipi di giroscopi, il giroscopio a fibra ottica è più piccolo, più leggero e più resistente. È costituito principalmente da fibra ottica molto leggera; i giroscopi meccanici hanno diversi pezzi di metallo montati su un supporto. Una versione in fibra ottica dura più a lungo dei giroscopi sia meccanici che a gas perché non ha parti rotanti. Anche il tipo di giroscopio a fibre ottiche è molto preciso perché è in grado di rilevare variazioni di un grado all'ora.