激光陀螺闭锁难题被破解

来源：光明日报

本报北京6月29日电（记者章文 通讯员杨晓琴）

在驾车穿越隧道时，激光解导航信号常因卫星遮挡而“迷路”。陀螺对于飞机、闭锁被破潜艇及导弹等无法依赖卫星定位的难题高端装备而言，激光陀螺仪是激光解感知姿态与方向的核心器件，它不仅是陀螺高精度导航的基石，更是闭锁被破通信系统的关键组件。

然而，难题激光陀螺长期受制于“闭锁效应”（Lock-in Effect）。激光解这一物理现象会导致高精度激光陀螺在低速旋转状态下丧失探测能力，陀螺严重制约其性能。闭锁被破近日，难题我国科研团队传来突破性进展：陆军工程大学青年教员毛元昊联合国防科技大学、激光解湖南师范大学等单位，陀螺首次将“自发手性对称破缺”物理机制引入环形激光陀螺。闭锁被破该成果在沿用现有成熟制造工艺的基础上，实现了无偏置元件的自偏置技术，从根源上破解了闭锁效应，为研发小型化、全固态高精度惯性传感器开辟了新路径。

传统方案的局限

长期以来，国际学界主要依靠外加机械装置来规避闭锁问题，例如在陀螺中心安装微型马达使其持续高频抖动。尽管该方案能暂时解决问题，但存在显著缺陷：
* 体积庞大：难以满足小型化需求；
* 能耗较高：增加系统负担；
* 噪声干扰：机械抖动会产生额外的噪声，影响测量精度。

原理创新：从“对称”到“不对称”

毛元昊团队提出的新机制，通俗而言，即通过物理手段打破系统的对称性，从而赋予器件新的功能特性。

• 核心机制：利用“自发手性对称破缺”，使激光陀螺在几乎静止或极低转速状态下，依然能够精准获取信号，有效抑制闭锁现象。
• 技术优势：彻底摒弃了传统的外加机械抖动装置，实现了真正的自偏置。

应用前景：从硬币大小到芯片集成

这一突破不仅解决了技术瓶颈，更带来了形态上的革命。毛元昊指出：“这意味着未来的激光陀螺可以做得极小，小到如硬币般大小，甚至可集成于芯片之上。”

该成果的发表对我国高精度惯性导航技术的自主可控与跨越式发展具有重大战略意义。其深远影响体现在多个领域：

1. 智能交通：解决自动驾驶汽车在隧道等无卫星信号环境下的“迷路”问题，确保导航箭头始终精准指向。
2. 消费电子：推动高性能激光陀螺向芯片化、低成本方向演进，有望普及至智能手机等日常设备。
3. 深空探测：更小、更可靠的惯性传感器将助力卫星、火星车等航天器在远离地球的深空环境中飞行更远、寿命更长。
4. 基础科研：为移动通信及基础物理研究提供新的技术支撑。

此项研究标志着我国在惯性导航核心器件领域取得了原创性突破，为下一代高精度、微型化导航系统的研发奠定了坚实基础。

(责任编辑：时尚)