Введение. Волоконно-оптический гироскоп (ВОГ) -высокоточный оптико-электронный прибор для измерения угловой скорости объекта, на котором он установлен [1,2]. Широкое применение ВОГ в системах стабилизации, управле-ния и навигации стало возможным вследствие большого динамического диапа-зона и высокой чувствительности измеряемых угловых скоростей. Принцип действия ВОГ основан на эффекте Саньяка [3, 4]. Суть эффекта состоит в том, что разность фаз двух световых волн, распространяющихся по замкнутому контуру в противоположных направлениях при вращении контура вокруг оси, нормальной к его плоскости, пропорциональна угловой скорости вращения:

No abstract

Численно и экспериментально исследованы упругие деформации в контуре волоконно-оптического гироскопа, которые являются одним из источников возникновения фиктивной угловой скорости. С целью нахождения локальных деформаций в световоде решена задача стационарной термоупругости для структурно неоднородного волоконного контура. В качестве нагрузки принято термическое воздействие на объект исследования. Задача численно решена методом конечных элементов в программном комплексе ANSYS. Представлены распределения расчетных деформаций вдоль волокна. С помощью оптического импульсного анализатора экспериментально установлены сдвиги бриллюэновских частот при двух значениях температуры, из которых получено распределение деформаций. Расчетные значения сопоставлены с экспериментальными данными. Путем вычисления функционала невязки проведена количественная оценка отклонения расчетной кривой от экспериментальной, которая показала удовлетворительное совпадение.

Исследуются высокочастотные упругие колебания слоистых волноводов, состоящих из повторяющихся ячеек, каждая из которых представляет собой пакет из упругих слоев. Колебания в подобных структурах (фононных кристаллах) характеризуются тем, что в определенных частотных диапазонах, называемых запрещенными зонами или полосами запирания волновода, наблюдается эффект полного отражения плоских гармонических волн, падающих из внешнего полупространства на фононный кристалл. Для описания упругих колебаний в слоистых фононных кристаллах, расположенных между двумя полупространствами, на основе метода матриц переноса разработаны математическая модель и численно устойчивый алгоритм вычисления проходящего через ячеистую структуру волнового поля. При этом амплитудные коэффициенты перед собственными формами продольных и поперечных волн в полупространствах (коэффициенты прохождения и отражения) находятся в форме разложения по собственным значениям матрицы переноса ячейки. Предложена классификация запрещенных и разрешенных зон в слоистых анизотропных фононных кристаллах, основанная на анализе волновых чисел Блоха, соответствующих собственным значениям матрицы переноса ячейки, и асимптотики полученных полуаналитических соотношений. В запрещенных зонах первого типа все волны Блоха являются затухающими, в то время как в зонах второго типа незатухающие волны Блоха не возбуждаются. Происходит это за счет особенностей их поляризации и граничных условий на интерфейсе периодической структуры и внешнего полупространства. При изменении параметров падающего поля, например, направления распространения плоской волны, зоны второго типа непрерывно трансформируются в разрешенные зоны, в которых амплитудные и энергетические коэффициенты прохождения оказываются достаточно малыми. Поэтому с инженерной точки зрения зоны с малым коэффициентом прохождения подобны классическим запрещенным зонам. Приведены результаты численного исследования коэффициентов прохождения и волновых чисел распространяющихся волн, демонстрирующие особенности формирования запрещенных и разрешенных зон в анизотропных слоистых фононных кристаллах.