Giroskop laser cincin adalah instrumen presisi yang menggunakan sinar laser yang bergerak dalam dua arah untuk mengukur perubahan sudut, atau arah. Giroskop digunakan dalam sistem navigasi untuk pesawat dan kapal, dan untuk sistem panduan dalam misil dan senjata presisi. Prinsip menggunakan cahaya untuk mengukur perubahan arah didasarkan pada penelitian oleh ilmuwan Prancis Georges Sagnac yang dilakukan pada tahun 1913.
Giroskop menggunakan prinsip inersia untuk menentukan arah atau perubahan posisi. Roda giroskop yang berputar ingin tetap dalam satu posisi dan akan menolak untuk diputar. Hal ini dapat ditunjukkan dengan gasing berputar yang akan menolak didorong ke satu sisi, atau mencoba memutar roda sepeda yang berputar ke satu sisi.
Sebuah giroskop laser cincin menggunakan prinsip Doppler untuk mengukur perbedaan sinar laser. Pada tahun 1842, Christian Doppler menemukan bahwa frekuensi suara tampak berbeda bagi pendengar jika sumber suara bergerak. Suara yang bergerak ke arah pendengar tampak lebih tinggi, dan suara yang menjauh tampak lebih rendah frekuensinya. Efeknya juga terjadi dengan cahaya, dan giroskop laser menggunakan prinsip ini karena kedua sinar berjalan pada jarak yang sedikit berbeda ketika giroskop dipindahkan atau dimiringkan, seperti yang ditemukan oleh Sagnac.
Desain giroskop laser cincin biasanya berbentuk segitiga dengan tiga sisi yang sama, atau kotak dengan sisi yang sama. Laser helium ditempatkan di satu sisi segitiga atau kotak, dan sinar laser dikirim ke arah yang berlawanan di sekitar segitiga. Menggunakan cermin dan prisma, kedua berkas dikirim ke detektor yang melihat garis terang dan garis gelap yang dibentuk oleh dua berkas, yang disebut pola interferensi. Detektor dapat mencari perubahan pola interferensi, yang akan bergerak atau bergeser posisi jika giroskop dipindahkan.
Ketika giroskop sejajar, dua sinar laser kembali ke detektor pada perbedaan waktu yang diketahui, dan pola interferensinya tetap. Memiringkan giroskop laser cincin ke satu sisi menyebabkan sinar laser kembali pada waktu yang sedikit berbeda, dan pola interferensi bergerak dengan kecepatan yang konsisten dengan jumlah kemiringan. Detektor dapat dikalibrasi untuk menunjukkan pengukuran kemiringan untuk indikator belokan dan belokan pada pesawat yang digunakan untuk belokan presisi, atau untuk memutar dial kompas yang digunakan untuk navigasi yang disebut giro terarah.
Teknologi giroskop laser cincin mulai menggantikan giroskop mekanis pada akhir abad ke-20. Sebelum waktu itu, giroskop menggunakan roda yang berputar dengan kecepatan sangat tinggi untuk menciptakan efek giroskop yang stabil. Giroskop ini membutuhkan udara terkompresi atau listrik untuk daya, dan mengalami kerugian kinerja karena gesekan mekanis. Giroskop laser cincin tidak memiliki bagian yang bergerak, dan setelah dikalibrasi dapat memberikan akurasi yang sangat baik dengan kehilangan kinerja yang minimal.
Masalah dengan giroskop laser awal adalah kesulitan dalam mengukur perubahan arah atau kemiringan yang sangat kecil. Efek ini disebut lock-in, dan dua sinar laser muncul di detektor pada peningkatan waktu yang sama sebagai giroskop tidak bergerak, yang salah ditafsirkan sebagai tingkat. Salah satu metode untuk mencegah kesalahan ini, yang disebut dithering mekanis, menggunakan pegas bergetar untuk menggerakkan detektor pada kecepatan tertentu untuk mencegah penguncian. Metode lain memutar giroskop pada kecepatan tertentu untuk mencegah pengukuran tingkat yang salah, meskipun unit ini lebih mahal untuk diproduksi.