Giroskop Laser Cincin dan Giroskop Serat Optik: Prinsip, Jenis, dan Perbandingan Kinerja

Sistem navigasi inersia modern sangat bergantung pada sensor rotasi presisi tinggi. Di antara mereka, Ring Laser Gyroscope (RLG) dan Fiber Optic Gyroscope (FOG) adalah yang paling banyak digunakan karena stabilitas, akurasi, dan keandalannya.

Artikel ini memberikan gambaran yang jelas tentang cara kerja giroskop ini, klasifikasi berbeda dari giroskop serat optik, dan bagaimana kinerja mereka dibandingkan secara internasional.

1. Apa Itu Ring Laser Gyroscope (RLG)?

Nama akademis dari giroskop laser adalah Ring Laser.
Istilah yang diakui secara internasional adalah Ring Laser Gyroscope (RLG).

RLG pada dasarnya adalah laser He-Ne (Helium–Neon) dengan rongga cincin tertutup.
Di dalam rongga, dua berkas laser merambat dalam arah yang berlawanan. Ketika sistem berputar, panjang lintasan optik berubah secara asimetris, menghasilkan perbedaan frekuensi yang terukur.

Mekanisme fisik ini dikenal sebagai Efek Sagnac — prinsip yang sama yang digunakan dalam semua giroskop optik.

Mengapa RLG Penting

Rentang dinamis yang besar

Akurasi yang sangat tinggi

Stabilitas jangka panjang yang luar biasa

Matang dan terbukti dalam aplikasi dirgantara dan pertahanan

2. Fiber Optic Gyroscope (FOG): Jenis dan Prinsip Pengukuran

Fiber Optic Gyroscope juga bergantung pada Efek Sagnac, tetapi alih-alih rongga laser, cahaya bergerak melalui kumparan serat optik yang panjang.

FOG dapat dikategorikan menjadi tiga jenis utama:

2.1 Resonant Fiber Optic Gyroscope (RFOG)

Mengukur perbedaan frekuensi antara berkas yang merambat berlawanan arah

Menggunakan rongga optik resonansi

Potensi untuk akurasi yang sangat tinggi

Disukai untuk sistem navigasi generasi berikutnya

2.2 Interferometric Fiber Optic Gyroscope (IFOG)

Mengukur perbedaan fase

Saat ini jenis yang paling matang dan banyak digunakan

Keandalan tinggi dan rasio kinerja biaya yang baik

2.3 Brillouin Scattering Fiber Optic Gyroscope (BFOG)

Mengukur perbedaan fase

Memanfaatkan efek hamburan Brillouin dalam serat optik

Cocok untuk aplikasi presisi tinggi

3. Arsitektur FOG Open-Loop vs. Closed-Loop

Fiber Optic Gyro Open-Loop

Desain yang relatif sederhana

Rentang dinamis kecil

Linearitas faktor skala yang buruk

Akurasi yang lebih rendah

Terbaik untuk aplikasi yang sensitif terhadap biaya atau kinerja menengah.

Fiber Optic Gyro Closed-Loop

Desain yang lebih kompleks

Rentang dinamis yang besar

Linearitas faktor skala yang sangat baik

Akurasi tinggi

Banyak diadopsi dalam aplikasi dirgantara, robotika, kelautan, dan sistem tak berawak.

4. RLG vs. FOG: Perbandingan Kinerja

5. Tingkat Akurasi: Domestik vs. Internasional

China (Domestik):

Akurasi RLG: >5 ppm

Stabilitas bias: 0.01–0.001°/h

Internasional (Tingkat Atas):

Akurasi RLG: <1 ppm

Stabilitas bias: 0.0001°/h

Spesifikasi ini menempatkan RLG kelas atas asing di antara sensor inersia paling akurat yang tersedia di dunia.

6. Ringkasan

Baik Ring Laser Gyroscope maupun Fiber Optic Gyroscope adalah komponen yang sangat diperlukan dari navigasi inersia berkinerja tinggi. Perbedaan mereka dapat diringkas sebagai:

RLG memberikan presisi superior dan stabilitas jangka panjang, menjadikannya ideal untuk sistem dirgantara dan strategis.

FOG menawarkan pendekatan yang fleksibel dan terukur dengan beberapa arsitektur (IFOG, RFOG, BFOG) yang sesuai untuk berbagai tingkat kinerja.

Closed-loop FOG menjembatani kesenjangan antara biaya dan kinerja, mendominasi aplikasi industri dan UAV utama.

Dengan inovasi berkelanjutan dalam teknologi FOG resonansi dan Brillouin, dan kemajuan yang stabil dari proses manufaktur RLG, giroskop optik akan terus menetapkan standar baru dalam akurasi navigasi inersia.