CN117685944B - 一种激光陀螺的跳模控制方法及跳模控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光陀螺的跳模控制方法及跳模控制装置，属于激光技术领域。通过升温过程中的第一光强函数提取合光限模较浅的第一纵模集合即不可用纵模，通过热平衡状态的第二光强函数与背向散射光强对应的第三光强函数提取第二纵模集合即可用纵模，根据第一纵模集合与第二纵模集合确定有效纵模集合。通过温度升高时的第一纵模集合即无效纵模和电压升高过程中的第二纵模集合预测工作稳定的下一目标纵模，通过调节光学程长使得激光陀螺尽快跳至目标纵模，避免自然跳模引起的多模竞争现象，提高激光陀螺在温度控制过程中的精度。

Description

一种激光陀螺的跳模控制方法及跳模控制装置

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种激光陀螺的跳模控制方法及跳模控制装置。

背景技术

激光陀螺的光学程长L等于激光波长λ与纵模阶数的乘积时，激光陀螺可以发生谐振，相应的q称为纵模阶数，即L=qλ。在激光陀螺工作过程中，随着谐振腔温度的变化，稳频通道内稳频气体的折射率增大，光学程长增加。当光学程长增加到一定程度后，激光陀螺从q阶纵模跳跃至q+1阶纵模，此过程称为跳模现象。公开号为CN117030198B的专利公开了一种激光器跳模检测器、检测方法、电子设备及存储介质。所述检测方法通过向光耦合器输出第一电流，并获取激光器的第二电流和光谱仪输出的中心波长、波长边模抑制比，然后计算第二电流差和中心波长差，最后根据第二电流差和中心波长差判断激光器是否跳模或根据波长边模抑制比判断激光器是否跳模。

在跳模过程中，激光陀螺内出现多模竞争，此时零偏较大，影响测量精度。若跳模时间过长，甚至出现跳模跳数，激光陀螺无法正常工作。公开号为CN111895987B的专利公开了一种减小激光陀螺温变效应的稳频装置。该稳频装置由螺杆、爪盘、压电陶瓷组成，螺杆膨胀和收缩方向与谐振腔腔体膨胀方向是相反的，保证激光陀螺不产生跳模。激光陀螺工作的温度通常为-40℃～70℃，激光陀螺的自由膨胀可以通过现有的稳频装置限制，但是空气折射率引起的光学程长变化难以通过稳频装置进行限制。而且在萨格纳克效应下，跳模是必然现象，延缓跳模的发生会导致在下一次跳模时，多模竞争时间过长，整个导航系统偏差过大。因此，有必要提供一种跳模控制方法，选择激光陀螺的目标纵模，通过调节光学程长使得激光陀螺尽快跳至目标纵模，避免跳模过程中零偏波动大和跳模跳数等问题。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种激光陀螺的跳模控制方法及跳模控制装置。本发明通过温度升高时的第一纵模集合和电压升高时的第二纵模集合预测工作稳定的下一目标纵模，通过调节光学程长使得激光陀螺尽快跳至目标纵模，避免自然跳模引起的多模竞争现象，提高激光陀螺在温度变化过程中的设备精度。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种激光陀螺的跳模控制方法，包括以下步骤：

步骤1：激光激发组件生成第一激光和第二激光，第一激光和第二激光经过合光棱镜耦合形成第一光斑；

步骤2：生成第一光斑的第一光强函数，提取第一光强函数的多个极小值点，计算至少一个极小值点的光学程长，生成第一纵模集合；

步骤3：将谐振腔划分为多个网格单元，在至少一个网格单元上设置应力孔，在应力孔安装温度传感器，激光陀螺进入热平衡状态后，温度传感器采集激光陀螺的第一温度数据，根据第一温度数据生成平衡温度矩阵；

步骤4：扫描程长调节组件的工作区间，信号分析器收集第二光斑，根据第二光斑的光强计算背向散射光强，根据第二光斑的第二光强函数与背向散射光强的第三光强函数生成第二纵模集合；

步骤5：激光陀螺的两组阳极将网格单元分割为激发区和折射区，在折射区设置加热器；

步骤6：激光激发组件生成第一激光和第二激光，温度传感器采集激光陀螺的第二温度数据，根据平衡温度矩阵和第二温度数据确定加热器的工作参数；

步骤7：根据加热器的工作参数计算谐振腔内稳频通道的功率参数，根据第二温度数据和功率参数计算加热器的程长影响数；

步骤8：根据第一纵模集合和第二纵模集合确定有效纵模集合，基于当前光学程长及当前纵模从有效纵模集合中提取目标纵模，根据目标纵模计算目标光学程长；

步骤9：根据目标光学程长计算程长调节数，根据程长调节数控制程长调节组件的电压增量，返回至步骤6。

在本发明中，在步骤2中，在第一光强函数中提取大于合光限模阈值的至少一个极小值点，计算该极小值点的光学程长，根据激光谐振算法计算无效纵模，至少一个无效纵模组成第一纵模集合。

在本发明中，在步骤4中，背向散射光强G=G₁Ω₁/(Ω₂+Ω₃ ²)^1/2，其中，G₁为第二光斑的光强，Ω₁为激光陀螺的闭锁阈值，Ω₂为激光陀螺的角速度，Ω₃为谐振腔净增益。

在本发明中，在步骤4中，根据第二光斑的第二光强函数的极大值点确定多个候选纵模，根据背向散射光强的第三光强函数的极大值点确定多个非候选纵模，排除非候选纵模的多个候选纵模组成第二纵模集合。

在本发明中，在步骤6中，所述加热器由多组加热片组成，在至少一个网格单元内安装加热片，所述工作参数由每一加热片的加热功率组成，所述工作参数为P={P₁, P₂,…,P_m}，1、2、m均为加热片序号。

在本发明中，在步骤7中，提取稳频通道所在网格单元的多个加热片，稳频通道的功率参数，P_k为第k个加热片的加热功率，x、y均为加热片序号，且1≤x＜y≤m。

在本发明中，在步骤7中，根据第二温度数据计算稳频通道的平均温度T₃，根据稳频通道的功率参数计算稳频通道的温升ΔT₃，程长影响数ΔL= K₂ΔT₃/T₃，其中，K₂为稳频通道的分子散射系数。

在本发明中，在步骤8中，目标光学程长L'=λ(q+z)，其中，q+z为目标纵模，q为当前纵模，z为跳模数，λ为激光谐振波长。

在本发明中，在步骤8中，有效纵模集合为第一纵模集合在第二纵模集合中的补集，目标纵模为有效纵模集合中光学程长与当前光学程长差值最小时对应的纵模。

在本发明中，在步骤9中，程长调节数ΔL'=L'- L₀-ΔL，L₀为当前光学程长。

一种根据所述激光陀螺的跳模控制方法的跳模控制装置，包括：

激光激发组件，用于生成第一激光和第二激光；

光路组件，光路组件包含谐振腔，第一激光和第二激光经过谐振腔到达合光棱镜；

激光采集组件，激光采集组件包含合光棱镜、信号分析器，合光棱镜用于收集第一光斑或第二光斑，信号分析器用于测量第一光斑或第二光斑的光强；

温度传感器，用于采集激光陀螺的第一温度数据和第二温度数据；

存储器，用于存储谐振腔的第一纵模集合和第二纵模集合；

加热器，用于加热激光陀螺的至少一个网格单元；

一第一控制器，用于控制加热器的开启和关闭；

一第二控制器，用于计算加热器的程长影响数，并根据程长调节数控制程长调节组件的电压增量。

在本发明中，所述程长调节组件包括交流电源、热敏感支架以及加热螺线管，交流电源经加热螺线管加热热敏感支架，根据程长调节数确定热敏感支架的伸长量，再确定交流电源的电压增量。

实施本发明的这种激光陀螺的跳模控制方法及跳模控制装置，具有以下有益效果：通过升温过程中的第一光强函数提取合光限模较浅的第一纵模集合，即不可用纵模；通过热平衡状态的第二光强函数与背向散射光强的第三光强函数提取第二纵模集合，即可用纵模。根据第一纵模集合与第二纵模集合确定有效纵模集合。在激光陀螺的温度变化过程中，以稳频通道的温升为基准确定目标纵模，据此控制程长调节组件。本发明可以避免程长调节组件在电压调节过程中频繁出现多模竞争导致跳模跳数，使温度变化引起的跳模快速完成且零偏稳定。进一步的，本发明通过平衡温度矩阵和第二温度数据确定稳频通道的功率参数，据此计算稳频通道的温升和温升引起的程长影响数。相对于气体加热器，该方法可以更准确的控制稳频通道的温度变化。

附图说明

图1为激光陀螺的原理图；

图2为激光陀螺的光学程长的示意图；

图3为本发明激光陀螺的跳模控制方法的流程图；

图4为本发明第一光斑的第一光强函数示意图；

图5为本发明激光陀螺网格化的示意图；

图6为本发明第二光斑的第二光强函数示意图；

图7为本发明背向散射光强的第三光强函数的示意图；

图8为本发明加热器的安装示意图；

图9为本发明激光陀螺的结构图；

图10为本发明根据所述激光陀螺的跳模控制方法的跳模控制装置的框图。

附图中附图标记：101合光棱镜、102气体通道、103第一真空通道、104第二真空通道、105稳频通道、106应力孔、107网格单元、108加热片、109小开关、110时序控制器、111阳极、112阴极、113热敏感支架、114玻璃底座、115加热螺线管。

具体实施方式

为更清楚地理解本申请的目的、技术方案和优点，下面结合附图和实施例，对本申请进行了描述和说明。

激光陀螺工作时间较长或温度变化较大会造成稳频系统的稳频控制电压超出了调节范围，系统就会归零，重新开始寻找实现谐振的纵模，这个过程称为跳模。激光陀螺精确度的提高主要受到闭锁效应的限制，激光陀螺闭锁现象来源于激光陀螺环路的非均匀性，该非均匀性主要是由于激光陀螺发出的第一激光和第二激光经过反射镜时产生了背向散射从而引起了耦合效应所产生的，所以通过控制背向散射光强达到最小从而提高激光陀螺的精度，即在选择目标纵模时排除背向散射光强最大的纵模阶数取值。

热敏感支架控制组件和压电陶瓷加热组件都可以控制激光陀螺的跳模，且控制方法不同。压电陶瓷加热组件在激光陀螺工作过程中很容易发生跳模，跳模过程激光陀螺性能较差，会出现脉冲数波动大和跳模跳数等问题。跳模过程脉冲数波动大主要是因为跳模未跳到位造成过渡过程时间长，引起脉冲数波动，即光学程长变化使工作频率移出当前所处的纵模而又未进入下一个相邻的纵模此时激光陀螺没有有效的输出。热敏感支架控制组件调节程长的过程可控，但是因结构的限制，处在可调节范围的纵模数量较少，随温度变化有的纵模跳出热敏感支架的调节范围同时有新的纵模进入调节范围，因此要考虑温度变化范围，选择最优的纵模。

实施例一

如图1至图9所示本发明的激光陀螺的跳模控制方法，包括以下步骤。

步骤1：激光激发组件生成第一激光和第二激光，第一激光和第二激光经过合光棱镜耦合形成第一光斑。如图1所示，所述第一激光经过气体通道102、第一真空通道103、稳频通道105、到达合光棱镜101，所述第二激光经过气体通道102、第二真空通道104到达合光棱镜101。如图2所示，所述第一激光和第二激光的光学程长L=L₁+2L₂+n₁L₃+4n₂L₄，其中L₁为气体通道的物理程长，L₂为第一真空通道的物理程长，L₃为稳频通道的物理程长，L₄为反射镜中的物理程长，n₁为稳频通道的气体折射率，n₂为反射镜的折射率。n₁=1+(jn)/(2e₀)，其中j为气体平均极化率，n 为分子数密度，e₀为真空电容率。

步骤2：生成第一光斑的第一光强函数，提取第一光强函数的多个极小值点，提取至少一个极小值点的光学程长，生成第一纵模集合。第一光斑的光强随程长调节组件的工作电压增大而变化，稳频通道平均温度也随压电陶瓷电压增大而变化。如图4所示，横轴表示程长调节组件的工作电压，纵轴表示第一光斑的光强。第一光强函数的极大值和极小值均为理论纵模的位置，若极小值过大，合光限模较浅，跳模过程会出现双纵模竞争现象，从而光强变化复杂。图中第一光强函数有3个极小值点，提取大于合光限模阈值的至少一个极小值点。

结合该极小值点的相关参数，通过步骤1中光学程长的计算公式得出该极小值点的光学程长。L为光学程长，λ为激光谐振波长， q为当前纵模，z为跳模数。根据激光谐振算法L=λ(q+z)，得出极小值点对应的无效纵模，将无效纵模组成第一纵模集合，例如{q+2阶纵模}。当第一光强函数的极小值点对应的光强大于合光限模阈值时，在跳模过程中会出现双纵模竞争现象，引起跳数，跳数会影响激光陀螺工作的精度。合光限模阈值通常取0.2×10⁶坎德拉。

步骤3：将谐振腔划分为多个网格单元，在网格单元上设置至少一个应力孔，在激光陀螺的应力孔安装温度传感器，激光陀螺进入热平衡状态后，温度传感器采集激光陀螺的第一温度数据，根据第一温度数据生成平衡温度矩阵。当激光陀螺的最大温差小于等于温度平衡阈值，本实施例设置温度平衡阈值ζ=2℃。激光陀螺进入热平衡状态，激光陀螺的最大温差△T_max=F_max-F_min，F_max为温度传感器中温度最大值，F_min为温度传感器中温度最小值。如图5所示，将谐振腔划分为49个网格单元107，其中，应力孔106有12个。根据应力孔所在的网格单元给温度传感器赋予身份标识，温度传感器所在的网格单元的位置即温度传感器的身份标识。例如在身份标识 (i,j)中，i表示网格单元的行数，j表示网格单元的列数。平衡温度矩阵，T_ij为第i行第j列网格单元的热平衡温度，I和J分别表示网格单元的总行数和总列数。在本实施例中，温度传感器的身份标识为一维数组，平衡温度矩阵为二维矩阵。为了换算方便可以将温度传感器按照所在位置转化为二维矩阵。例如平衡温度矩阵为7×7矩阵，I=7，J=7。温度传感器有12组，温度传感器对应于平衡温度矩阵的所在位置依次为：{(1,2),(1,6),(2,1),(2,4),(2,7),(4,2),(4,6),(6,1),(6,4),(6,7),(7,2),(7,6)}，相应的第一温度数据H₁={h₁,h₂,…,h₁₂}，则平衡温度矩阵中T₁₂=h₁,T₁₆=h₂,…,T₇₆=h₁₂。平衡温度矩阵中无法直接通过温度传感器测量的网格单元，通过与其距离最近的一个或者多个网格单元的热平衡温度计算其热平衡温度，例如T₄₄=(T₂₄+T₄₂+T₆₄+T₄₆)/4，其余网格单元依此类推，最终填满7×7的平衡温度矩阵。

步骤4：扫描程长调节组件的工作区间，信号分析器收集第二光斑，根据第二光斑的光强计算背向散射光强，根据第二光斑的第二光强函数与背向散射光强的第三光强函数得到第二纵模集合。如图6所示，横轴表示程长调节组件的工作区间，范围为[-100,100]，单位为V。纵轴为第二光斑的光强，图中有6个完整的纵模。根据第二光斑的第二光强函数的极大值点确定多个候选纵模，分别为：q阶纵模、q+1阶纵模、q+2阶纵模、q+3阶纵模、q+4阶纵模、q+5阶纵模。

背向散射光强越小，激光陀螺的精度越高。排除背向散射光强极大值点的非候选纵模得到第二纵模集合。背向散射光强G=G₁Ω₁/(Ω₂+Ω₃ ²)^1/2， G₁为第二光斑的光强，Ω₁为激光陀螺的闭锁阈值，Ω₂为激光陀螺的角速度，Ω₃为谐振腔净增益。Ω₁=2rv/L，其中，r 为背向散射系数，v为光速，L 为当前光学程长。Ω₃=α(v/L)(β-θ)/(β+θ)，其中，α为单程增益系数，β为自饱和系数，θ为互饱和系数。根据背向散射光强的第三光强函数的极大值点确定多个非候选纵模，如图7所示，分别为： q+1阶纵模、q+3阶纵模、q+5阶纵模，排除非候选纵模的多个候选纵模组成第二纵模集合：{q阶纵模、q+2阶纵模、q+4阶纵模}。

步骤5：激光陀螺的两组阳极将网格单元分割为激发区和折射区，在折射区设置加热器。所述加热器由多组加热片组成，在至少一个网格单元内安装加热片。如图8所示，折射区占据11个网格单元107，稳频通道105为图中划线阴影部分，占据5个网格单元107，在每个网格单元107内安装一个加热片108，加热片108以并联的形式独立控制，每个加热片108对应一个小开关109，时序控制器110控制加热片的加热功率。加热片108一面与对应的网格单元107相贴，另一面与变温半导体相连接。变温半导体与加热片108相贴的那一面发热，达到加热效果。

步骤6：激光激发组件生成第一激光和第二激光，温度传感器采集激光陀螺的第二温度数据，根据平衡温度矩阵和第二温度数据确定加热器的工作参数。对远离阴极的折射区加热，让激光陀螺尽快达到温度平衡。工作参数由每一加热片的加热功率组成。因稳频通道在折射区内，折射区的加热增加稳频通道内气体折射率，改变光学程长。因此，本发明将光学程长的改变作为控制程长调节组件的参数之一。

在本发明中，所述工作参数为P={P₁, P₂,…,P_m}，1、2、m均为加热片序号。第m个加热片的加热功率P_m=ΔT₁×ΔT₂/(T_me_m)×K₁×P₀。ΔT₁和ΔT₂分别为基于第二温度数据和平衡温度矩阵确定的第一温差和第二温差，T_m为第m个加热片所在网格单元的热平衡温度，e_m为第m个加热片所在网格单元的第二温度数据，K₁为加热器的增益系数，P₀为加热器的额定功率。第二温度数据由多个应力孔的温度值组成，第二温度数据中的最大温度值为T_max。ΔT₁=T_m-e_m，ΔT₂=T_max-e_m。若加热片所在的网格单元没有温度传感器，则选取与该加热片距离最近的一个或者多个网格单元的第二温度数据的平均值，具体参照步骤三中平衡温度矩阵中无法直接通过温度传感器测量的网格单元的热平衡温度计算方法。

步骤7：根据工作参数计算谐振腔的稳频通道的功率参数，根据第二温度数据和功率参数计算加热器的程长影响数。提取稳频通道所在网格单元的多个加热片。在本实施例中，稳频通道所在网格单元的加热片序号为x至y，1≤x＜y≤m，P_k为第k个加热片的加热功率。稳频通道的功率参数。提取第二温度数据中稳频通道所在网格单元的多个温度值，计算稳频通道的平均温度T₃。根据稳频通道的功率参数计算稳频通道的温升/>，则程长影响数ΔL=Δt₁K₂ΔT₃/T₃，其中，C₁为稳频通道的气体比热，M₁为稳频通道内气体质量，Δt₁为加热片通电时间，K₂为稳频通道的分子散射系数。分子散射系数为稳频通道的气体折射率对激光散射的影响系数，与激光陀螺自身有关。K₂=(jHn)/(2e₀)。H为稳频通道的长度，j为气体平均极化率，n 为分子数密度，e₀为真空电容率。

步骤8：根据第一纵模集合和第二纵模集合确定有效纵模集合，基于当前光学程长及所在的纵模从有效纵模集合中提取目标纵模，根据目标纵模计算目标光学程长。所述有效纵模集合为第一纵模集合在第二纵模集合中的补集，在本实施例中，有效纵模集合=第二纵模集合-第一纵模集合。在本实施例中，第一纵模集合为{q+2阶纵模}，第二纵模集合为{q阶纵模、q+2阶纵模、q+4阶纵模}，则有效纵模集合为{q阶纵模、q+4阶纵模}。目标纵模为有效纵模集合中光学程长与当前光学程长差值最小时对应的纵模，即跳模数最小的纵模。目标光学程长L'=λ(q+z)，其中，q+z为目标纵模，q为当前纵模，z为跳模数，λ为激光谐振波长。若当前光学程长处于q阶纵模，则目标纵模为q+4阶纵模，依此类推。

步骤9：根据目标光学程长计算程长调节数，根据程长调节数调节程长调节组件的电压增量，返回至步骤6。如图9所示，程长调节组件包括交流电源、热敏感支架113、玻璃底座114、加热螺线管115。热敏感支架固定第一平面反射镜。热敏感支架113可以是纯铝支架，纯铝支架的膨胀与温度呈线性关系。在本实施例中，本发明的激光陀螺的程长调节组件沿45°倾斜布置，实现入射角与反射角垂直的折射。程长调节数ΔL'=L'-L₀-ΔL，L₀为当前光学程长。程长调节组件的伸长量为程长调节数/。因此程长调节组件的电压增量，其中C₂为热敏感支架的比热、M₂为热敏感支架的质量，R₁为热敏感支架的电阻、K₃为热敏感支架的热膨胀系数，Δt₂为交流电压的通电时间，U₀为交流电源的初始电压。在另一实施例中，程长调节组件可以是包括直流电源和热膨胀电阻，热膨胀电阻固定第一平面反射镜，直流电源控制热膨胀电阻的膨胀体积，进而调节第一平面反射镜的位置。

实施例二

如图10所示，本发明根据所述激光陀螺的跳模控制方法的跳模控制装置，包括：激光激发组件、激光采集组件、光路组件、温度传感器、存储器、加热器、控制器、程长调节组件。激光激发组件用于生成第一激光和第二激光。光路组件包含第一球面反射镜、第二球面反射镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜以及谐振腔。第一激光和第二激光经过谐振腔到达合光棱镜。激光采集组件包含合光棱镜、信号分析器，合光棱镜用于收集第一光斑或第二光斑，信号分析器用于测量第一光斑或第二光斑的光强。温度传感器用于采集激光陀螺的第一温度数据和第二温度数据。存储器用于存储谐振腔的第一纵模集合和第二纵模集合。加热器用于加热激光陀螺的至少一个网格单元。第一控制器用于控制加热器的开启和关闭。第二控制器用于计算加热器的程长影响数，并根据程长调节数控制程长调节组件的电压增量。所述程长调节组件包括交流电源、热敏感支架以及加热螺线管，交流电源经加热螺线管加热热敏感支架，根据程长调节数确定热敏感支架的伸长量，再确定交流电源的电压增量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种激光陀螺的跳模控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：激光激发组件生成第一激光和第二激光，第一激光和第二激光经过合光棱镜耦合形成第一光斑；

步骤2：生成第一光斑的第一光强函数，提取第一光强函数的多个极小值点，计算至少一个极小值点的光学程长，生成第一纵模集合；

步骤3：将谐振腔划分为多个网格单元，在至少一个网格单元上设置应力孔，在应力孔安装温度传感器，激光陀螺进入热平衡状态后，温度传感器采集激光陀螺的第一温度数据，根据第一温度数据生成平衡温度矩阵；

步骤4：扫描程长调节组件的工作区间，信号分析器收集第二光斑，根据第二光斑的光强计算背向散射光强，根据第二光斑的第二光强函数与背向散射光强的第三光强函数生成第二纵模集合；

步骤5：激光陀螺的两组阳极将网格单元分割为激发区和折射区，在折射区设置加热器；

步骤6：激光激发组件生成第一激光和第二激光，温度传感器采集激光陀螺的第二温度数据，根据平衡温度矩阵和第二温度数据确定加热器的工作参数；

步骤7：根据加热器的工作参数计算谐振腔内稳频通道的功率参数，根据第二温度数据和功率参数计算加热器的程长影响数；

步骤8：根据第一纵模集合和第二纵模集合确定有效纵模集合，基于当前光学程长及当前纵模从有效纵模集合中提取目标纵模，根据目标纵模计算目标光学程长；

步骤9：根据目标光学程长计算程长调节数，根据程长调节数控制程长调节组件的电压增量，返回至步骤6。

2.根据权利要求1所述的激光陀螺的跳模控制方法，其特征在于，在步骤2中，在第一光强函数中提取大于合光限模阈值的至少一个极小值点，计算该极小值点的光学程长，根据激光谐振算法计算无效纵模，至少一个无效纵模组成第一纵模集合。

3.根据权利要求1所述的激光陀螺的跳模控制方法，其特征在于，在步骤4中，背向散射光强G=G₁Ω₁/(Ω₂+Ω₃ ²)^1/2，其中，G₁为第二光斑的光强，Ω₁为激光陀螺的闭锁阈值，Ω₂为激光陀螺的角速度，Ω₃为谐振腔净增益。

4.根据权利要求1所述的激光陀螺的跳模控制方法，其特征在于，在步骤4中，根据第二光斑的第二光强函数的极大值点确定多个候选纵模，根据背向散射光强的第三光强函数的极大值点确定多个非候选纵模，排除非候选纵模的多个候选纵模组成第二纵模集合。

5.根据权利要求1所述的激光陀螺的跳模控制方法，其特征在于，在步骤6中，所述加热器由多组加热片组成，在至少一个网格单元内安装加热片，所述工作参数由每一加热片的加热功率组成，所述工作参数为P={P₁, P₂,…,P_m}，1、2、m均为加热片序号。

6.根据权利要求1所述的激光陀螺的跳模控制方法，其特征在于，在步骤7中，提取稳频通道所在网格单元的多个加热片，稳频通道的功率参数，P_k为第k个加热片的加热功率，x、y均为加热片序号，且1≤x＜y≤m。

7.根据权利要求1所述的激光陀螺的跳模控制方法，其特征在于，在步骤7中，根据第二温度数据计算稳频通道的平均温度T₃，根据稳频通道的功率参数计算稳频通道的温升ΔT₃，程长影响数ΔL= K₂ΔT₃/T₃，其中，K₂为稳频通道的分子散射系数。

8.根据权利要求7所述的激光陀螺的跳模控制方法，其特征在于，在步骤8中，目标光学程长L'=λ(q+z)，其中，q+z为目标纵模，q为当前纵模，z为跳模数，λ为激光谐振波长。

9.根据权利要求1所述的激光陀螺的跳模控制方法，其特征在于，在步骤8中，有效纵模集合为第一纵模集合在第二纵模集合中的补集，目标纵模为有效纵模集合中光学程长与当前光学程长差值最小时对应的纵模。

10.根据权利要求8所述的激光陀螺的跳模控制方法，其特征在于，程长调节数ΔL'=L'- L₀-ΔL，L₀为当前光学程长。

11.一种根据权利要求1所述激光陀螺的跳模控制方法的跳模控制装置，其特征在于，包括：

激光激发组件，用于生成第一激光和第二激光；

光路组件，光路组件包含谐振腔，第一激光和第二激光经过谐振腔到达合光棱镜；

激光采集组件，激光采集组件包含合光棱镜、信号分析器，合光棱镜用于收集第一光斑或第二光斑，信号分析器用于测量第一光斑或第二光斑的光强；

温度传感器，用于采集激光陀螺的第一温度数据和第二温度数据；

存储器，用于存储谐振腔的第一纵模集合和第二纵模集合；

加热器，用于加热激光陀螺的至少一个网格单元；

一第一控制器，用于控制加热器的开启和关闭；

一第二控制器，用于计算加热器的程长影响数，并根据程长调节数控制程长调节组件的电压增量。

12.根据权利要求11所述跳模控制装置，其特征在于，所述程长调节组件包括交流电源、热敏感支架以及加热螺线管，交流电源经加热螺线管加热热敏感支架，根据程长调节数确定热敏感支架的伸长量，再确定交流电源的电压增量。