DE2029151C - Anordnung zur Messung von Winkelgeschwindigkeiten mittels eines Sagnac-Interferometers - Google Patents

Description

Winkelgeschwindigkeit ω des Systems nach der be- und 3 besteht aus einem in einem Gasraum 101 bekannten Sagnac-Fonnel wie folgt zugeordnet- endlichen Toroid-Spiegdringleiter 102 auf einem iso-₄ ,_ lierenden Ständer 100 und einem vakummdichtcn

Z = — Glasfenster 102a mit dem Spiegel 104, der infolge

°°'^λ 5 seiner Form und der Geometrie der eingekoppelten

F = Fläche des Rings, Lichtstahlen 103 für den Jt-fachen Umlauf dieser Licht-

ω = Winkelgeschwindigkeit, strahlen und deren genügende Fokussierung sorgt.

k = Anzahl der Windungen des Lichtleiters Befindet sich zwischen den Elektroden 105 des Gas-

C₀ = LichtgeschwindigkeitU_nVakuum ^{raumes 101 innerhalb deS GehäUSCS 1}^₁S ^8eeiSneteS

a - ^r^nwinai^^{eit m} vakuum, ^ _Qas ^ ^^ _Hochfrequeaznetzgerät 106 »gepumpt*

λ - wellenlänge. werden kann, so tritt ein Verstärkungseffekt auf dem

Der Lampenring 10 mit den außen aufgebrachten Weg der Lichtstrahlen vom Laser 107 bis zum Inter-

neodymdotierten Lichtleitern 11,12 wird in der Regel ferometer 108 auf, sofern das Gas im Gasraum 10!

in einem Kühlmantel 15 eingeschlossen sein, welcher . von der gleichen Art ist, wie im verwendeten Laser 107.

zur Erhöhung der Lichtausbeute auf der Innenseite 15 Als Beispiel für das zur Verwendung kommende Gas

eine Spiegelschicht 18 trägt Er wird in geeigneter sei ein HeJium-Neon-Gasgemisch genannt

Weise von einem Kühlmittel durchflossen. Die Für die vorbeschriebene Anordnung ist es vorteil-

Energieversorgung der Xenonlampe 10 erfolgt durch haft, wenn der Laser 107 kurze Lichtpulse erzeugt, die

die Stromversorgung 16. über Strahlteiler 111, 112 und Umlenkspiegel 113 La

Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 2 ao den Ringleiter 102 eingekoppelt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

ein- oder mehrlagiger spulenförmiger Schicht auf der _ , Oberfläche einer ringförmigen Xenonlampe angeordnet. Patentansprüche: Dureh djacMaßnahmen werden die durch den langen Lichtweg auftretenden Reflexions- und Ab-

1. Anordnung zur Messung von Winkelge- 5 Sorptionsverluste aufgehoben, weil der Lichtimpids schwin.digkeiten mittels eines Sagnac-Interfero- — der vorzugsweise von kurzer Dauer und hoher meters, bei dem kohärentes Licht zum vielfachen Folgefrequenz ist — im gepumpten Material des Umlauf gebracht wird, dadurch ge kenn- Lichtleiters bis zur kurzzeitigen Überschreitung der zeichnet, daß der vielfach umlaufende Strahl Inversionsschwelle verstärkt wird.

durch ein gepumptes Medium geleitet wird. to In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vor-

2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der der geschlagen, daß das Eingangsende der spulenförmigen vielfache Umlauf mittels gewendeltei Lichtleiter Schicht mit einem Neodym-Glaslaser gekoppelt ist. erzielt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Durch die Materialgleichheit von Lichtleiter und Lichtleiter (11,12) und die Laserlichtquelle (13) aus Laser werden die Lichtpulse bei der Ausbreitung längs gleichem Material — beispielsweise neodym- 15 der Lichtleiterwindungen der spulenförmigen Schicht dotiertem Glas — gefertigt sind und die Lichtleiter verstärkt.

(11,12) faserförmig in ein- oder mehrlagiger Um die Lichtausbeute zu erhöhen und übermäßige

spulenförmiger Schicht (19) auf der Oberfläche Erwärmungen zu vermeiden, schlägt die Erfindung

einer ringförmigen Xenonlampe (10) angeordnet weiterhin vor, daß die Lichtleiter und die Xenonlampe

sind. 30 mit einem Kühlmantel umgeben sind, dessen Innen-

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch ge- wand mit einer Spiegelschicht versehen ist. kennzeichnet, daß das Eingangsende der spulen- Die erfindungsgemäße Aufgabe kann gemäß einem förmigen Schicht (19) mit einem Neodymglaslaser speziellen Ausführungsbeispiel, bei dem der vielfache (13) gekoppelt ist. Umlauf mittels eines Toroidspiegels erzielt wird, auch

4. Anordnung nach den Ansprüchen 2 und 3, as dadurch gelöst werden, daß der Toroidspiegel in einem dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter (11,12) Raum mit einer Atmosphäre aus geeignetem Gas und die Xenonlampe (10) mit einem Kühlmantel —beispielsweise Argon oder Helium-Neon-Gemisch— (15) umgeben sind, dessen Innenwand mit einer angeordnet und einem Laser mit gleichem Medium Spiegelschicht (18) versehen ist. zugeordnet ist. Auch hier wird eine Verstärkung der

5. Anordnung nach Anspruch 1, bei der der 30 Lichtpulse erreicht, wobei der Lichtstrahl wie in einem vielfache Umlauf mittels eines Toroidspiegels Lichtleiter im Toroidspiegel gewissermaßen »gefangen« erzielt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der bleibt und in ihm zur Vielfachumlenkung gebracht Toroidspiegel (102) in einem Raum (101) mit einer wird.

Atmosphäre aus geeignetem Gas — beispielsweise Die Erfindung ist nachfolgend an Ausführungs-

Argon oder Helium-Neon-Gemisch — angeordnet 35 beispielen beschrieben und gezeichnet. Es zeigt und einem Laser (107) mit gleichem Medium F i g. 1 den schematischen Aufbau der Anordnung

zugeordnet ist. zur Verstärkung mit Nd-Lichtleitern,

F i g. 2 den schematischen Aufbau der Anordnung zur Verstärkung mit Toroid-Ringspiegeln,

40 F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III gemäß

F i g. 2 mit zusätzlich eingezeichneter Pumpanordnung. In einem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 werden auf einer ringförmig gebogenen Xenonlampe 10 Lichtleiter 11,12 beispielsweise aus neodymdotiertem Glas

Anordnungen zur Messung von Winkelgeschwindig- 45 aufgebracht. Das Licht der Xenonlampe 10 wird zum keiten nach dem Prinzip des Sagnac-Interferometers Pumpen der Niveaus dieses Lasermaterials verwendet, sind bekannt. Bekannt sind ferner solche Anord- und zwar bis kurz unterhalb der Inversionsschwelle, nungen, bei denen zur Vergrößerung der Empfindlich- Das System »Xenonlampe 10, Lichtleiter 11,12« umkeit des Sagnac-Interferometers das in einem Laser spannt die Ringfläche 17, wobei die Lichtleiter 11, 12 erzeugt Licht zu einem vielfachen Umlauf um eine 50 die Xenonlampe 10 spiralförmig umwinden, so daß Bezugsfläche geführt wird. Dieser Umlauf wird durch die Lampenoberfläche mit einer gleichmäßigen, dünnen Lichtleiter oder durch Spiegelanordnungen besonderer Schicht 19 von Lichtleitern umgeben ist, wobei die Bauart, wie beispielsweise Toroid-Spiegel, Ringleiter Steigung der Aufwicklung etwa 1 bis 3 Windungen pro usw., vorgenommen. Die Anzahl der Umläufe für Flächenumfang beträgt. Wird nun ein Impuls eines das Licht ist jedoch durch dessen Dämpfung infolge 55 Neodymlaser 13 in das gepumpte Lichtleitersystem von Reflexions- und Absorptionsvorgängea begrenzt. 10, 11, 12 eingekoppelt, so pflanzt sich dieser Impuls Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in dem Lichtleiter 11 im Uhrzeigersinn und im Lichteine Anordnung zur Messung von Winkelgeschwindig- leiter 12 im entgegengesetzten Sinne fort. Der Impuls keiten der vorbeschriebenen Art zu schaffen, bei der umläuft in beiden Richtungen die Flächen Jfc-mal. die Reflexions- und Absorptionsverluste weitgehend 60 Der Impuls wird im gepumpten Material des Lichtkompensiert sind. Dies wird erfindungsgemäß dadurch leiters 11 bzw. 12 verstärkt. Diese Verstärkung hebt erreicht, daß der vielfach umlaufende Strahl durch ein die bisher üblichen Lichtleiterverluste auf, so daß die gepumptes Material geleitet wird. Bei einer speziellen Umlaufzahl k groß gemacht werden kann. Beide Anordnung, bei der der vielfache Umlauf mitteis Impulse treten in ein Interferometer 14, wobei sie mit gewendelter Lichtleiter erzielt wird, sind erfindungs- 65 einer bestimmten Ordnung Z interferieren. Eine gemäß die Lichtleiter sowie die Laserlichtquelle aus laufende Messung wird durchgeführt, indem eine gleichem Material — beispielsweise neodymdotiertem geeignete Impulsfolgefrequenz eingegeben wird. Die Glas — gefertigt und die Lichtleiter faserförmig in beobachtbare Interferenzordnung Z ist dann der