DE2900125A1

DE2900125A1 - Ringlaser-drehgeschwindigkeitsmesser

Info

Publication number: DE2900125A1
Application number: DE19792900125
Authority: DE
Inventors: Terry Anthony Dorschner; Irl Wilson Smith
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1978-01-03
Filing date: 1979-01-03
Publication date: 1979-07-12
Also published as: NL189980C; GB2012101B; IT7947511A0; CA1116279A; GB2012101A; IT1113711B; DE2900125C2; NL189980B; FR2413635B1; JPH0321889B2; FR2413635A1; JPS5498195A; NL7812668A

Description

München, den 3· Januar 1979 Anwaltsaktenz.: 27 - Pat. 231

Raytheon Company, l4l Spring Street, Lexington, Mass. 021731 Vereinigte Staaten von Amerika

Ringlaser-Drehgeschwindigkeitsmesser

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Ringlaser-Drehgeschwindigkeitsmesser, die auch Laser-Gyroskope genannt werden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein mit vier Frequenzen arbeitendes Laser-Gyroskop-System, in welchem zwei Laser-Gyroskope gleichzeitig mit einem gemeinsamen Ausbreitungspfad arbeiten.

Aufbau und Betriebsweise eines mit vier Frequenzen arbeitenden Laser-Gyroskopes in seiner Grundgestaltung können der US-Patentschrift 3 7^1 657 entnommen werden. Bei derartigen Systemen breiten sich Wellen von vier bestimmten Frequenzen in einem geschlossenen Ausbreitungspfad, der durch drei oder mehrere Spiegel definiert wird, aus. Zwei dieser Strahlen laufen in einem geschlossenen Ausbreitungspfad im Uhrzeigersinn um, während der Umlauf der anderen beiden Strahlen im Gegenuhrzeigersinn erfolgt.

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Jeweils ein im Uhrzeigersinn xind ein im Gegenuhrzeigersinn umlaufender Strahl haben einen ersten Polarisationssinn, während ein im Uhrzeigersinn und ein im Gegenuhrzeigersinn umlaufender weiterer Strahl einen anderen Polarisationsinn haben. So hat beispielsweise der erste, im Uhrzeigersinn umlaufende Strahl und der erste im Gegenuhrzeigersinn umlaufende Strahl eine rechtssinnige zirkuläre Polarisation, während der zweite im Uhrzeigersinn und der zweite im Gegenuhrzeigersinn umlaufende Strahl eine linkssinnige zirkuläre Polarisation aufweisen. Die beiden rechtssinnig zirkular polarisierten Strahlen können beispielsweise die höheren Frequenzen haben, während die beiden linssinnig zirkular polarisierten Strahlen die niedrigeren Frequenzen haben können.

Eine Rotation des Laser-Gyroskops um seine empfindliche Achse bewirkt, daß die beiden rechtssinnig zirkular polarisierten Strahlen einen stärkeren Frequenzabstand als im Ruhezustand erhalten, während die beiden linkssinnig zirkular polarisierten Strahlen in ihrer Frequenz enger zusammenrücken. In entgegengesetzte Richtung wirkende FrequenzverSchiebung treten bei entgegengesetzten Rotationsrichtungen auf. In der genannten Beschreibung ist auch dargelegt, daß der Unterschied zwischen den Frequenzverschiebungen der rechts drehend polarisierten Strahlen und der links drehend polarisierten Strahlen direkt proportional der Rotationsgeschwindigkeit des Systems ist. Das Zeitintegral dieser Differenz ist direkt proportional dem Betrag der Gesamtverdrehung um die empfindliche Achse.

Im Ausbreitungspfad sind zwei getrennte Einrichtungen vorgesehen, um die Frequenzteilung herbeizuführen, damit die Strahlen der vier unterschiedlichen Frequenzen vorliegen. In dem eingangs genannten System wird mit einem Kristallrotator eine Aufteilung zwischen dem Durchschnittswert der Frequenzen der rechts drehend und der links drehend polarisierten Strahlen erreicht. Diese Un-

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terteilimp, oder Aufteilung wird mit einem Kristall herbeigeführt,

reziproke ;

der eine/rhasenverzögerung zirkulär polarisierter Wellen herbei- j

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führt, die für die Zirkularpolarisation in der einen Richtung ani

ders als für die Zirkularpolarisation in der entgegengesetzten ι

|Richtung ist. Ein Farad ay-Ro tat or sorgt außerdem für die Frequenz'- ! i

aufteilung zwischen den Frequenzen im Uhrzeigersinn und den Fre- _;quenzen im Gegenuhrzeigersinn von jeweils gleicher Polarisation. Der Faraday-Rotator ist nicht umkehrbar und ergibt unterschiedliche Phasenverzögerungen für Wellen der selben Polarisationszustände, die in entgegengesetzter Richtung fortschreiten. Ein System der vorstehend beschriebenen Art hat sich zwar als recht |gut funktionsfähig erwiesen, doch sind Wünsche nach weiteren Verbesserungen aufgetreten. So strebt man an, so weit wie möglich Feststoffe aus dem Ausbreitungspfad zu eliminieren, da Feststoffe! als Streuzentren wirken können, von denen in unerwünschter Weise j Licht von einem Strahl auf den anderen übergekoppelt werden kann,, iodurch eine den Ausgangswert beeinflussende Frequenzverschiebung: im System entstehen kann. Man strebt außerdem an, das Laser-Gyroskop -System so zu gestalten, daß praktisch keine Kopplung zwischen im entgegengesetzen Sinne polarisierten Strahlen am Ausgangsdetektor auftritt.

ε ist somit für das erfindungsgemäße Laser-Gyroskop -System kennzeichnend, daß es die geringst mögliche Menge irgend eines Materials und damit von Streustellen innerhalb des Aushreitungspfades der umlaufenden Strahlen aufweist. Das erfindungsgemäße Laser-Gyroskop soll außerdem möglichst keine unerwünschte Kopplung zwischen den Strahlen aufweisen, die auf einen Ausgangsdetektor auftreffen.

Ferner wird mit dem Laser-Gyroskope-System nach der Erfindung angestrebt, die auf die Strö mung des gasförmigen Verstärkungsmefliums zurückzuführende Drift so klein wie möglich zu halten.

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Die vorstehend genannten Ziele werden dadurch erreicht, daß ein geschlossener, nicht planarer Ausbreitungspfad für elektromagnetische Wellen und Mittel zum Erzeugen einer Anzeige der Rotationsgeschwindigkeit der den Pfad darstellenden Einrichtung vorhanden sind. Sofern im Folgenden der Begriff "geschlossener Ausbreitungsweg" verwendet wird, bezeichnet dies einen ringartigen Pfad, der bei Projektion auf irgendeine Ebene nie die Fläche Null ergibt. Die Anzeige erfolgt vorzugsweise in Form eines oder mehrerer elektrischer Signale, die einen Parameter wie die Frequenz oder die Amplitude haben, welche sich übereinstimmend mit der Drehgeschwindigkeit verändern. Auch digitale Signale können in dieser Weise eingesetzt werden. Wellen von wenigstens zwei bestimmten Frequenzen breiten sich entlang dem geschlossenen Pfad aus. Die Anzeigemittel können ein Signal hervorbringen, dessen Frequenz praktisch proportional der Differenz zwischen den Frequenzen der wenigstens zwei Wellen ist. Wenn Wellen mit vier Frequenzen verwendet werden, dann kann die Anzeige proportional der Differenz zwischen wiederum zwei Differenzen zweier getrennter Wellenpaare sein. Bei bevorzugten Ausführungsformen sind die Wellen zirkulär polarisiert. Vier oder mehr reflektierende Mittel können eingesetzt werden, um den geschlossenen Ausbreitungspfad zu bilden. Weitere Vorteile lassen sich mit der Erfindung dadurch erzielen, daß im geschlossenen, nicht planeren Ausbreitungspfad für die elektromagnetischen Wellen Mittel vorgesehen werden, die für die sich ausbreitenden Wellen in entgegengesetzten Richtungen im Ringpfad unterschiedliche Verzögerungen hervorrufen. Es können auch Mittel vorgesehen werden, um einen Teil der im geschlossenen Ausbreitungspfad umlaufenden Wellen auszuleiten und wenigstens ein Ausgangssignal aus diesen herausgeleiteten Wellenanteilen zu bilden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können diese Mittel zur Schaffung unterschiedlicher Verzögerungen einen Faraday-Rotator enthalten.

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Bei einer bevorzugten Aiisführungsform können in dem geschlossenen, nicht planaren Ausbreitungspfad für die elektromagnetischen Wellen die zur Verzögerung der Wellen in der unterschiedlichen Ausbreitungsrichtung verwendeten Mittel durch ein Materialplättchen gebildet werden, das eine Dicke von weniger als 0,5 mm hat. Es sollten Mittel vorgesehen werden, die in dem Plättchen ein magnetisches Feld hervorrufen. Das Plättchenmaterial hat vorzugsweise eine Verdet-Konstante, die den Wert von 0,25 min./cm Oe. bei der Betriebswellenlänge übersteigt. Ein Glasplättchen mit einer entsprechenden Dotierung eines Seltenerden-Elementes eignet sich dafür.

Das Auskoppeln der elektromagnetischen Wellen aus dem geschlossenen Ausbreitungsweg sollte so erfolgen, daß die auf die Auskopplungsmittel auftreffenden Wellen zwischen sich einen Winkel von 30 oder weniger einschließen. Die Einrichtung, in der der geschlossene Ausbreitungspfad, ausgebildet ist, kann ein Feststoffmaterialblock mit einer Anzahl von Kanälen sein, in denen die elektromagnetischen Wellen verlaufen. An den Schnittstellen der Kanäle sind reflektierende Mittel angebracht. Eines dieser reflektierenden Mittel kann ein teildurchlässiges Element sein, an dsm ein Teil der Wellen aus dem in sich geschlossenen Ausbreitungspfad ausgekoppelt werden kann. Vorzugsweise ist der geschlossene Pfad nicht planar oder auch windschief genannt, was bedeutet, daß die einzelnen. Abschnitte des geschlossenen Pfades nicht sämtlich in derselben Ebene liegen. Weitere Vorteile lassen sich erzielen, indem im geschlossenen Ausbreitungspfad der elektromagnetischen Wellen eine Vielzahl von reflektierenden Teilen angebracht wird, wobei zwischen diesen reflektierenden Teilen die Ausbreitungspfadabschnitte geradlinig sind und eines dieser reflektierenden Elemente teildurchlässig ist, während ferner Einrichtungen zur Erzeugung eines oder mehrerer elektrischer Signale vorgesehen sind, die aufgrund von Teilen der elektrischen Wellen, welche durch die teildurcnlässigen Elemente hindurchgetreten

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sind, zur Signalbildung angeregt werden, wobei der Winkel zwischen einzelnen elektromagnetischen Wellen, die auf die teildurchlässigen reflektierenden Elemente auftreten, 30 oder kleiner ist. Die genannte Kombination kann außerdem Mittel zum Verzögern der elektrischen Wellen aufweisen, wobei die Verzögerung zwischen den in verschiedenen Richtungen umlaufenden elektromagnetischen Wellen unterschiedlich ist. Diese Verzögerungsmittel können ein Faraday-Rotator sein.

Die Erfindung kann auch auf die Weise in die Praxis umgesetzt werden, daß ein Block aus Feststoffmaterial mit niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten von einer Vielzahl geradlinig verlaufender Kanäle durchsetzt wird, welche innerhalb des Blocks einander schneiden und für elektromagnetische Wellen einen geschlossenen Ausbreitungsweg darstellen, wozu an den Schnittstellen der Kanäle zahlreiche reflektierende Mittel eingesetzt werden, die die elektrischen Wellen den geschlossenen Ausbreitungspfad entlang reflektieren, aber wobei wenigstens einer dieser Reflektoren teildurchlässig ist, und an dieser Stelle der Winkel zwischen den einander schneidenden Kanälen 30 oder kleiner ist, und das Mittel zum Erzeugen eines Ausgangssignals abhängig von den durch die teildurchlässigen Reflektionsmittel hindurchtretenden elektromagnetischen Wellen vorgesehen ist. Auch hier ist der geschlossene Ausbreitungspfad wiederum vorzugsweise nicht planar und erzeugt so eine Bilddrehung für die elektromagnetischen Wellen. Die Schnittstellen der einzelnen Kanäle befinden sich jeweils auf den Außenflächen des Blockes.

Die Erfindung läßt sich auch durch folgende Kombination in die Praxis umsetzen: Einen Block aus Feststoffmaterial mit niedrigem

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irärmeausdehungskoef fizienten, der von r.iebreren, geradlinig Durchtrittskanälen durchsetzt ist, die einander schneiden und nicht in einer gemeinsamen Ebene liegen, jedoch einen geschlossenen Ausbreitungspfad für elektromagnetische !fellen innerhalb des Blockes darstellen, wobei zahlreiche reflektierende Elemente an den Schnittstellen der einzelnen geradlinigen Kanalabschnitte angeordnet sind, die die elektromagnetischen Wellen zwischen den einzelnen Kanälen reflektieren, so daß sie einen Umlauf der elektromagnetischen Wellen in dem Ausbreitungspfad bewirken. In den Pfad ist ein Faraday-Rotator eingesetzt. Dieser besteht vorzugsweise aus einem dünnen Plättchen aus Glas, das mit einem Seltenerden-Elment dotiert ist und das weniger als 0,5 mm stark ist, während ferner Einrichtungen vorgesehen sind, die innerhalb des Plättchens ein in Längsrichtung verlaufendes magnetisches Feld erzeugen. Die Schnittstellen zwischen den einzelnen geradlinigen Kanälen befinden sich an den Oberflächen des Blockes. Die Blockoberflächen stellen Ebenen dar, die senkrecht auf den Winkelhalbierenden zwischen den auf diesen Flächen endenden Kanalabschnitten stehen. Ein Laser-Verstärkermedium, wie etwa ein Gas's 20 gemisch aus beispielsweise 8 Teilen 'lie zu 0,53 T_eilen Ne

no Gesamt-

zu 0,47 Teilen Ne bei einem/Druck von 3 Torr sollte sich ebenfalls innerhalb des geschlossenen Umlaufpfades befinden.. Ferner sind mehrere Elektroden vorzusehen, mit denen das Laser-Verstarkungsmedium angeregt werden kann.

Eine weitere Möglichkeit der Verwirklichung der Erfindung kann in folgender Kombination gesehen werden: Ein Block aus Feststoffmaterial besitzt wenigstens eine erst Bohrung, in der sich elektr magnetische Wellen ausbreiten können. Diese erste Bohrung besteht aus zwei gleichgerichteten Abschnitten, wobei der erste Abschnitt zwischen einer Oberfläche des Blockes und dem zweiten Abschnitt liegt und einen größeren Querschnitt als der zweite Abschnitt hat

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Solirunc rait

An der Schnittstelle des ersten Abschnittes der Bohrung nut der Oberfläche des Blockes befinden sich reflektierende Mittel. In \ einer zweiten Bohrung, die sich mit dem zweiten Abschnitt der j ersten Bohrung schneidet, befindet sich wenigstens eine Elektrode Der Abstand zwischen der Schnittstelle der zweiten Bohrung mit dem zweiten Abschnitt der ersten Bohrung und der Schnittstelle des ersten und des zweiten Abschnittes der ersten Bohrung ist vorzugsweise geringer als das doppelte Maß des Durchmessers des zweiten Abschnittes der ersten Bohrung.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele zur eingehenden j Erläuterung der Erfindung im einzelnen nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

j Fig. i eine perspektivische Ansicht eines ersten

Laser-Gyroskopes in schräger Draufsicht;

Fig. 2 eine schräge Unteransicht in perspektivischer Darstellung des selben Laser-Gyroskopes von einer anderen Ecke her;

Fig. 3 u. k. perspektivische Ansichten des Gyroskop -Blockes der Fig. 1 mit Darstellung des Innenaufhaus und der Kanäle;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht des inneren Aufbaus des Systems des Gyroskopes aus Fig. i im Bereich einer der Endkammern mit einem Reflexionsspiegelsubstrat ;

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Fig. 6 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung von

Konstruktionseinzelheiten der Faraday-Rotatorvorriclitung des Laser-Gyroskop -Systems nach Fig. 1;

Fig. 6a einen Schnitt durch Teile des Faraday-Rotators aus Fig. 6 nach der Linie 6A-6A in Fig. 6;

Fig. 7 ein Diagramm, das eine Gegenüberstellung des Verstärkungsgewinns und der Frequenz des Gas-Laser-Mediuras im Laser-Gyroskop -System der Fig. 1 zeigt und in dem die gegenseitigen Lagen der Frequenzen der vier Strahlen innerhalb des Systems eingezeichnet sind; und

Fig. 8 ein Diagramm, das den Leistungsabnahmefaktor

in Abhängigkeit vom Einfallwinkel der Strahlen auf den Ausgangsspiegel wiedergibt.

Die Fig. 1 bis 4 werden, zunächst gemeinsam betrachtet. Der Gyroskop -Block 102 stellt den Rahmen dar, auf dem das System aufgebaut ist. Der Gyroskop -Block 102 besteht vorzugsweise aus einem Werkstoff mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizientexij etwa einem Glaskeramikmaterial, um Temperaturänderungseinflüsse auf das Laser-Gyroskop· -System so gering wie möglich zu halten. Als besonders günstig hat sich das im Handel erhältliehe, lint er der Bezeichnung Cer-Yit
Owens-Illinois Company herausgestellt.

TM liehe, unter der Bezeichnung Cer-Yit -Material C-IOl der Firma

Der Gyroskop -Block 102 hat neun im wesentlichen ebene Flächen, die in den verschiedenen Ansichten der Fig. 1 bis *t dargestellt sind.» Besonders deutlich lassen die Fig. 3 und k erkennen, daß der Block 102 von einem System von Kanälen 108, 110, 112 und Il4 durchzogen ist, die sich zwischen vier Außenflächen des Gyroskop· --Blockes 102 erstrecken. Die Kanäle bilden zusammen eiasn nicht in einer Ebene liegenden, in sich geschlossen Ausbrei tungspf ad innerhalb des Laser-Gyroskop ^-Blockes 102.

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Auf den Flächen 122, 124, 126 und 128 sind Spiegel an den ,Schnittstellen der Kanäle mit diesen Flächen angeordnet. Substrate l4O, l42 mit geeigneten Reflexionsoberflächen bilden die Spiegel, die auf den Flächen 124 und 126 angebracht sind. Eine spiegelnd reflektierende Oberfläche ist ebenfalls unmittelbar angrenzend an die Fläche 128 im Vorderteil eines die Weglänge steuernden Wandlers l6O angebracht. Einer dieser Spiegel sollte konkav sein, damit sichergesieilt ist, daß die Strahlen stabil und im wesentlichen auf die Mitte der Kanäle zusammengefaßt sind. Ferner ist ein teildurchlässiger Spiegel auf der Fläche 122 angebracht, der es ermöglicht, daß ein Teil jedes Strahls, der durch den geschlossenen Ausbreitungspfad innerhalb des Gyroskop Blockes 102 läuft, in eine Ausgangsoptik l44 ausgekoppelt werden kann. Der Aufbau einer solchen Ausgangsoptik ist in der deutschen Patentanmeldung P 28 00 885.7 beschrieben.

Da die Kanäle IO8, 110, 112 und 114 einen nicht planaren Ausbreitungspfad für die verschiedenen Strahlen bilden, erhält jeder Strahl eine Polarisationsdrehung, wenn er den geschlossenen Pfad durchläuft. Nur Strahlen mit praktisch zirkularer Polarisation können in dem nicht planaren Hohlraum gemäß der Erfindung bestehen. Bei zirkulär polarisierten Strahlung ist die Drift aufgrund der Strahlstreuung oder aufgrund der Kopplung von einem Strahl zum anderen ein Minimum. Diese Verminderung tritt auf, weil Licht in einem zirkulär polarisierten Zustand, wenn es gestreut ist, nicht die richtige Polarisation besitzt, um in andere Strahlen eingekoppelt werden zu können oder diese zu beeinflussen. Bei anderen Arten der Lichtpolarisation ist dies nicht der Fall, weil dort stets Komponenten des gestreuten Strahls existieren, die eine Kopplung mit den anderen Strahlen eingehen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Kanäle und Reflexionsspiegel so angeordnet, daß für die unterschiedlichen Strahlen im wesentlichen eine 90 -Polarisationsdrehung hervorgerufen wird. Da die Strahlen bei linkszirkularer Polarisation und rechtszirkularer Polarisation in entgegengesetztem Sinne ge- _:

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dreht werden, und zwar unabhängig von ihrer Laufrichtung um denselben Betrag, muß eine Frequenzaufteilung zwischen Strahlen links- und rechtszirkulärer Polarisation erfolgen, damit die Strahlen innerhalb des optischen Hohlraumes in Resonanz geraten. Dies ist in der Fig. 7 als Frequenzaufteilung zwischen den Strahlen linksseitiger und rechtsseitiger zirkularer Polarisierung dargestellt. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist eine 90 Drehung entsprechend einer relativen Phasenverschiebung von l80 verwendet, doch können auch Phasenverschiebungen mit anderen Werten eingesetzt werden, was von der gewünschten Frequenzaufspaltung abhängt. Eine Verdrehung erscheint immer dann, wenn der geschlossene Ausbreitungspfad nicht eben ist. Die genaue Anordnung der Pfadabschnitte bestimmt das Maß der Verdrehung.

Bei bekannten Systemen wird die Frequenzaufteilung zwischen den Strahlen mit rechts- und linkszirkulärer Polarisation unter Einsatz eines Blockes aus Feststoffmaterial von beträchtlicher optischer Dicke ausgeführt, der in den Ausbreitungspfad eingesetzt wird. Wie bereits oben erörtert, gibt ein derartiger Feststoffmaterialblock unmittelbar im Ausbreitungspfad Anlaß zu Streuung, so daß dann in unerwünschtem Maße Licht von einem Strahl in den anderen eingekoppelt wird, was zu einem Fehler in der Ausgangsgröße des Gyroskop -Systems führt. Der Betrag der Kopplung, und damit '

/der Fehler, reagiert stark auf thermische Einflüsse. Somit ist die Ausgangsfrequenz derartiger Apparaturen stark einer temperaturabhängigen Drift unterlegen, die sich mit einer festen Ausgangsvorspannung nicht kompensieren läßt. Bei der Erfindung wird nun der Feststoffmaterialblock, der ehedem als Kristallrotator eingesetzt wurde, vollständig aus dem Strahlausbreitungspfad weggelassen, so daß auch damit die Ursachen für Fehler und Drift entfallen.

Zum besseren Verständnis, wie die Phasenverschiebung eintritt, ist es zweckmäßig, sich einen linearpolarisierten Strahl vorzustellen, der um den Pfad umläuft. Man nimmt am besten zunächst an, daß der zwischen den Flächen 122 und 124 laufende Strahl mit

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einem nach oben zeigenden elektrischen Vektor linear polarisiert ist. Sobald der Strahl von einem Spiegel, der sich auf der Fläche 12^ befindet, reflektiert wird, ist der elektrische Vektor noch nahezu genau nach oben gerichtet, neigt sich jedoch geringfügig vorwärts, da der Kanalabschnitt 112 zwischen der Fläche 124 und der Fläche 128 etwas abwärts verläuft.fern der Strahl vom Spiegel auf der Fläche 128 reflektiert worden ist, weist er etwa nach links mit einer geringfügigen Abwärtsneigung, wie dies in den Fig. 3 und k erkennbar ist. Wenn der Strahl von der Fläche 151 reflektiert worden ist, weist der elektrische Vektor des Strahls innerhalb des Kanals IO8 nach links mit einer leichten Aufwärtssteigung, was wiederum den Fig. 3 und k entnommen werden kann. Daraus wird deutlich, daß der Strahl bei erneutem Eintreffen an der Fläche 122 eine Polarisationsdrehung von etwa 90 erfahren hat. Natürlich kann ein derartiger, gedrehter und linear polarisierter Strahl sich nicht wieder verstärken und auf dem geschlossenen Umlaufpfad in Resonanz geraten. Nur zirkulär polarisierte Strahlen mit einer Frequenz, die gegenüber der Frequenz, bei der diese Strahlen in einen geschlossenen ebenen Pfad derselben Länge in Resonanz geraten wurden, sind auch hier in Res onanz s chwingung.

Ein Zweifrequenz-Laser-Gyroskop läßt sich unter Einsatz eines nichtplanaren Ausbreitungspfades herstellen, womit die einzige Frequenzaufteilung hervorgebracht wird. Es wird bei einer derartigen Ausführungsform kein Faraday-Rotator oder ähnliches Element benötigt. Um die Drehgeschwindigceit festzustellen, wird ein Ausgangssignal in der Weise gebildet^ . daß die beiden herausgeführten Teile der zwei Strahlen einander überlagert werden, um damit ein Ausgangssignal mit einer Frequenz zu erzeugen, die gleich der Differenz der Frequenzen zwischen den beiden Strahlen ist. Ist das Gyroskop in Ruhe, hat das Ausgangssignal den Frequenzwert f . Dreht sich das Gyroskop in der einen Richtung, erhöht sich der Frequenzwert des Ausgangs signals auf f +Af, wobei Δ. f proportional der Drehgeschwindigkeit ist, oder erniedrigt sich auf den Wert f -^f₁ wenn die Drehung in der anderen Richtung erfolgt. Der Einsatz zirkulär polarisierter Wellen bei der

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Erfindung vermindert erheblich die Querkopplung aufgrund von llückstreuung, so daß der Bereich des Zusamnieiwanderns der Frequenzen, auch "lock-in"-Bereich genannt, erheblich vermindert wird. Dadurch können derartige Laser-Gyroskope in vielerlei Fäl-

das

len angewendet werden, ohne daß/Zusaminenwandern vollständig unterbunden ist.

Die zweite Frequenzaufteilung zwischen den in Uhrzeigerrichtung drehenden und den gegen die Uhrzeigerrichtung drehenden Strahlen wird durch einen Faraday-Rotator I56 herbeigeführt. Der Faraday-Rotator I56 ist in einer Öffnung in der Außenfläche 15I ange-

Fig. 2 und 4 sowie in Einzelheiten in

bracht, was in/den Fig. 6 und oA zu erkennen ist. Die Befestigungseinrichtung 154 für den Faraday-Rotator besteht vorzugsweise aus demselben Material wie der Laser-Gyroskop -Block 102 und bildet die Basis, auf der der eigentliche Rotator aufgebaut ist. Die Halterung oder Befestigung 154 des Faraday-Rotators besitzt einen mittleren zylindrischen Abschnitt mit einem Flanschende, das eine seitliche Verschiebung in der Öffnung 120 innerhalb des Laser-Gyroskopw-Blockes 102 unmöglich macht. Das andere Ende der Halterung 154 ist so ausgeschnitten, daß eine Fläche zum Befestigen der aktiven Komponenten entsteht. In Ausrichtung mit dem Kanal 112 ist eine Öffnung 155 mit im wesentlichen dem Kanaldurchmesser in der Halterungsplattform angebracht. Ein Permanentmagnet 166 von Hohlzylindergestalt wird um die Öffnung 155 herum angeordnet. In der Öffnung des Permanentmagneten 166 liegt eine etwas keilförmige Faraday-Rotatorplatte 165· Diese Platte 165 kann aus Glas bestehen, das mit einer Saiten-Erden-Substanz dotiert ist, oder aus einem Material, das eine ähnlich hohe Verdet-Konstante aufweist. Eine Verdet-Konstante in einer Größe von mehr als 0,25 min/cm Oe bei der Betriebswellenlänge wird bevorzugt, damit die Stärke der Platte, die für das gewünschte Maß der Frequenzaufteilung benötigt wird, möglichst gering ist. Man strebt an, die Platte so dünn wie möglich zu machen, denn es hat sich gezeigt, daß das Ausmaß der thermisch bedingten Drift im Ausgangssignal der Vorrichtung in starkem Maße mit der Dicke des im Ausbreitungsweg der Wellen enthaltenen Fest-

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stof finaterials zusammenhängt. Ein im Handel zur Verfügung stehendes Material ist die Substanz FR-5 der Firma Hoya Optics, Inc. Man bevorzugt eine Dicke von 0,5 mm oder weniger, um die Drift auf einen tragbaren Wert herabzudrücken.

Das Faraday-Rotator-Plättchen 165 wird mit einer Schraubenfeder 168 gegen den Halter 15'* gedrückt. Ein aus unmagnetisiertem, ferromagnetischem Material bestehendes Polstück 170 wird durch das Magnetfeld des Permanentmagneten 166 an dessen einer Stirnfläche festgehalten. Das Polstück I70 besitzt eine Öffnung in seiner Mitte, deren Durchmesser dem Durchmesser der Öffnung des Kanals 112 entspricht, der etwas enger als der Durchmesser der Öffnung im Permanentmagneten I66 ist. Die Schraubenfeder wird auf diese Weise durch den in die Öffnung des Permanentmagneten I66 hineinragenden Kragen des Polstückes 170 gehalten.

Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel werden zwei zylindrische Permanentmagnete mit gleichpoligen Enden gegeneinander gesetzt. Die Faraday-Rotator-Scheibe wird in der Nähe eines Endes des aus zwei Magneten bestehenden Paares angeordnet. In der Scheibe wird ein magnetisches Längsfeld erzeugt, doch wird dieses Feld sehr schnell-abgeschwächt, wenn man sich eine kurze Strecke von der Scheibe oder dem Plättchen oder den Magneten entfernt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß praktisch kein Magnetstreufeld erzeugt wird, das sich in den gasförmigen Entladungsbereich hineinerstrecken könnte und durch den Zeeman-Effekt unerwünschte Schwingungsarten oder Frequenzverschiebungen hervorruft .

Außer der Frequenzaufteilung zwischen den im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn umlaufenden Strahlen versieht der Faraday-Rotator 156 noch eine zweite Funktion. Aufgrund des dichten Sitzes in der Öffnung 120 des Gyroskop -Blockes 102 sperrt der Faraday-Rotator I56 eine in Längsrichtung der Kanäle 112 mögliche Gasströmung. Da aber keine Gaszirkulation durch den geschlossenen Pfad stattfinden kann, ist auch eine Zirkulation von

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Streuung verursachenden Partikeln, die im Gas mitgetragen werden, ganz erheblich vermindert. Beide Oberflächen des Faraday-Rotator-Plättchens I65 sind vorzugsweise mit einer Antireflexionsschicht ausgestattet, damit die einfallende Strahlung nicht zurückgestreut wird. Zudem kann eine gewisse Reflexion zugelassen werden, da die reflektierte Strahlung für das Ausgangssignal benutzt wird. Es ist dann nicht erforderlich, einen teildurchlässigen Spiegel zu verwenden.

Betrachtet man nochmals die Fig. 1, 3 und 4, so sieht man, daß die Strahlen, die auf den teildurchlässigen Spiegel, der auf der Fläche 122 angebracht ist, auftreffen, einen von der Normalen zur Spiegelfläche nur gering abweichenden Einfallswinkel haben. Die in den Kanälen IO8, 110, 112 und Il4 laufenden Strahlen sind allgemein zirkularpolarisiert. Je näher bei der Normalen ein solcher Strahl auf eine reflektierende Spiegelfläche auftrifft, um so angenäherter kreisförmig ist die Polarisation des durch die Spiegeloberfläche hindurchgelassenen Strahls. Liegt der Einfallswinkel weiter von der Normalen entfernt, dann beginnt der teilweise hindurchgelassene Strahl eine elliptische Polarisation anzunehmen.

Wie bereits in der deutschen Patentanmeldung P 28 OO 885.7 erläutert, treten dann, wenn die Strahlen innerhalb der Ausgangsoptik und dem Detektor gänzlich zirkulär polarisiert sind, praktisch keine unerwünschten Querkopplungen und Interferenzen zwischen den Strahlen der oberen beiden Frequenzen und den Strahlen der unteren, beiden Frequenzen innerhalb des Detektors auf« Mit stärkerem Übergang von der Kreisform in die elliptische Form der Polarität beginnt die Querkopplung fühlbar zu werden und tritt als Amplitudenmodulation des Ausgangssignals von den Detektordioden l43 auf. Man konnte feststellen, daß die Größe der unerwünschten Querkopplung in einer nichtlinearen, stetig ansteigenden Funktion vom Grad der Abweichung von der Kreisform in die elliptische Form abhängt. Es wurde festgestellt, daß die Quer kopplung bei Einfallswinkel unter etwa 15° noch relativ niedrig

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itot. Sie steigt jedoch sehr stark bei EinfallswiiiJkeln an, die diesen Wert übersteigen. Diese Querkopplung läßt sich mit Hilfe eines geeigneten Polarisationsfilters ausschalten, doch nimmt die zur Verfügung stehende, gefilterte Leistung ab in dem Maße, wie die Querkopplung im ungefilterten Strahlbereich ansteigt.

Außerdem- nimmt die an den Detektordioden zur Verfugung stehende Leistung für jeden Strahl ab, wenn der Einfallswinkel der Strahlen auf den Ausgangsspiegel größer wird. Ein berechnetes Diagramm des Leistungsabnahmefaktors in bezug zum Einfallswinkel für eine Ausgangsstruktur, wie sie in der deutschen Patentanmel dung P 28 OO 885.7 beschrieben ist, zeigt die Fig. 8. Daraus ist zu ersehen, daß der Leistungsreduktionsfaktor für Winkel größer als etwa 15 sehr stark abnimmt. Somit bevorzugt man, den Einfallswinkel der Strahlen in den Kanalabschnitten IO8 und 110, die auf den teildurchlässigen Spiegel an der Oberfläche 122 hin gerichtet sind, höchstens 15 werden zu lassen. Anders ausgedrückt, der Winkel zwischen den Kanälen IO8 und 110 beträgt 30 oder weniger.

Es werden weiter die Ansichten der Fig. 1, 3 und k betrachtet. Die Elektroden zum Erregen des Gasverstärkermediums befinden sich innerhalb der Kanäle 108 und HO und sind in die Elektrodenöffnungen 104 eingesetzt. Vorzugsweise sind die mittleren Kathodenelektroden 132 und 136 mit der negativen Klemme einer äußeren Energiezufuhr verbunden, während die Elektroden 127, 13O₁ *3^ und 138 mit der positiven Klemme in Verbindung stehen. Die Kathodenelektroden haben die Gestalt von hohlen Metallzylindern und sind an den von den Abdichtungen zum Laser-Gyroskope-Block 102 ent-

oder einer Kappe fernt gelegenen Enden mit einem Sockel/versehen, während die positiven Elektroden sämtlich die Gestalt von Metallstäben haben, die in die verschiedenen Elektrodenöffnungen J04 hineinragen. Mit den genannten Anschlüssen fließt der Strom auswärts zu den Elektroden 132 und 136 in zwei entgegengesetzten Richtungen innerhalb eines einzigen Kanals. Die negative Elektrode I36 liegt vorzugsweise in der Mitte zwischen den positiven Elektroden

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und 1381 während die negative Elektrode 132 in der Mitte zwischen den positiven Elektroden I30 und 127 angesiedelt ist. Auf diese Y7eise sind Ver^errungseinflüsse auf die Strahlen aufgrund ungleichen Stromflusses durch das Gasverstarkungsmedium im wesentlichen unterbunden, denn ein Strahl, der einen Kanalabschnitt passiert, in dem sich Elektroden befinden, durchläuft gleiche Längen von in entgegengesetzter Richtung gehenden Stroinflüssen. Allerdings sind aufgrund von Fertigungstoleranzen die Stellungen der einzelnen Elektroden und damit die Abstände zwischen der positiven Elektrode und den beiden negativen Elektroden nicht in jedem Kanalstück exakt gleich. Um diese Verschiedenheit auszugleichen, kann man den Stromfluß zwischen den positiven Elektroden einerseits und den jeweils ihnen zugeordneten negativen Elektroden ungleich groß machen.

Das Gasverstarkungsmedium, das die Kanäle IO8, 110, 112 und anfüllt, wird durch eine Gaseinfüllöffnung IO6 und das Gasfüllrohr l46 eingebracht. Als Gasmischung empfiehlt sich eine Mi-

o SO P 2
schung aus He, Ne und Ne in einem Verhältnis von 8:O,53^:O,47«

Die Einzelheiten im Aufbau des Laser-Gyroskope-Systems im Bereich einer positiven Elektrode sind einer Querschnittsdarstellung der Fig. 5 zu entnehmen« Die Metallelektrode 130> die mit einer Glaselektrodenabdichtung 131 gehalten wird, ist in eine Elektrodenöffnung 104 eingesetzt« Die Elektrode I30 erstreckt sieb, etwas mehr als die halbe Strecke zwischen der Oberfläche des Gyroskop -Blocks 102 und dem Kanal 110 in den Block hinein. Eine Endkammer 125 von zylindrischer Gestalt mit einem wenigstens zweimal so großen Durchmesser wie der Kanal 110 schließt diesen koaxial ab. Da sich der Kanal 110 noch geringfügig über die Elektrodenöffnung 104 hinaus erstreckt, bevor er in die Endkammer 125 einmündet, ist eine Sperre l45 zwischen der Elektrode 10% und der Endkammer 125 gebildet.

Bei bekannten Systemen befindet sich an dieser Stelle weder eine Endkammer noch eine Sperre. Der Kanal verläuft dort unmittelbar

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thirch clie Elcktrodeiiöffnung zur Außenfläche des Laser-Gyroskop Blockes. Beim Erregen der Elektroden können sich dann Staub oder sonstige unerwünschte Teilchen, die beispielsweise durch den Ionenbeschuß und das Sputtern des Laser-Gyroskop !-Blockes entstehen können, im Bereich des Schnittpunktes··

ansammeln der Elektrodenöffnung und der Strahlenkanäle/ Diese Teilchen stellen dann Streuzentren dar, die die optischen Verluste der Anordnung steigern. Im Gegensatz dazu bleiben bei der erfindungsgemäßen Gestaltung keinerlei Staubpartikel oder unerwünschte Teilchen im Schnittbereich der. Elektrodenöffnungen 10(t und des Kanals 110 in Schwebe. Auf diese Weise ist wiederum eine mögliche Quelle für die Drift ausgeschaltet.

Mit dem Äusführungsbeispiel ist ein Vier-Frequenz-Laser-Gyroskope-System hoher Genauigkeit unter Verwendung eines einstückigen Blockes aus einem Material mit niedrigem thermischem Ausdehnungskoeffizienten geschaffen. Durch einen aus vier Abschnitten bestehenden, nichtplanaren Ausbreitungspfad wird eine erste Frequenzteilung erreicht. Eine zweite Aufteilung wird mit einem Faraday-Rotator durchgeführt, der eine dünne, mit einer Seltenerden-Substanz dotierte Glasplatte enthält, die in eine Ausnehmung eines Permanentmagneten eingesetzt ist. Um eine Querkopplung zwischen den Strahlen innerhalb der Austrittsoptik zu vermeiden, ist ein enger Eintrittswinkel für die auf den Ausgangsspiegel auftreffenden Einfallsstrahlen gewählt. Das Verblocken der Gasströmung verringert die durch verunreinigende Partikel bedingte Drift der Ausgangsfrequenz.

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Leerseife

Claims

Patentans prü ehe

1. Ringlaser-Drehgeschwindigkeitsmesser, gekennzeichnet durch Mittel zur Bildung eines in sich geschlossenen, nicht in einer Ebene liegenden Ausbreitungspfades für elektromagnetische Wellen und Mittel zur Erzeugung einer Anzeige der Drehgeschwindigkeit der den Pfad bildenden Mittel.

2. Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem geschlossenen Pfad sich Wellen mit wenigstens zwei Frequenzen ausbreiten»

3· Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die anzeigeerzeugenden Einrichtungen ein Signal hervorbringen, dessen Frequenz im wesentlichen proportional dem Frequenzunterschied zwischen wenigstens zwei der Wellen ist.

k. Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen im wesentlichen zirkulär polarisiert sind.

5« Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Pfad mindestens vier reflektierende Elemente angeordnet sind.

6. Ringlaser-Drehgeschwindigkeitsmesser, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die einen nicht ebenen Ausbreitungspfad für elektromagnetische Wellen bilden, und Mittel in dem Pfad, die die sich in entgegengesetzten Richtungen ausbreitenden Wellen in verschiedenem Maße verzögern, wobei diese Verzögerungsmittel eine Platte (165) aufweisen, deren Dicke in Strahlausbreitungsrichtung weniger als 0,5 ram beträgt.

7ο Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Platte (165) ein magnetisches Feld erzeugt wird ο

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8. Drehgeschwiridigkeitsmesser nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Platte (I65) eine Verbet-Konstante von weiligst ens 0,25 min/cm Oe hat.

9· Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Platte (165) aus mit einem Seltenerden-Element dotiertem Glas besteht.

10. Ringlaser-Drehgeschwindigkeitsmesser mit einem in sich ge schlossenen Pfad für elektromagnetische Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß der Pfad nicht in einer Ebene liegt und im Pfad Verzögerungsmittel (I56) eingesetzt sind, die die in unterschiedliche Richtungen sich ausbreitenden Wellen um verschiedene Zeitbeträge verzögern und die eine Platte (I65) aufweisen, deren Verdet-Konstante wenigstens 0,25 min/cm Oe beträgt.

11. Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Einrichtungen (166) zur Erzeugung eines magnetischen Feldes innerhalb der Platte (I65)·

12. Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Platte (165) ein mit einem Seltenerden-Element dotiertes Glas ist.

13· Ringlaser-Drehgeschwindigkeitsmesser, in welchem ein geschlossener Ausbreitungspfad für elektromagnetische Wellen enthalten ist, gekennzeichnet durch Mittel (144) zum Auskoppeln eines Teils der darauftreffenden elektromagnetischen W-ellen aus dem Ausbreitungspfad, wobei der Winkel, den die auftreffenden Wellen an der Stelle der Auskopplungseinrichtung (ΐ4Λ) miteinander einschließen, höchstens 30 beträgt.

l4. Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 13_t dadurch gekennzeichnet, daß der in sich geschlossene Ausbreitungspfad in einem Block (102) aus Feststoffmaterial in Form einer Mehrzahl von Kanälen (IO8, 110, 112, 114) ausgebildet ist.

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15· Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch lk, dadurch gekennzeichnet, daß an den Schnittstellen der Kanalabschnitte (lO8, 110, 112, Il4) eine Anzahl reflektierender Mittel angeordnet ist.

l6. Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 15t dadurch gekennzeichnet, daß eines der reflektierenden Mittel die Auskopplungseinrichtung (lkk) aufweist und teildurchlässig ausgebildet ist.

17· Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 13 j dadurch gekennzeichnet, daß der Ausbreitungspfad nicht in einer Ebene liegt.

l8. Ringlaser-Drehgeschwindigkeitsmesser, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von reflektierenden Elementen, die zwischen sich einen geschlossenen Ausbreitungspfad für elektromagnetische Wellen schaffen, der aus geradlinigen Abschnitten (lO8, 110, 112, ilk) zwischen den reflektierenden Elementen besteht, von welchen eines (ikk) teildurchlässig ist, und Mittel zur Erzeugung eines oder mehrerer elektrischer Signale in Abhängigkeit von elektromagnetischen Wellen, die sich in dem geschlossenen Pfad ausbreiten, wobei die signalerzeugenden Mittel entsprechend Teilen der elektromagnetischen Wellen auftreten, die von der teildurchlässigen Einrichtung (lkk) durchgelassen sind, und der Winkel zwischen den auf die das elektrische Signal erzeugenden Mittel auftreffenden elektromagnetischen Wellen höchstens 30 beträgt.

19- Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch l8, gekennzeichnet durch Verzögerungsmittel (156) für die im Ausbreitungspfad laufenden elektromagnetischen Wellen, welche die in der einen Richtung laufenden Wellen anders verzögern, als die in der anderen Richtung im Ausbreitungspfad laufenden Wellen.

20. Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsmittel (156) ein Faraday-Rotator sind.

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21. Dreligeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausbreitungspfad nicht in einer Ebene liegt.

22. Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausbreitungspfad in einem Block (102) aus Feststoffmaterial ausgebildet ist.

23· Ringlaser-Drehgeschvrindigkeitsmesser mit einem Block aus Feststoffmaterial, der einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat und von einer Anzahl gerader Kanäle durchsetzt ist, die sich zur Bildung eines geschlossenen Umlaufpfades für elektromagnetische Wellen schneiden, wobei an jeder Schnittstelle der Kanäle reflektierende Mittel angeordnet sind, die die elektromagnetischen Wellen von einem Kanal in den anderen reflektieren, und eines dieser reflektierenden Mittel teildurchlässig ist^ dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den einander schneidenden Kanälen an dem teildurchlässigen Reflektormittel (lkk) höchstens 30° beträgt, und daß Mittel zum Erzeugen von Ausgangssignalen abhängig von den durch den teildurchlässigen Reflektor hindurchgelassenen elektromagnetischen Wellen vorhanden sind.

2k. Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlossene Pfad nicht in einer Ebene liegt.

25. Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetischen Wellen in dem geschlossenen Pfad eine Bilddrehung erfahren.

26. Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schnittstellen der Kanalabschnitte (IO8, 110, 112, 11%) im wesentlichen auf den Oberflächen des Blockes (102) befinden.

27· Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch ein Gaslaserverstärkungsmittel in wenigstens einem der ; Kanalabschnitte. , '

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28. Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch Mittel (156) die einen Kreisstrom des Gaslaserverstärkungsmediums im geschlossenen Ausbreitungspfad unterbinden.

29· Ringlaser-Drehgeschwindigkeitsmesser mit einem Block aus Feststoffmaterial mit niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten, in dem sich eine Anzahl von geradlinig verlaufenden Kanälen befindet, die sich untereinander schneiden, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kanalabschnitte (IO8, 110, 112, Il4) einen nicht ebenen geschlossenen Ausbreitungsweg für elektromagnetische Wellen bilden, während an jeder Schnittstelle der Kanalabschnitte (IO8, 110, 112, 11%) je ein Reflektor angeordnet ist, derart, daß eine Bilddrehung für die elektromagnetischen Wellen in dem Ausbreitungsweg entsteht.

30. Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausbreitungsweg ein Faraday-Rotator (156) angeordnet ist.

31. Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Faraday-Rotator eine mit einem Seltenerden-Element dotierte Glasplatte enthält, deren Dicke höchstens 0,5 nun beträgt, und daß Mittel zum Erzeugen eines Magnetfeldes in der Platte (165) vorgesehen sind»

32« Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstellen der Kanalabschnitte (IO8, 110, 112, Il4) sich auf den Oberflächen (122, 12%, 126, 128) des Blocks (102) befinden.

33» Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockoberflächen (122, 124, 126, 128) in Ebenen, liegen^ deren Normale jeweils die Winkelhalbierende zwischen den sicTh in ihnen jeweils schneidenden Kanalabschnitten (108, 110, 112, llA) darstellen.

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3*t· Drehgeschwindigkeitsmesser nach/Aiispruciiö/33» dadurch gekennzeichnet, daß in dem aus den Kanalabschnitten gebildeten Ausbreitungsweg ein Gaslasermedium enthalten ist.

35· Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 3k, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaslaserverstärkungsmedium eine aus den Be-

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standteilen He, Ne und Ne bestehende Gasmischung ist.

36. Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 351 dadurch gekennzeichnet, daß der Faraday-Rotator (15*0 den Zirkulationsumlauf der Gasmischung in dem geschlossenen Ausbreitungsweg unterbindet.

37· Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 3k, gekennzeichnet durch Mittel zum Erregen des Laserverstärkermediums.

38. Ringlaser-Drehgeschwindigkeitsmesser mit einem Block aus Feststoffmaterial, der wenigstens eine erste Bohrung aufweist, in der sich elektromagnetische Fellen ausbreiten können, dadurch gekennzeichnet, daß diese erste Bohrung aus zwei miteinander fluchtenden Abschnitten besteht und der erste Abschnitt zwischen einer Außenfläche des Blockes (102) und dem zweiten Abschnitt liegt sowie einen größeren Querschnitt hat als der zweite Abschnitt, daß Reflektoreinrichtungen an der Schnittstelle des ersten Abschnittes der ersten Bohrung mit der Oberfläche des Feststoffmaterialblockes (102) angebracht sind, und daß wenigstens eine Elektrode in einer zweiten Bohrung im Block (102) angeordnet ist, welche sich mit dem zweiten Abschnitt der ersten Bohrung schneidet.

39· Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 38» dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffmaterialblock (102) einen niedrigen Temperaturausdehnungskoeffizienten hat.

k0. Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 381 dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand von der Schnittstelle des zweiten Abschnitts der ersten Bohrung mit der zweiten Bohrung zur Übergangs-

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stelle zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt der ersten Bohrung kleiner als das doppelte Maß des Durchmessers des zweiten Abschnitts der ersten Bohrung ist.

41. Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß im Feststoffmaterialblock (102) eine Vielzahl von Bohrungen (IO8, 110, 112, Il4) vorgesehen sind, die für elektromagnetische Wellen einen geschlossenen Ausbreitungspfad bilden.

42. Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 4l, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausbreitungspfad nicht in einer Ebene liegt.

43· Drehgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 4l, gekennzeichnet durch ein die Verstärkung von elektromagnetischer Laserstrahlung bewirkendes Gas.

44. Faraday-Rotator für einen Ringlaser-Drehgeschwindigkextsmesser, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 43, gekenn zeichnet durch eine Halterbasis (154) mit einer durchsetzenden
Öffnung (155)»einen mit einer Öffnung versehenen Permanentmagneten (166), die mit der Öffnung (155) in der Halterbasie fluchtet, eine Platte (I65) aus mit einem Seltenerden-Element dotiertem
Glas, die in die Öffnung des Permanentmagneten (I66) eingesetzt und von der Halterbasis (154) abgestützt ist, eine die Glasplatte

und (165) gegen die Halterbasis (154) drückende Feder (l68),/ein

Rückhalteelement (170) für die Feder mit einer Öffnung, die mit den Öffnungen in der Halterbasis und dem Permanentmagneten fluchtet.

45· Faraday-Rotator nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder eine Schraubenfeder ist.

46. Faraday-Rotator nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (I66) und das Rückhalteelement (I70) im wesentlichen zylindrische Innen- und Außenflächen aufweisen.

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47· Faraday-Rotator nach. Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückhaiteelement (170) aus einem ferromagnetischera Material besteht.

48. Faraday-Rotator nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterbasis (154) aus einem im wesentlichen zylindrischen Hauptteil mit einem zylindrischen äußeren Ende besteht, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser des zylindrischen Hauptteils ist, während am zweiten Ende, in dem sich die Öffnung (155) befindet, eine Abflachung vorgesehen ist, auf der der Permanentmagnet (168) und die Glasplatte (I65) abgestützt sind, wobei die Längsachse der Öffnung (155) in der Halterbasis (154) und des Permanentmagneten (I66) senkrecht auf der Längsachse des Mittelabschnitts der Halterbasis steht.

49· Faraday-Rotator nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand von der Schnittstelle der Öffnung in der Halterbasis mit der Außenfläche der Halterbasis zur Außenfläche des Rückhalteelementes (I70) nicht größer als der Durchmesser des Mittelabschnitts der Halterbasis (154) ist.

50. Faraday-Rotator zur Verwendung insbesondere in einem Ringlaser-Drehgeschwindigkeitsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 43, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Permanent magneten, die mit ihren gleichpoligen Enden aneinandergrenzend angeordnet sind, und eine Platte aus einem Material, das eine Faraday-Drehung hervorruft, welche in der Nähe des zweiten Pols eines der Magnete angeordnet ist.

51. Faraday-Rotator nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert des magnetischen Feldes durch die Platte im wesentlichen parallel zur Längsachse der Platte verläuft·

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