Gyrolaser

Ungyromètre laserougyrolaserest un capteur devitesse angulaire(gyromètre) mettant en œuvre un rayonlaser. Celui-ci parcourt un circuit optique dans les deux sens, l’interférencedes deux rayons observée traduit la vitesse de rotation de l’ensemble.
Le gyromètre laser est un capteur capable de mesurer unevitesse angulairedans un plan. En associant troisgyromètres, il est possible de mesurer la vitesse angulaire d'un mobile dans l'espace. Cette mesure est utilisée dans les centrales à inertie qui équipent certains navires, avions, satellites, sous-marins.
Le gyromètre laser offre une meilleure précision que lesgyroscopesmécaniques utilisés précédemment.
Le premier gyrolaser fut présenté auxÉtats-Unispar Macek et Davis en 1963. La technologie a depuis été développée et industrialisée par un nombre restreint de sociétés dans le monde. Cette technologie inertielle de haute performance est actuellement la plus diffusée. Plus d'un million de gyrolasers sont utilisés dans leguidage inertielet plusieurs centaines de milliers ennavigation inertielle, domaine dans lequel ils ont prouvé une très grande fiabilité, avec une incertitude inférieure à  0,01° par heure et untemps moyen entre pannessupérieur à 300 000 heures.
Contrairement au gyromètre mécanique, le gyrolaser n’est pas sensible à l’accélération ; de plus, il a une meilleurestabilité du facteur d’échelle. Enfin, il est plus fiable, en raison de l’absence de pièce mécanique en mouvement. Certaineserreurspeuvent être caractérisées, comme l’erreur autour de zéro. La précision augmente lorsque la taille de l’instrument augmente.
Le gyrolaser est également très robuste et très peu sensible aux perturbations engendrées par son environnement (température, vibrations et chocs) car il repose sur une conception monolithique de sa partie optique qui est usinée au sein d'un bloc devitrocéramique.
La mesure de lavitesse angulaireest une application de l’effet Sagnac. On considère un trajet optique circulaire (rayon R) dans le vide animé d’un mouvement de rotation à la vitesseω{\displaystyle \omega }. Après un tempsΔt{\displaystyle \Delta t}, le point P est placé à la position P'. Deux rayons laser parcourent le trajet en sens inverse. La différence de chemin optiqueαR{\displaystyle \alpha R}pour un sens de rotation donné est alors proche de4πR2cω{\displaystyle {\frac {4\pi R^{2}}{c}}\omega }où c est lavitesse de la lumière. Cette expression s’écrit aussi4Scω{\displaystyle {\frac {4S}{c}}\omega }(avec S la surface limitée par le cercle décrit) et se généralise pour toutes les surfaces.
On obtient la même relation en tenant compte desindices de réfractionet de larelativité restreinte.
L'observation de l’interférencepermet d’accéder à la différence de chemin optique et donc à la vitesse de rotation.
La précision est directement proportionnelle à la surface S et s’accroît donc avec la taille de l'instrument.
Il existe deux types de gyromètres optiques : le gyromètre laser (ou gyrolaser) et legyromètre à fibre optique.
L’appareil comporte une partie optique et une partie électronique. Il est de forme triangulaire ou carrée.
La partie optique comporte des miroirs et un tube capillaire rempli d’un mélange gazeux qui constitue lemilieu amplificateurdulaser. Le premier miroir est concave, pour améliorer la focalisation, le deuxième est fixé sur unmoteur piézoélectrique, ce qui permet de moduler la puissance du laser, et le troisième est semi-réfléchissant, ce qui permet de récupérer une partie du faisceau.
Certains gyromètres sont triaxes, en forme detétraèdre.