Ett ringlasergyroskop är ett precisionsinstrument som använder en laserstråle som rör sig i två riktningar för att mäta förändringar i vinkeln eller en riktning. Gyroskop används i navigationssystem för flygplan och fartyg, och för styrsystem i missiler och precisionsvapen. Principen att använda ljus för att mäta förändringar i riktning är baserad på forskning av den franske forskaren Georges Sagnac utförd 1913.
Gyroskop använder tröghetsprincipen för att bestämma riktning eller förändringar i position. Ett snurrande gyroskophjul vill förbli i en position och kommer att motstå att vridas. Detta kan demonstreras av en snurrande topp som kommer att motstå att tryckas åt sidan, eller försöka vända ett snurrande cykelhjul åt sidan.
Ett ringlasergyroskop använder sig av Dopplerprincipen för att mäta skillnader i laserljusstrålar. År 1842 fann Christian Doppler att ljudets frekvens ser annorlunda ut för en lyssnare om ljudkällan rör sig. Ljud som rör sig mot en lyssnare tycks högre och när de rör sig bort verkar det vara lägre i frekvens. Effekten uppstår också med ljus, och ett lasergyroskop använder denna princip eftersom de två strålarna färdas på något olika avstånd när gyroskopet flyttas eller lutas, som hittats av Sagnac.
Designen av ett ringlasergyroskop är normalt en triangel med tre lika sidor, eller en låda med lika sidor. En heliumlaser placeras på ena sidan av triangeln eller lådan, och laserstrålar skickas i motsatta riktningar runt triangeln. Med hjälp av speglar och prismor skickas de två strålarna till en detektor som tittar på både de ljusa och mörka linjerna som bildas av de två strålarna, så kallade interferensmönster. Detektorn kan leta efter förändringar i interferensmönstren, som kommer att flytta eller skifta position om gyroskopet flyttas.
När gyroskopet är plant återgår de två laserstrålarna till detektorn vid en känd tidsskillnad, och interferensmönstren är stationära. Att luta ringlasergyroskopet åt sidan får laserstrålarna att återvända vid något olika tidpunkter, och interferensmönstren rör sig i en takt som överensstämmer med lutningen. Detektorn kan kalibreras för att visa en lutningsmätning för en sväng-och-bank-indikator på ett flygplan som används för precisionssvängar, eller för att vrida en kompassratt som används för navigering som kallas ett riktningsgyro.
Ringlasergyroskopteknologin började ersätta mekaniska gyroskop i slutet av 20-talet. Före den tiden använde gyroskop hjul som snurrade i mycket höga hastigheter för att skapa en stabil gyroskopeffekt. Dessa gyroskop krävde tryckluft eller elektricitet för kraft och var föremål för prestandaförluster på grund av mekanisk friktion. Ringlasergyroskopet har inga rörliga delar och när det väl är kalibrerat kan det ge utmärkt noggrannhet med minimal prestandaförlust.
Ett problem med tidiga lasergyroskop var svårigheter att mäta mycket små förändringar i riktning eller lutning. Denna effekt kallas inlåsning, och de två laserstrålarna visas vid detektorn samtidigt som ett icke-rörligt gyroskop, vilket felaktigt tolkas som att det är i nivå. En metod för att förhindra detta fel, kallad mekanisk vibration, använder en vibrerande fjäder för att flytta detektorn med en viss hastighet för att förhindra inlåsning. En annan metod snurrar gyroskopet i en viss hastighet för att förhindra de falska nivåmätningarna, även om denna enhet är dyrare att tillverka.