7. Ringlaser-Gyroskop nach Anspruch 3, dadurch ge- lungsenergie, die innerhalb eines Ringlaserhohlraumes fortkennzeichnet, dass zwei externe sekundäre Moden vorhanden « schreitet. Wenn der Ringlaserkörper um eine Achse gedreht sind, die durch eine Kreisfrequenz © getrennt werden, wobei wird, die eine Komponente senkrecht zur Ringlaserebene ent-das Verhältnis c/© so justiert wird, dass J0 (c/©) minimalisiert hält, nimmt die Frequenz von Wellen, die in einer Richtung wird, wobei c proportional zur Amplitude des Überlage- innerhalb des Hohlraumes fortschreiten, zu, während die Fre-
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quenz von Wellen, die in entgegengesetzter Richtung fort- verändert die Längen des optischen Pfades der entgegenge-schreiten, abnimmt. Diese Frequenzänderung zwischen den setzt fortschreitenden Welle in nichtreziproker Weise. Dies in entgegengesetzter Richtung fortschreitenden Moden ergibt kann auch dazu verwendet werden, um in obiger Gleichung a eine Änderung der Schwebungsfrequenz proportional der grösser als b zu machen, so dass die Einflüsse des Mitziehens Drehgeschwindigkeit. Durch Überwachung des Schwebungs- 5 minimal gehalten werden. Dieses magnetische Zittern unter signales werden Informationen über die Drehgeschwindigkeit Verwendung einer Faradayschen Zelle ist in der oben angege-des Ringlasers erzielt. benen Literaturstelle von Aronowitz auf den Seiten 157-159
Für ein Ringlasergyroskop, das mit niedrigen Drehgesch- erläutert.
windigkeiten arbeitet, muss jedoch die Frequenzverriegelung Die vorbeschriebenen Gegenmitzieh-Techniken sind pas-
oder das Mitziehen überwunden werden. Dieses Phänomen 10 siv, d.h. sie hängen nicht von aktiven Laserverstärkungsme-tritt auf, wenn zwei in entgegengesetzte Richtung wandernde dien ab. Bei diesen Methoden sind die Einflüsse auf Wellen, Wellen in einem Resonanzhohlraum mit nur geringfügig un- die in einer Richtung im Laserpfad fortschreiten, gleich und terschiedlichen Frequenzen aufeinander gezogen werden, und entgegengesetzt den Einflüssen auf die Wellen, die in der ent-sich zu einer stehenden Welle mit einer Frequenz kombinie- gegengesetzten Richtung wandern.
ren. Daraus ergibt sich, dass für geringe Drehgeschwindig- 15 Zur Erläuterung werden die beiden entgegengesetzten Re-keiten des Ringlasers, bei denen die Frequenzdifferenzen zwi- sonanzmoden in einem Ringlaserhohlraum, die kombiniert sehen den beiden entgegengesetzten Moden sehr klein sind, werden und eine Drehinformation ergeben, als «Primärmo-die Wellen zusammengezogen werden, so dass die Schwe- den» bezeichnet. Aufgabe der Erfindung ist es, das Mitziehen bungsfrequenz sich nicht ändert und das Gyroskop unemp- zwischen in entgegengesetzter Richtung fortschreitenden Pri-findlich gegen niedrige Drehgeschwindigkeiten ist. Die Ein- 20 märmoden in einem Ringlaserhohlraum dadurch so gering flüsse des Mitziehens sind im einzelnen in Laser Applications, wie möglich zu halten, dass zusätzliche Moden in den Ringla-Monte Ross, Academic Press, Inc., New York, 1971 in dem serhohlraum eingeführt werden. Diese zusätzlichen Moden Aufsatz «The Laser Gyro» von Frederick Aronowitz, Seiten oder «Sekundärmoden» schwingen mit Frequenzen, die ver-133-200, beschrieben. schieden von denen der Primärmoden sind, und sind mit den
Es ist bekannt, dass die Hauptursache des Mitziehkop- 25 Primärmoden über das Laserverstärkungsmedium gekoppelt, peins die wechselseitige Streuung von Energie aus jedem der damit ein Gegenmitzieheffekt erzeugt wird.
Strahlen in die Richtung des anderen ist. Diese wechselseitige Dies wird gemäss der Erfindung mit einem Ringlaser-Gy-
Streuung oder Rückstreuung ist im einzelnen in Aronowitz roskop erreicht, der definiert ist durch die kennzeichnenden (siehe oben), Seiten 148-153 erläutert. Die Differenzfrequenz Merkmale des Patentanspruches 1. Merkmale von Ausfüh-zwischen zwei in entgegengesetzter Richtung fortschreitenden 30 rungsarten der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Wellen in einem Ringlaser ist durch die Gleichung Ansprüche.
Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung wer-v]/ = a + b • sin \|/ den vier Schwingungsresonanzmoden im Ringlaserhohlraum erzeugt. Diese vier Moden können dadurch erzeugt werden, gegeben, wobei \|/ die augenblickliche Phasendifferenz zwi- 35 dass der Laserhohlraum verstimmt wird, so dass die beiden sehen den sich in entgegengesetzter Richtung ausbreitenden Primärmoden mit einer Frequenz arbeiten, die etwas aus der Wellen, a proportional der Drehgeschwindigkeit des Ringla- Mitte der Laserverstärkungskurve versetzt ist, während zwei sers, und b proportional der Grösse der rückgesteuerten Ener- schwächere Sekundärmoden mit Frequenzen schwingen, die gie ist. Wenn a kleiner als b ist, wird die Schwebungsfrequenz auf der Verstärkungskurve nur etwas über dem Schwellwert gleich Null und der Ringlaser wird mitgezogen. Um einen 40 liegen. Der Schwellwert wird als der Bereich auf der Verstär-Gyroskopausgang zu erhalten, der der Drehung des Ringla- kungskurve definiert, in welchem eine Resonanzmode im Laserkörpers entspricht, muss a grösser als b sein. serverstärkungsmedium beginnt, verstärkt zu werden. Die Se-
Eine Möglichkeit, um das Mitziehen zu eliminieren, be- kundärmoden werden über das aktive Verstärkungsmedium steht darin, den Ringlaserkörper mechanisch in Schwingun- mit den Primärmoden gekoppelt, wodurch ein Zittereffekt in gen zu versetzen. Dadurch, dass der Laser in Schwingungen 45 der Differenzfrequenz der beiden starken Moden erzeugt versetzt wird bzw. Zitterbewegungen ausführt, wird dem Gy- wird. Dieser Zittereffekt, der in der Gleichung für y als Er-roskop eine Drehgeschwindigkeit so überlagert, dass über den gebnis der Kopplung der schwachen und starken Moden auf-grössten Teil der Zeit a grösser als b ist, und die Einflüsse von tritt, wirkt der Mitziehkomponente der Gleichung entgegen b ausserordentlich klein sind oder eliminiert werden. Ein Gy- und verringert oder eliminiert sie.
roskop, das mechanische Zitterbewegungen verwendet, ist in 50 Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, DE-OS 27 49 125 erläutert. dass eine Störschwingung aus einer externen Laserquelle ein-
Eine weitere Möglichkeit, die Einflüsse des Mitziehens geführt wird. Zwei Laserstrahlen können in den Ringlaser-sehr gering zu halten, besteht darin, eine gerichtete Zitterbe- hohlraum eines Ringlasers mit zwei Moden injiziert werden, wegung des Magnetfeldes einer Faradayschen Zelle zu erzeu- Die injizierten Moden, von denen jede in einer anderen Rich-gen, die innerhalb eines Ringlaserpfades angeordnet ist. In- 55 tung wandert, erfahren eine Verstärkung aus dem Laserme-nerhalb des Ringlaserhohlraumes werden linear polarisierte dium und werden somit mit zwei Primärmoden gekoppelt, die Laserwellen in kreisförmig polarisiertes Licht umgewandelt, im Ringlaser erzeugt werden. Diese injizierten Moden, deren dessen Vektor in der gleichen Richtung wie die Wicklungen in Frequenzen verschieden von denen der Primärmoden sind, der Faradayschen Zelle rotiert. Den kreisförmig polarisierten werden mit den Primärmoden gekoppelt, so dass ein Zitteref-Lichtwellen wird durch das magnetische Feld entgegenge- 60 fekt in der Differenzfrequenz erreicht wird. Das Zittern verwirkt, wenn die Lichtquellen die Faradaysche Zelle durchlau- ringert oder eliminiert die Kopplung zwischen den beiden in fen, und es wird eine Zunahme oder Abnahme der Länge des entgegengesetzter Richtung fortschreitenden Primärmoden, optischen Pfades erhalten, je nach der Richtung des Feldes wodurch entsprechend das Mitziehen verringert oder elimi-und der Richtung, in der Wellen wandern. Nach Verlassen niert wird.
der Faradayschen Zelle wird das kreisförmig polarisierte 65 Eine zusätzliche Ausführungsform der Erfindung besteht Licht in linearpolarisiertes Licht zurückverwandelt. Dadurch, darin, dass ein Teil einer der in entgegengesetzter Richtung dass der Strom in den Wicklungen der Faradayschen Zelle fortschreitenden Wellen des Ringlasers als externe Quelle verschwingt, schwingt das magnetische Feld entsprechend und wendet wird. In diesem Fall, bei dem zwei Primärmoden im
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Ringlaser eine ausreichende Verstärkung haben, um zu schwingen, wird ein Teil einer Mode aus dem Ringlaserhohlraum über einen teilreflektierenden Spiegel extrahiert. Der extrahierte Teil wird durch Dopplereffekt verschoben, damit seine Resonanzfrequenz geändert und geschwächt wird, und wird dann zurück in den Ringlaser injiziert. Dieser durch Dopplereffekt verschobene Mode, der eine etwas andere Frequenz hat, wird mit dem ursprünglichen Primärmode kombiniert, und ergibt einen Zittereffekt, der das Mitziehen verringert.
Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäs-sen Ringlasergyroskops, bei dem die Hohlraumlängensteuer-schaltung die Hohlraumlänge so einstellt, dass zwei starke Primärmoden und zwei schwächere Sekundärmoden im Verstärkungsmedium erzeugt werden,
Fig. 2 und 3, wie die optische Frequenz des Resonanzhohlraumes so abgestimmt werden kann, dass die Resonanzwellen im Hohlraum an gewünschten Stellen auf der Laserverstärkungskurve arbeiten,
Fig. 4, wie ein Laserhohlraum verstimmt wird, damit schwächere Sekundärmoden mit stärkeren Primärmoden gekoppelt das Mitziehen zwischen zwei entgegengesetzten Primärmoden verringern,
Fig. 5 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäs-sen Ringlasergyroskops, wobei Sekundärmoden durch eine äussere Laserquelle erzeugt und in den Resonanzhohlraum injiziert werden, um sie mit den entgegengesetzten Primärmoden zu koppeln, und
Fig. 6 eine dritte Ausführungsform eines erfmdungsge-mässen Ringlasergyroskops, wobei ein Teil einer Primärmode von einem Ringlaserresonanzhohlraum extrahiert durch Dopplereffekt in der Frequenz verschoben, und dann erneut in den Hohlraum injiziert wird, um ihn mit einer Primärmode zu koppeln.
Wie vorstehend ausgeführt, ist die Differenzfrequenz oder Schwebungsfrequenz, die sich durch Kombinieren der beiden primären, entgegengesetzten Resonanzmoden innerhalb eines Ringlaserhohlraumes ergibt, durch die Gleichung i|/ = a + b sin \|/
bestimmt, wobei tj/ die augenblickliche Phasendifferenz zwischen den entgegengesetzt wandernden Wellen, a proportional der Rotationsgeschwindigkeit des Ringlasergyroskops, und b proportional der Grösse der rückgestrahlten Energie ist. Der Ausdruck «b sin \j/» stellt die Kopplung dar, die sich aus der Rückstreuung ergibt. Für kleine Drehgeschwindigkeiten ist a kleiner als b, und \|/ geht nach Null. In diesem Fall wird das Ringlasergyroskop mitgezogen und ergibt kein Ausgangssignal, das der tatsächlichen Drehung entspricht. Somit arbeitet bei kleinen, endlichen Drehgeschwindigkeiten der Ringlaser nicht gut als Gyroskop.
Durch physikalische Massnahmen am Ringlaser, mit deren Hilfe erreicht wird, dass die Schwebungsfrequenz sinusförmig gestört wird, wird ein zusätzlicher Zeitändernder Faktor der obigen Gleichung hinzugefügt, so dass die Gleichung dann lautet
Y = a + b sin v|/ + c- cos rat
In der neuen Gleichung stellen c und co die Amplitude und die Frequenz der bei der Differenzfrequenz aufgegebenen Störung dar.
Löst man diese Gleichung nach y (t) auf, ergibt eine gute Annäherung die Gleichung
V (t) = at-^-J0(|-)cos(at)
wobei J0 die Besselfunktion erster Gattung nullter Ordnung 5 ist.
Wenn die Werte von c und co so gewählt werden, dass J0 = Null, reduziert sich diese Gleichung auf
¥ (t) = at
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und der Mitziehausdruck der ursprünglichen Differenzfrequenzgleichung wird eliminiert. In der folgenden Erläuterung der Erfindung wird ein derartiger zusätzlicher Störeffekt der Differenzfrequenz dadurch erreicht, dass zusätzliche Moden 15 oder Frequenzen in den Ringlaserhohlraum eingeführt werden, die mit den Primärresonanzmoden gekoppelt sind. Der Einfluss dieser zusätzlichen Störwellen oder Sekundärmoden wird durch Hinzufügen des Ausdruckes c-cos cot in der vorstehend erläuterten Weise beschrieben. Durch Steuerung der 20 Grösse und Frequenz der Sekundärmoden können die Ausdrücke c und co so manipuliert werden, dass sie das Mitziehen im Ringlasergyroskop verringern.
Fig. 1 zeigt ein Ringlasergyroskop 2. Der Laserkörper 4 besteht aus Quarz, und ein abgedichteter Hohlraum 6 inner-25 halb des Laserkörpers ist mit 90% Helium und 10% Neon gefüllt. Zwei Anoden 8 und 10 sowie zwei Kathoden 12 und 14 sind mit dem Hohlraum 6 verbunden. Das Gasgemisch in den Räumen des Hohlraumes zwischen der Kathode 12 und der Anode 8 sowie der Kathode 14 und der Anode 10 ist elek-30 trisch geladen, so dass ein Gasplasma vorhanden ist, das als Verstärkungsmedium zur Erzeugung und Verstärkung der Resonanzlasermoden innerhalb des Hohlraumes 6 dient. Drei dielektrische Spiegel 16,18 und 20 sind an den drei Ecken des dreieckförmigen Resonanzhohlraumes 6 angeordnet. Diese 35 Spiegel weisen Mehrfachschichten aus dielektrischen Überzügen auf, die an sich bekannt sind.
Der Spiegel 20 ist ein teilreflektierender Spiegel, der gestattet, dass ein kleiner Teil der Ringlaserwellen, die auf ihn auftreffen, durch den Spiegel gelangt. Teile der beiden in Ge-4o genrichtung fortschreitenden Primärmoden, die im Hohlraum 6 längs des durch die Linie 22 angegebenen Pfades wandern, gelangen durch den Spiegel 20 und werden in einer prismenartigen Vorrichtung in der Kombinier- und Photodetektoranordnung 23 kombiniert, damit ein Streumuster entsteht. 45 Dieses Streumuster wird durch fotoempfindliche Detektoren aufgenommen, und die darin erzeugten Signale werden über Leiter 24 an eine logische Datenreduzierschaltung 26 übertragen, die Geschwindigkeit und Richtungssinn der Drehung bestimmt. Eine detailliertere Erörterung der Kombination von so in entgegengesetzter Richtung fortschreitenden Wellen und der Verarbeitung der daraus erhaltenen Information ergibt sich aus der vorgenannten Literaturstelle, Seiten 139 bis 141.
Die Laserstrahlfrequenz wird durch Veränderung der Hohlraumlänge, d.h. des Abstandes, den die Lasermoden zur 55 Vervollständigung einer vollen Schleife um den Pfad 22 zurücklegen, gesteuert. Es ist erwünscht, die Hohlraumlänge so einzustellen oder abzustimmen, dass die Moden, die innerhalb des Hohlraumes in Resonanz kommen, in der Mitte der Intensitätsverteilungskurve (Verstärkungskurve) für das je-60 weilige Laserverstärkungsmedium liegen. Um die Hohlraumlänge einzustellen, ist der Spiegel 16 an dem Laserkörper 4 so befestigt, dass er sich nach innen und aussen bewegen kann. Mit der Rückseite des Spiegels 16 ist ein Stapel von piezoelektrischen Elementen 28 verbunden. Die Hohlraumlängensteu-65 erung wird dadurch erzielt, dass der Spiegel 16 durch Anlegen einer Wechselspannung an die piezoelektrischen Elemente 28 zum Schwingen bzw. Zittern gebracht wird. Wenn der Spiegel 16 mit einer bestimmten Frequenz schwingt, ändert sich das
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Intensitätssignal, das in der Photodetektoranordnung 23 er- Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, die zeigt, wie eine zeugt wird, entsprechend und wird über den Leiter 30 an eine Verstimmung die Verriegelungsfrequenz zwischen den Pri-
Steuerschaltung 32 für die Hohlraumlänge mit geschlossener märmoden 36 und 38 in einem speziellen Beispiel beeinflusst.
Schleife übertragen. Diese Schaltung bestimmt, wo die Reso- Die Verstimmung wird als Abstimmung der Pfadlänge am nanzmoden im Hohlraum längs der Verstärkungskurve ange- 5 Ringlaser in der Weise definiert, dass die optische Frequenz ordnet sind, und stellt die Nennhohlraumlänge dadurch ein, der Primärmoden aus der Mitte der Verstärkungskurve geän-
dass das elektrische Gleichstromsignal, das über den Leiter 34 dert wird. In Fig. 4 war das Mitziehen praktisch für einen Fall an die piezoelektrischen Elemente 28 gegeben wird, vergrös- eliminiert, wenn die Hohlraumpfadlänge soweit verstimmt sert oder verringert wird. Eine eingehende Erörterung dieser war, dass die Primärmoden 150 MHz aus der Mitte der Ver-
Schaltungsart ist dem NASA-Report Nr. CR-132261 «De- io stärkungskurve lagen.
sign and Development of the AA1300Ab02 Laser Gyro», ver- Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 5 fasst von T.J. Podgorski und D.N. Thymian, 1973, Seiten 10 gezeigt. Diese Ausführungsform zeigt einen Ringlaser mit und 11, zu entnehmen. zwei Moden ähnlich dem Ringlasergyroskop nach Fig. 1. Es Für die Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 1 wird ist ein abgedichteter Hohlraum 52 vorgesehen, der 90% He-das Zittern der Differenzfrequenz zwischen den in entgegen- 15 lium und 10 % Neon enthält, was bei elektrischer Erregung gesetzter Richtung fortschreitenden Primärmoden im Hohl- zwischen den Anoden 54 und den Kathoden 56 das Laserverraum durch Verstimmen der Hohlraumlänge erreicht. Bei- stärkungsmedium darstellt. Teile der beiden in entgegenge-spielsweise ist in Fig. 2 die Laserverstärkungskurve 44, d.h. setzter Richtung fortschreitenden Primärwellen im Hohlraum die Intensitätsverteilung des im Laserverstärkungsplasma werden über einen teiltransparenten dielektrischen Spiegel 58 emittierten Lichtes in Abhängigkeit von der optischen Fre- 20 in eine Kombinier- und Photodetektoranordnung 60 einge-quenz dieses emittierten Lichtes gezeigt. Wie bekannt, können führt, wo Signale erzeugt und auf eine logische Datenredu-nur bestimmte Frequenzen innerhalb des Ringlaserhohlrau- zierschaltung 62 übertragen werden. Ein Wechselstromsignal, mes in Resonanz kommen, d.h. verstärkt werden. Der Fre- das in der Steuerschaltung 66 für die Hohlraumlänge erzeugt quenzabstand zwischen diesen Resonanzmoden wird durch wurde, wird in einen piezoelektrischen Stapel 68 eingeführt, die Lichtgeschwindigkeit (q) dividiert durch die Pfadlänge 25 der den Spiegel 70 zum Zittern und damit die Hohlraumlänge (L), oder den Abstand, den eine Welle zurücklegt, wenn sie des Gyroskops zum Schwingen bringt. Intensitätssignale aus eine volle Schleife um den Laserpfad ausführt, bestimmt. der Kombinier- und Photodetektoranordnung 60 werden In Fig. 2 stellen die Linien 36 und 38 die Moden im Uhr- über den Leiter 64 an die Steuerschaltung 66 für die Hohlzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn dar, die bei einer be- raumlänge übertragen. Änderungen des Intensitätssignals stimmten Frequenz vorhanden sind, wenn der Ringlaserhohl- 30 aufgrund von Schwingungen des piezoelektrischen Stapels 68 räum auf die Mitte der Verstärkungskurve 44 abgestimmt ist. werden in der Hohlraumlängensteuerschaltung 66 verarbei-Die Linien 40 und 42 sowie die Linien 46 und 48 stellen die tet. Die Gleichstromkomponente des an den piezoelektri-nächstkommenden Moden auf der optischen Frequenzskala , sehen Stapel längs der Leitung 72 übertragenen Signales wird dar, die auch innerhalb des Hohlraumes vorhanden sein kön- so eingestellt, dass die Hohlraumlänge für maximale Intensi-nen, mit der Ausnahme, dass kein Verstärkungsmedium vor- 35 tät der darin in entgegengesetzter Richtung fortschreitenden gesehen ist, das diese anderen Moden innerhalb des Hohlrau- Wellen optimiert wird. Im Gegensatz zu dem Ausführungs-mes 6 verstärkt. Der Intensitätspegel, der durch die gestri- beispiel nach Fig. 1 wird hierbei die Hohlraumlänge so einge-chelte Linie 50 dargestellt ist, bezeichnet den Schwellwert stellt, dass die Resonanzmoden in der Mitte der Verstär-oder den Pegel, über welchem das Laserverstärkungsmedium kungskurve arbeiten.
die Resonanzwellen innerhalb des Hohlraumes verstärkt. 40 Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 werden störende se-
Für die Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 1 wird kundäre Wellen bei Frequenzen, die verschieden von denen eine Verstimmung der Hohlraumlänge dadurch erreicht, dass der Primärresonanzmoden im Lasergyroskop sind, aus einer die Gleichstromkomponente des elektrischen Signals an den externen Quelle eingeführt. Die externe Quelle ist in diesem piezoelektrischen Elementen 28 eingestellt wird, so dass die Falle ein linearer Laser 74 mit zwei Moden. Zwei getrennte
Hohlraumlänge verstimmt wird, damit die Hauptmoden 36 45 Moden, die in dem linearen Laser 74 erzeugt werden, wan-
und 38 aus der Mitte der Verstärkungskurve verschoben wer- dem kolinear zu dem Dispersionselement 76. Derartige Dis-
den. Es muss eine ausreichend grosse Verstimmung vorge- persionselemente sind in der Technik bekannt und können ein nommen werden, damit Sekundärresonanzwellen, die über Gitter für das Zerlegen unterschiedlicher Frequenzen in un-
dem Schwellwert schwingen, in den Resonanzhohlraum 6 ein- terschiedliche Anteile aufweisen. Nach dem Durchlaufen des geführt werden können. Fig. 3 zeigt, wie die Hohlraumlänge 50 Dispersionselementes 76 wird eine Sekundärmode 78 zum eingestellt wird, damit Resonanzmoden 36 und 38 aus der dielektrischen Spiegel 80 aufgebrochen, wo sie zum teilweise
Mitte der Verstärkungskurve 44 genügend weit verschoben übertragenden Spiegel 82 reflektiert wird. Beim Durchlaufen werden, damit Sekundärwellen 40 und 42 etwa über Schwell- des Spiegels 82 tritt die Mode 78 in den Ringlaserhohlraum 52
wert auf der Verstärkungskurve schwingen können. in Uhrzeigerrichtung ein und wird mit der in Uhrzeigerrich-
Die Sekundärmode 40, die im Hohlraum im Uhrzeiger- 55 tung wirksamen Primärmode, die im Hohlraum erzeugt wird,
sinn fortschreitet, wird nunmehr mit der stärkeren Primär- gekoppelt.
mode 36 gekoppelt, die im Hohlraum 6 über dem Schwellwert Die Sekundärmode 84 wird durch das Dispersionselement und in der gleichen Richtung fortschreitet. Dies bewirkt einen 76 zum Spiegel 86 und dann durch den Spiegel 82 abgelenkt.
Zittereffekt auf den \|/ Ausdruck in der Differenzfrequenzglei- Sie tritt in den Hohlraum 52 ein, wobei sie in Gegenuhrzeiger-
chung. In gleicher Weise wird die Sekundärmode 42 in Ge- 60 richtung wandert, und wird mit der in Gegenuhrzeigerrich-
genuhrzeigerrichtung mit der Primärmode 38 kombiniert, um tung wirksamen Primärmode gekoppelt.
einen Zittereffekt zu erreichen. Die Effekte der Störmoden 40 Der Störeinfluss der Sekundärmoden, der in den Hohl-
und 42 werden durch den Ausdruck c-cos cot in obiger Glei- räum eingeführt wird, ist in der Differenzfrequenzgleichung chung bestimmt. Durch Einstellung der Intensität längs der durch den Ausdruck c-cos cot geg ben. Die Differenzfrequenz
Verstärkungskurve der Moden 40 und 42 wie auch der Fre- 65 zwischen den Sekundärmoden 78 und 84 wird durch co darge-
quenz, bei der sie oszillieren, können c und œ in der Glei- stellt. Der Amplitudenteil c ist proportional der Grösse der chung gesteuert werden, um die Einflüsse des Mitziehens zu Signale 78 und 84 und der Grösse der Differenzfrequenzen verringern, wie vorstehend erörtert wurde. zwischen den Sekundär- und Primärmoden im Hohlraum.
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Die Ausdrücke c und œ können deshalb so beeinflusst werden, dass sie das Mitziehen verringern, indem die Durchlässigkeit des Spiegels 82 und die Frequenz und Grösse der in dem Linearlaser 74 erzeugten Signale gesteuert werden.
Fig. 6 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform enthält ein dreieckförmiges Ringlasergyroskop ähnlich den Ringlasern nach den Figuren 1 und 5. Die Hohlraumlängen-Steuerschaltung stellt den piezoelektrischen Stapel so ein, dass die Intensität des Ringlasergyroskopausganges ein Maximum wird. Die zwei entgegengesetzten Moden, die im Hohlraum längs des Pfades 22 fortschreiten, haben Frequenzen, die im wesentlichen auf die Mitte der Laserverstärkungskurve 44 der Figuren 2 und 3 abgestimmt sind.
Bei der Einrichtung nach Fig. 6 wird eine Stör-Sekundärmode in den Ringlaserhohlraum eingeführt und mit der im Gegenuhrzeigersinn fortschreitenden Primärmode gekoppelt. Um die Sekundärmode zu erhalten, wird ein Teil der im Gegenuhrzeigersinn fortschreitenden Mode im Pfad 22 durch den teilübertragenden dielektrischen Spiegel 88 geführt. Diese übertragene Welle 102 gelangt dann durch einen Richtungsisolator 90. Solche Richtungsisolatoren sind in der Technik bekannt und arbeiten in einer Weise, dass sie den Polarisationswinkel der sie durchlaufenden Wanderwellen ändern. Die Mode 102 trifft auf den dielektrischen Spiegel 92, der mit einem piezoelektrischen Stapel 94 verbunden ist. Eine Wechselspannung wird mit einer ausgewählten Frequenz an dem piezoelektrischen Stapel 94 aus der Schwingschaltung 104 ausgewählt und bewirkt, dass der Spiegel 92 schwingt. Diese Schwingung ihrerseits verschiebt durch Dopplereffekt die Frequenz der Mode 102, so dass nach ihrer Ablenkung von dem dielektrischen Spiegel 98 und ihrer erneuten Einführung durch teilübertragende Spiegel 88 in den Ringlaserpfad die Frequenz der Schwingung relativ zu der Primärmode, aus welcher sie entnommen war, geändert wird. Diese durch Dopplereffekt verschobene Mode wird bei einem Wiedereintreten in den Pfad 22 mit der in Gegenuhrzeigerrichtung fortschreitenden Primärmode gekoppelt damit ein Gegen-Mit-zieh-Zittereffekt auf \|/ in der vorbeschriebenen Weise erzielt wird.
Die Grösse des durch Dopplereffekt verschobenen Signales 102, das wieder in den Hohlraum eingeführt wird, wird in der Differenzfrequenzgleichung durch c dargestellt. Der Ausdruck c kann durch Steuern der Grösse von 102 gesteuert wer-5 den. Möglichkeiten zur Steuerung dieser Grösse umfassen die Steuerung der Durchlässigkeit des teilübertragenden dielektrischen Spiegels 88. Der Ausdruck co in der Differenzfrequenzgleichung entspricht der Schwingungsfrequenz, die auf den piezoelektrischen Stapel 94 übertragen wird. Dieser Aus-io druck kann auf einfache Weise dadurch gesteuert werden, dass die Frequenz der in der Schaltung 104 erzeugten Schwingung verändert oder gesteuert wird. Durch Steuerung der Grösse und Frequenz der Schwingung der Mode 102 beim Wiedereintreten in den Laserhohlraum und bei Kopplung mit i5 der im Gegenuhrzeigersinn fortschreitenden Primärmode können somit die Einflüsse des Mitziehens wesentlich verringern.
Ein Polarisator 96, der im Pfad der Mode 102 vorgesehen ist, gestattet auf effektive Weise, dass Strahlen eines Polarisa-20 tionssinnes durchgehen, während Strahlen mit unterschiedlicher Polarisation blockiert werden. Der Polarisator 96 wird so eingestellt, dass Strahlen hindurchgehen. Da der Richtungsisolator 90 den Polarisationssinn der Mode 102 geändert hat, haben Teile der im Uhrzeigersinn fortschreitenden 25 Primärmode, die durch den Spiegel 88 gelangen, eine unterschiedliche Polarisation, und werden durch den Polarisator 96 ausgesperrt.