四合院：我边做科研边吃瓜 第363节

　　然而，这一切的背后，代价什么？

　　“首要问题，是光学谐振腔的材料。这个问题不论是走哪条路，都避不过去。”

　　光学谐振腔，不是拿玻璃板子围起来抽个真空就可以的。这里的谐振腔，与激光器的谐振腔是有区别的，是指整个激光陀螺的环形光路。

　　而莫工抠脑袋的第一件事情就是，拿什么来造这个谐振腔？

　　高振东一听反而笑了，这个事情吧，还真就巧了，他恰好知道一个能用来造光学谐振腔的材料，而且正好有人在做。

　　“这个你不用担心，我帮你解决。”

　　“谐振腔材料的特性方面……啊？！”莫工还在说材料的事情，没想到被高振东一下子把话全捏回去了。

　　嗯？这就解决了？好歹让我把话说完吧？你知道我要什么？莫工有一种言犹未尽的强烈不适感。

　　不过想想这位本来就是搞材料的，就连他搞的第一台激光器，某种程度上来说也是材料的胜利，那放心了。

　　“那太好了，是什么材料？”莫工对此有强烈的好奇心。

　　“你回头去找东北光学所，就说是我要你去的。他们在搞一种叫熔石英的材料，你找他们要，并且把你的要求告诉他们，请他们配合你做相应的调整。”

　　熔石英能做光学谐振腔，这话是明明白白写在激光陀螺仪的书上的。

　　“好！好！”莫工极为高兴，一听这单位，东北光学所，专业！至于这位高总工怎么知道那儿有这东西，还能肯定这东西自己能用上，那就不是自己能问的了。

　　“另外一个问题，也是一个共性问题，是氦氖激光器的问题，我们在你的理论基础上进行过计算，由于稳频需要，会造成反向模对的镜像烧孔有重叠，这样就会出现严重的模竞争。”

　　说人话就是，为了得到更好的测量前置条件做的稳频操作，会因为正反两束激光之间的相互作用，导致激光功率（光强）调谐结果严重劣化，影响测量。

　　总之就是，不干这个事情，测不准，干了这个事情，还是测不准，就很难办。

　　对于高振东来说，这个问题不大，有解决方案：“用同位素，氦氖激光器中的氖气，用氖20和氖22的1:1混合气。”

　　同位素？莫工的眼睛一下子就亮了起来，还能这么搞？

　　顾不得高振东当面，他和同事两人马上拿出纸笔，在纸上写写算算起来。

　　要说原研所的同志，基本功那是真的扎实，算了一会儿，满脸惊喜的抬起头：“高总，你这个办法绝了！混合气的峰值增益避开了模对的都卜勒中心频率，模竞争也被避开了！”

　　计算表明，由于中子数的不同导致的原子量差别，继而引发的一系列变化，最终用这种混合气的结果，能避开上述缺陷，却又不影响稳频。

　　莫工可以说是欢欣鼓舞，高总工这里简直就是宝库，有问必答，有坑必填。

　　“高总工，我们想来想去，觉得搞你提到的机械抖动偏频原理的陀螺比较合适。”

　　凡是采用有源谐振腔的激光陀螺仪，为了克服频率闭锁问题，偏频是必须的，而具体偏频的方案，就五花八门了，莫工选择的，正好是其中看起来最简单的一种方案。

　　但是，这只是看起来。

　　高振东大概能猜到他的想法：“你的考虑，是因为机械抖动偏频没有活动光学部件，结构简单，谐振腔内也没有任何光学部件，制造相对容易，只需要控制机械抖动台把整个谐振腔抖起来就行，是吧？”

　　这是个很有意思的事情，这个原理的激光陀螺是最早实用的，而且性能看起来也曾经保持过领先。

　　但是我们最早实用的激光陀螺仪，走的却是另外一条路，并且一直在走那条路，基本没有搞机械抖动偏频陀螺仪，至于为什么，高振东估计，和加工技术与控制技术有关。

　　这个东西原理听起来简单，但是具体说到要怎么抖，那就成问题了。

第478章 除了投降

　　听了高振东的话，莫工连连点头：“对，光学器件是个大麻烦。这个光学器件极简，只需要有个合适的抖动台就可以了。从原理上来看，也没有什么大缺陷，一些缺点也是可以进行规避的。虽然每次抖动都要经过闭锁区，但是总体算下来，闭锁区的误差是可以接受的。”

　　闭锁区，简单说就是因为某些原因，在某一振荡频率下，输出消失了，而各种偏频就是为了解决这个问题。

　　抖动偏频的效果，就是通过光学腔本身的抖动，最终得到填补这一闭锁区输出的效果，不过在闭锁区这一段，其实际输出和理想状态下有一定偏差，而且这个偏差是无法消除的原理性偏差，只是这个偏差可以处理到能够接受的程度。

　　机械抖动偏频作为最早实用的激光陀螺仪类型，自然是有他的好处的，从能看到的地方来看，以现有环境和需求来评价的话，基本上全是好处。

　　高振东没有说太多，而是继续问道：“说说你对其他几种方案的看法。”

　　这是方案比选的必经之路，选一个方案，必须说出它的好，同时还要说出不选其它方案的理由，莫工对此也是非常熟悉。

　　“磁镜偏频的方案，看起来也简单，而且优质系数好，但是有个问题是，磁镜的制造实在是太麻烦了。”

　　材料问题，这是永远困扰科研人员的一个长期性矛盾。

　　磁镜是利用克尔磁光效应，在反光磁光材料上施加磁场，达到偏频目的，而且这个磁场并不需要太大，就比较容易实现，而且是比较容易控制的。

　　看起来磁镜偏频哪儿哪儿都好，但高振东知道，莫工也知道，这个东西有一个问题：用什么做合适的磁镜？

　　莫工只知道没有合适的材料做磁镜，而高振东知道的东西，比他要更多、更深。

　　激光陀螺投入实用的磁镜材料，总体上有两种，一种是金属磁镜，一种是石榴石磁镜。

　　但是金属磁镜性能差，偏频量和反光率之间会形成一对结构性矛盾，大概就是x和1-x之间的关系，这就很难绷了，在要求高的时候，这两个性能之间甚至根本无法求得平衡。

　　也不是不能用，但是没前途，比现有陀螺仪优势不大，甚至在我们的技术环境下，那真是雪上加霜，大概率总体还不如机械陀螺仪。

　　石榴石磁镜如果处理得好，那就比金属磁镜要强太多了，偏频量和反光率之间没啥太直接的联系。但是石榴石磁镜有一个问题：暂时造不出来！

　　造这个东西，需要用到等温液相外延技术，在这个时候考虑这个事情，略微超前。

　　见高振东只是点点头，没有说什么，莫工继续说自己的想法。

　　说实话，说到这里，莫工已经是非常佩服和庆幸，有高振东。

　　别看他把所有的方案说得头头是道，各种理论分析算得精熟，但实际上，这些东西，全部来自高振东上次给他们的那100多页材料，包括这些方案，都是写在上面了的。

　　要没有这个，啥都别说了，现在估计还连理论都基本为0，完全空白，连从何著手都不知道呢。

　　高振东前世，我们到80年代才搞出来激光陀螺，不是没有原因的。

　　“四频差动激光陀螺主要就在于系统太复杂了，同时读出用的合光系统也比机械抖动的要复杂得多，后期处理电路里面，需要同时处理两个陀螺的数据，也复杂。”

　　四频差动和机械抖动就不一样了，这东西实际上在一个陀螺里面是两个正交圆偏振的左右旋陀螺信号，简单说，看作是一对某种特征参数相反的陀螺。

　　作为双陀螺，它解决闭锁区的手段与机械抖动是不一样的，机械抖动是填补，而它是避开，将左右旋陀螺的偏频点都远远的拉离闭锁区，然后通过两个陀螺的输出差值来判断转动状态。

　　这样，就不用考虑闭锁区的误差问题了，相应的，代价也不小，会引入新的误差项，而且那光路之复杂，远远超出机械抖动偏频陀螺。

　　如果说最简单的机械抖动偏频陀螺，其光学谐振腔部分只需要三个基本不动的光学器件的话，那四频差动在可实现的条件下，最少需要六个。

　　之所以说是基本不动，是因为两者都需要压电器件精确调整最佳腔长等参数，机械抖动需要一个，四频差动需要两个。

　　器件的增加，对系统带来的麻烦，可不是简单的倍数关系，而且腔内元件还会带来反向散射和损耗。

　　所以四频差动有一种让人望而生畏的美感，每个人看见它，大概的心理历程是这样式儿的。

　　这东西能避开闭锁区？哦哟，好，这个好！。

　　什么？这么复杂？影响参数这么多？算了算了，惹不起惹不起。

　　但有意思的是，我们第一个激光陀螺，就是这个！

　　而且还继续搞下去了。

　　是不是让人难以想像？

　　具体是在80年代初开始出现的，说实话，我们80年代的技术水平比之60年代中期和末期，真提高了多少？懂的都懂。

　　为什么机械抖动那时候都没搞，搞的反而是这个四频差动，这就有意思了。

　　别人怎么想高振东不知道，但在他自己看来，在环形激光陀螺仪的多种方案里，四频差动陀螺仪是理论上的炫技之作，是纯靠脑子硬生生把抹平短板的倾力之作。

　　它采用一力降十会的方式，巧妙的避开了当时我们的短板。

　　大部分人没意识到一个问题就是，这个四频差动，是不像磁镜偏频，它不需要高级的材料，也不像机械抖动偏频，它对制造和控制没有太高太特殊的要求，它的实现，纯纯的就是靠对理论的理解和反复推敲，计算拟合，最终在复杂的理论森林中硬生生靠脑子，闯出一条路来。

　　嗯，缺陷可能就是比较费头发，需要对理论的刻苦钻研和配套的计算能力，四频差动在设计阶段要匹配计算的东西，实在是太多了。

　　还有就是后期处理的时候，略显麻烦，对于载具上的计算机有一定的要求。

　　恰好，我们的同志，刻苦钻研是拉满的，而计算能力这个东西，嘿嘿，说到这个，高振东可就不困了。

　　以60年代乃至几十年后，对于我们来说，材料问题有多麻烦自然不用多说。

　　而制造也同样，这可不是21世纪10年代之后，我们全工业体系齐全，要啥有啥。

　　1960年的我们，是要啥没啥，往往一些看起来不起眼的小东西，实际上都是造不出来的，这种情况长期而普遍的存在于日后的世界各国。

　　拿一个段子举例子就是，原子笔尖那颗珠子虽然已经成为一个经典段子，但实际上大部分国家还真就造不出来，只是我们不在其中。它之所以成为段子，不是它容易造，而是因为编段子的敌人愚蠢和我们强大，仅此而已。

　　而这个四频差动激光陀螺，就是我们的科研工作者，在那个条件极其有限的年代，倾尽全力交出来的答卷。

　　——“除了投降，他们什么办法都想过！”

　　虽然如此，高振东听完莫工的想法，却没有要他们就此转向四频差动的想法，同志们的科研自由度还是要尊重和保证的，也许他们就有什么办法解决这个问题呢？

　　高振东自己又不是神仙，他判断机械抖动有问题就一定会有问题？不一定，还是要先相信同志。

　　他点了点头：“嗯，初步来说，你对于方案的选择我基本同意，但是你们要做好调研，对机械抖动偏频法需要的配套技术进行全面的掌握和理解，同时对于激光陀螺的相关理论做好深入的学习和研究，以防万一。”

　　莫工听出了他的言外之意：“高总工，你的意思是机械抖动可能会有问题？”

　　高振东也没有故弄玄虚，点点头：“嗯，我担心的是我们的配套制造能力能否做好这个机械抖动台。”

　　如果说单纯控制还好说的话，抖动台的制造和状态采集就是高振东担心的事情了，哪怕不控制，只是输出固定的抖动参数，以当前的制造能力，能否如实的复现出所需的抖动状态，也在两可之间。

　　这和光刻机工件台那种不计体积、不计重量，而且还不是全动态的系统不一样，这东西对尺寸重量都有要求，还一直抖啊抖的没个完。

　　经常做手工的人都知道，做大不容易，做小，那也是很困难的。

　　听完高振东的解释，莫工非常佩服：“高总工，你不愧是长期在应用一线摸爬滚打的人，这些方面，你比我们考虑得周全多了。我们一定按照你的要求，时刻注意这些方面。”

　　他也没准备现在就放弃机械抖动偏频技术转向四频差动，主要是这东西的好处实在是肉眼可见，太多了，坏处嘛，说实话，不走到那一步，那真是感受不到的，或者说感觉总是能解决的。