DE2920429A1 - DEVICE FOR LASER GYROMODIC LOCK REDUCTION - Google Patents
DEVICE FOR LASER GYROMODIC LOCK REDUCTIONInfo
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Dipl.-lng. A. WasmeierDipl.-Ing. A. Wasmeier
patentanWäüte: . : :***.. .· *..:patent application:. :: *** ... · * ..:
Dipl.-lng. H. GrafDipl.-Ing. H. Graf
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GREFUNGER STRASSE 7 Telefon (09 41)54753 Telegramm Begpatent Rgb. Telex β 5709 repat dGREFUNGER STRASSE 7 Telephone (09 41) 54753 Telegram Begpatent Rgb. Telex β 5709 repat d
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ο".?. 16. März 1979 W/Heο ".?. March 16, 1979 W / He
Anmelder: UTTOH STSTiMS, IHC, 360 North. Crescent Drive, Bererly Hills, California 90210, TISlApplicant: UTTOH STSTiMS, IHC, 360 North. Crescent Drive, Bererly Hills, California 90210, TISl
Titel: "Einrichtung zur Verringerung der Laser-Gyromodenverriegelung"Title: "Device to Reduce Laser Gyromode Locking"
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Konten: Bayerische Vereinsbank (BLZ 750200 73) 5 839 Postscheck München 89369-801Accounts: Bayerische Vereinsbank (BLZ 750 200 73) 5 839 Postscheck Munich 89369-801
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wendet werden, bei denen die Differenz zwischen den Resonanz- | frequenzen von in entgegengesetzter !Richtung fortschreitenden Strahlungsenergie- oder Idchtwellen ein Maß für die Drehung der Anordnung ist, in der die sich ausbreitenden Wellen wandern.where the difference between the resonance | frequencies of advancing in the opposite direction Radiant energy or Idchtwaves a measure of the rotation is the order in which the propagating waves travel.
Einglasergyroskope, die in entgegengesetzter Sichtung fort- ! schreitende laserstrahlen verwenden, sind an sich bekannt. Diese werden zum Hessen der Drehung des Singlaser-Gyroskops durch Kombinieren von Teilen der in entgegengesetzter Sichtung fortschreitenden Hoden verwendet, um eine Schwebungsfrequenz zu erzeugen, die die Frequenzunterschiede zwischen den Gegenmoden angeben. Der inadruck "Mode" wird austauschbar mit der Bezeichnung "Welle" verwendet, und bedeutet eine Sesonanzwanderwelle von Strahlungsenergie, die innerhalb eines Einglaserhohlraumes fortschreitet. Wenn der Einglaserkörper um eine Achse gedreht wird, die eine Komponente senkrecht zur Binglaserkomponente enthalt, nimmt die Frequenz von Wellen, die in einer Sichtung innerhalb des Hohlraumes fortschreiten, zu, während die Frequenz von Wellen, die in entgegengesetzter Sichtung fortschreiten, abnimmt. Diese Frequenzänderung zwischen den in entgegengesetzter Sichtung fortschreitenden Hoden ergibt eine Änderung der Schwebungsfrequenz proportional der Drehgeschwindigkeit. Durch Überwachung des Schwebungssignales werden Informationen über die Drehgeschwindigkeit des Einglasers erzielt.Single-laser gyroscopes, which continue in the opposite direction! Using striding laser beams are known per se. These are used to measure the rotation of the single laser gyroscope by combining parts of the oppositely progressing testicles to create a beat frequency, which indicate the frequency differences between the counter modes. The inadruck "Mode" is interchangeable with the designation "Wave" is used, and means a resonant traveling wave of radiant energy propagating within a single laser cavity. When the single-lens body is rotated about an axis containing a component perpendicular to the single-lens component, the Frequency of waves that propagate in a sighting within the cavity, while the frequency of waves that advance in the opposite sighting, diminishes. This change in frequency between the testicles advancing in the opposite direction results in a change in the beat frequency proportional to the speed of rotation. By monitoring the beat signal, information about the speed of rotation of the single laser is obtained.
Für ein Einglasergyroskop, das mit niedrigen Drehgeschwindigkeiten arbeitet, muß jedoch die Frequenzverriegelung oder das Mitziehen überwunden werden« Dieses Phänomen tritt auf, wenn zwei in entgegengesetzte Sichtung wandernde Wellen in einem Eesonanzhohlraum mit nur geringfügig unterschiedlichen Frequenzen aufeinander zu gezogen werden, und sich zu einer stehenden Welle mit einer Frequenz kombinieren. Daraus ergibt sich, daß für geringe Drehgeschwindigkeiten des Binglasers, bei denen die Frequenzdifferenzen zwischen den beiden entgegengesetzten Hoden sehr klein sind, die Wellen zusammengezogen werden, so daß dieHowever, for a single-laser gyroscope operating at low rotational speeds, frequency locking or the Be overcome with dragging «This phenomenon occurs when two waves traveling in opposite sighting in a resonance cavity with only slightly different frequencies are drawn towards each other and combine into a standing wave with a frequency. It follows that for low rotational speeds of the bin laser, at which the frequency differences between the two opposite testicles are very small, the shafts are drawn together so that the
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Schwebungsfrequenz sich nicht ändert und das Gyroskop unempfindlich gegen niedrige Drehgeschwindigkeiten ist. Sie Einflüsse des Hitziehens sind im einzelnen in Laser Applications, Honte Boss, Academic Press, Inc., New York, 1971 la dem Aufsatz "Ihe Laser Gyro" von !Frederick Aronowitz, Seiten 133-200, 'beschrieben·The beat frequency does not change and the gyroscope is insensitive to low rotational speeds. You influences of heat drawing are detailed in Laser Applications, Honte Boss, Academic Press, Inc., New York, 1971 la the article "Ihe Laser Gyro" by! Frederick Aronowitz, pages 133-200, 'described ·
Es ist bekannt, daß die Hauptursache des Mitziehkoppeins die wechselseitige Streuung von Energie aus jedem der Strahlen in die Sichtung des anderen ist. Diese wechselseitige Streuung oder Bückstreuung ist im einzelnen in Aronowitz (siehe oben), Seiten 148-153 erläutert. Die Dif.ferenzfrequenz zwischen zwei in entgegengesetzter Sichtung fortschreitenden Vellen in einem Bipglaser ist durch die GleichungIt is known that the main cause of drag coupling is the mutual scattering of energy from each of the beams in the sighting of the other is. This mutual scattering or backscattering is detailed in Aronowitz (see above), Pages 148-153 explained. The differential frequency between two in opposite sighting waves advancing in a Bipglaser is given by the equation
γ - a + b · sin Yγ - a + b · sin Y
gegeben, wobei f die augenblickliche Phasendifferenz zwischen den sich in entgegengesetzter Sichtung ausbreitenden Vellen & proportional der Drehgeschwindigkeit des Binglasers, und b_ proportional der Größe der ruckgestreuten Energie ist.. Venn a, kleiner als b_ ist, wird die Schwebungsfrequenz gleich IFuIl und der Eingläser wird mitgezogen. TM einen Gyroskopausgang zu erhalten, der der Drehung des Einglaserkörpers entspricht, muß a, größer als b sein.given, where f is the instantaneous phase difference between the waves propagating in the opposite direction & is proportional to the speed of rotation of the binoculars, and b_ is proportional to the magnitude of the backscattered energy dragged along. TM to get a gyroscope output that corresponds to the rotation of the single-lens body must be a, greater than b.
Eine Möglichkeit, um das Mitziehen zu eliminieren, besteht darin, den Einglaserkörper mechanisch in Schwingungen zu versetzen. Dadurch, daß der Laser in Schwingungen versetzt wird bzw· Zitterbewegungen ausfuhrt, wird dem Gyroskop eine Drehgeschwindigkeit so überlagert, daß über den größten !Teil der Zeit a größer als b ist, und die Einflüsse von b_ außerordentlich klein sind oder eliminiert werden. Ein Gyroskop, das mechanische Zitterbewegungen verwendet, ist in DE-OS 27 49 125 erläutert.One way to eliminate drag is to to set the single-lens body in vibration mechanically. The fact that the laser is made to vibrate or performs trembling movements gives the gyroscope a speed of rotation superimposed in such a way that for most of the time a is greater than b, and the influences of b are extremely small or be eliminated. A gyroscope that makes mechanical tremors is used, is explained in DE-OS 27 49 125.
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ring zu halten, besteht darin, eine gerichtete ZitterbewegungTo hold the ring consists in making a directed trembling motion des Magnetfeldes einer Faradayschen Zelle zu erzeugen, die inner-of the magnetic field of a Faraday cell, the internal
halb eines Ringlaserpfades angeordnet ist. Innerhalb des Ring-half of a ring laser path is arranged. Inside the ring
laserhohlraumes werden linear polarieierte Laserwellen in kreis-laser cavity are linearly polarized laser waves in circular
XX försig polarisiertes Licht umgewandelt, dessen Vektor in derconverted into polarized light, its vector in the
gleichen Richtung wie die Wicklungen in der Faraday!sehen Zellesame direction as the windings in the Faraday! see cell
rotiert. Den kreisförmig polarisierten Lichtwellen wird durchrotates. The circularly polarized light waves is made by das magnetische Feld entgegengewirkt, wenn die Lichtquellen diethe magnetic field counteracted when the light sources the
■ Faradaysche Zelle durchlaufen, und es wird eine Zunahme oder Abnahme der Länge des optischen Pfades erhalten, je nach der Richtung des Feldes und der Richtung, in der Wellen wandern. Nach Verlassen der Faradayschen Zelle wird das kreisförmig polarisierte licht in linearpolarisiertes Licht zurückverwandelt· Dadurch, daß der Strom in den Wicklungen der Faradayschen Zelle schwingt, schwingt das magnetische Feld entsprechend und verändert die Längen des optischen Pfades der entgegengesetzt fortschreitenden Welle in nichtreziproker Weise. Dies kann auch dazu verwendet werden, um in obiger Gleichung a_ größer als b_ zu machen, so daß die Einflüsse des Mitziehens minin»al gehalten werden. Dieses magnetische Zittern unter Verwendung einer Faradayschen Zelle ist in der oben angegebenen Literaturstelle von Aronowitz auf den Seiten 157-159 erläutert.■ Traverse Faraday cell and an increase or decrease in the length of the optical path is obtained depending on the direction of the field and the direction in which waves travel. To Leaving the Faraday cell it becomes circularly polarized light converted back into linearly polarized lightBecause the current oscillates in the windings of the Faraday cell, the magnetic field oscillates accordingly and changes the lengths of the optical path of the oppositely progressing Wave in a non-reciprocal manner. This can also be used to make a_ greater than b_ in the above equation, so that the influences of dragging along are kept to a minimum. This magnetic tremor using a Faraday cell is explained in the above cited reference by Aronowitz on pages 157-159.
Die vorbeschriebenen Gegenmitzieh-Techniken sind passiv, d.h. sie hängen nicht von aktiven Laserverstärkungsmedienab. Bei diesen Methoden sind die Einflüsse auf Wellen, die in einer Richtung im Laserpfad fortschreiten, gleich und entgegengesetzt den Einflüssen auf die Wellen, die in der entgegengesetzten Richtung wandern.The counter drag techniques described above are passive, that is, they do not depend on active laser gain media. at These methods have the same and opposite influences on waves traveling in one direction in the laser path the influences on the waves traveling in the opposite direction.
Zur Erläuterung werden die beiden entgegengesetzten ResonanzTo explain the two opposite resonance moden in einem Ringlaserhohlraum, die kombiniert werden undmodes in a ring laser cavity that are combined and
eine Drehinformation ergeben, als NPrimärmodenN bezeichnet.result in rotation information, referred to as N primary modes N.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Mitziehen zwischen in entgegengesetzter Richtung fortschreitenden Primärmoden in einemThe object of the invention is to reduce the drag between primary modes advancing in the opposite direction in one
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Binglaserhohlraum dadurch, so gering wie möglich zu halten, daß zusätzliche Hoden in den Singlaserhohlraum eingeführt werden. Diese zusätzlichen Hoden oder nSekundärmodenR schwingen mit Frequenzen, die verschieden von denen der Primärmoden sind, und sind mit den Prinärmoden über das I&serverstärlcangsmedium gekoppelt, damit ein Gegenmitzieheffekt erzeugt wird.Bing laser cavity by keeping it as small as possible by introducing additional testes into the single laser cavity. These additional testes or n secondary modes R vibrate at frequencies different from those of the primary modes, and are coupled to the primary modes via the strength medium to create a counter-drag effect.
Dies wird gemäß der Erfindung mit einer Binglaser-Gyroskopanordrrang erreicht, die gekennzeichnet ist durch einen Binglaserkörper mit reflektierenden Oberflächen, die einen optischen Pfad mit geschlossener Schleife ausbilden, eine Vorrichtung zur Erzeugung und Aufrechterhaltung wenigstens zweier im optischen Pfad entgegengesetzt fortschreitenden primären Resonanzwandlermoden, wobei Frequenzunterschiede zwischen den Primärmoden der Vinkelbewegung entspre- · chen, die der Binglaserkörper erfährt, eine Vorrichtung zur Erzeugung und Aufrechterhaltung wenigstens einer sekundären Resonanzwandlermode, die im Pfad fortschreitet und mit wenigstens einer der Primärmoden gekoppelt ist, wobei die Einflüsse des Mitziehens verringert oder beseitigt werden, und eine Vorrichtung zur Verarbeitung der Freuuenzunterschiede zwischen den Primärmoden, um Signale zu erzeugen, die der Vinkelbewegung des Einglaserkörpers entsprechen.This is done according to the invention with a Bing laser gyroscope arrangement achieved, which is characterized by a bing glass body with reflective surfaces forming a closed loop optical path, a device for creating and maintaining at least two primary resonance converter modes advancing in opposite directions in the optical path, with frequency differences A device for generating corresponds between the primary modes of the angular movement which the bin glass body experiences and maintaining at least one secondary resonant transducer mode advancing in the path and with at least one of the primary modes is coupled, wherein the effects of drag are reduced or eliminated, and an apparatus for processing of the frequency differences between the primary modes Generate signals that correspond to the angular movement of the single-lens body.
Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche·Further features of the invention are the subject of the subclaims
Bei einer speziellen Aasführungsform der Erfindung werden vier Sehwingu&gsresonanzmoden im Einglaserhohlraum erzeugt. Diese vier Koden können dadurch erzeugt werden, daß der Laserhohlraum verstimmt wird, so daß die beiden Primärmoden mit einer Frequenz arbeiten, die etwas aus der Mitte der Laserverstärkungskurve versetzt ist, während zwei schwächere Sekondärmoden mit Frequenzen schwingen, die auf der Verstärkungskurve nur etwas über dem Schwellwert liegen. Der Schwellwert wird als der Bereich auf der Verstärkungskurve definiert, in welchem eine Resonanzmode im Laserverstärkungsmedium beginnt, um verstärkt zu werden. Die Sekundaritode werden über das aktive Verstärkungsmedium gekoppelt, wobei dieIn a special embodiment of the invention, four Sehwingu & gsresonanzmode are generated in the single-laser cavity. These four Codes can be generated by detuning the laser cavity so that the two primary modes operate at a frequency that is slightly off the center of the laser gain curve is, while two weaker secondary modes vibrate at frequencies that are only slightly above that on the gain curve Threshold. The threshold is defined as the area on the gain curve in which there is a resonance mode in the laser gain medium starts to get reinforced. The secondary nodes are coupled via the active gain medium, the
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beiden starken Hoden einen Zittereffekt bei γ erzeugt werden. Dieser Zittereffekt, der bei y als Ergebnis der Kopplung der schwachen und starken Hoden erzeugt wird, wirkt der Hitziehkomponente der Gleichung entgegenmd verringert oder eliminiert sie.Both strong testicles produce a tremor effect at γ. This tremor, which is produced at y as a result of the coupling of the weak and strong testicles, counteracts the heat-pulling component of the equation and reduces or eliminates it.
Eine weitere Ansführungsform der Erfindung sieht vor, daß eine Störschwingung aus einer externen Laserquelle eingeführt wird. Zwei Laserstrahlen können in den Ringlaserhohlraum eines Ringlasers mit zwei Hoden injiziert werden. Die injizierten Hoden, j von denen jede in einer anderen Richtung wandert, erfahren eine Verstärkung aus dem Lasermedium und werden somit mit zwei Primär- U moden gekoppelt, die im Ringlaser erzeugt werden. Diese injizier- | ten Hoden, deren Frequenzen verschieden von denen der Priiuärmoden sind, werden mit den Primärmoden gekoppelt, so daß ein Zittereffekt in der Differenzfrequenz erreicht wird. Das Zittern verringert oder eliminiert die Kopplung zwischen den beiden in entgegengesetzter Richtung fortschreitenden Primärmoden, wodurch | entsprechend das Hitziehen verringert oder eliminiert wird. |Another embodiment of the invention provides that an interfering oscillation is introduced from an external laser source. Two laser beams can be injected into the ring laser cavity of a ring laser with two testes. The injected testes, each of which migrates in a different direction, experience amplification from the laser medium and are thus coupled with two primary U modes that are generated in the ring laser. This inject | th testicles, the frequencies of which are different from those of the primary modes, are coupled with the primary modes, so that a trembling effect is achieved in the difference frequency. The tremor reduces or eliminates the coupling between the two oppositely advancing primary modes, thereby | accordingly, the heat draw is reduced or eliminated. |
Eine zusätzliche iusführungsform der Erfindung besteht darin, daß |] ein Teil einer der in entgegengesetzter Richtung fortschreitenden |j Wellen des Ringlasers als externe Quelle verwendet wird. In diesem ψ. Fall, bei dem zwei Primärmoden im Ringlaser eine ausreichende Yer- ty Stärkung haben, um zu schwingen, wird ein Teil einer Mode aus dem 'ά Pinglaserhohlraum, über einen teilreflektierenden Spiegel extrahiert«1An additional embodiment of the invention consists in that a part of one of the waves of the ring laser traveling in the opposite direction is used as an external source. In this ψ. Case, ty in which two primary modes in the ring laser sufficient Yer- strengthening have to swing, a portion of a mode from the 'ά Pinglaserhohlraum extracted via a partially reflecting mirror "1
Der extrahierte Teil wird durch Dopplereffekt verschoben, damit »eine Resonanzfrequenz geändert und geschwächt wird, und wird dann zurück in den Ringlaser injiziert. Dieser durch Dopplereffekt verschobene Hode, der eine etwas andere Frequenz hat, wird mit dem ursprünglichen Primärmode kombiniert, und ergibt einen Zittereffekt| der das Hit ziehen verringert.The extracted part is shifted by Doppler effect so »A resonance frequency is changed and weakened, and then becomes injected back into the ring laser. This testicle, displaced by the Doppler effect and having a slightly different frequency, becomes with the the original primary mode, resulting in a dither effect | which decreases the hit draw.
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Veiter wird mit Torliegender Erfindung eine Einrichtung vorgeschlagen, mit der Seile der Hauptmoden kombiniert werden, um Signale zu erzeugen, die der Geschwindigkeit und Drehrichtung des Lasergyroskope entsprechen· Porner sieht die Erfindung eine Einrichtung zur überwachung und Optimierung der Hohlraumlange des Iesergyroskops vor, so daß die Besonanzmoden mit der gewünschten frequenz auf der Verstärkungskurve oszillieren·Veiter, a device is proposed with the Torliegender invention, with which the cables of the main modes are combined to form signals to generate which correspond to the speed and direction of rotation of the laser gyroscope · Porner sees the invention as a device to monitor and optimize the cavity length of the energy gyroscope, so that the resonance modes with the desired frequency oscillate on the gain curve
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Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:The invention is explained below in conjunction with the drawing on the basis of exemplary embodiments. Show it:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rinrlasergyroskops, bei dem die Hohlrauirlängensteuerschaltung die Hohlraumlänge so einstellt, daß zwei starke Primärmoden und zwei schwächere Sekundärmoden im Verstärkungsnedium erzeugt werden,1 shows a first embodiment of the ring laser gyroscope according to the invention, wherein the cavity length control circuit adjusts the cavity length so that two strong primary modes and two weaker secondary modes are generated in the gain medium,
Fig. 2 und 5, wie die optische Frequenz des Resonanzhohlraumes so abgestimmt werden kann, daß die Resonanzwellen im Kohlraum an gewünschten Stellen auf der Laserverstärkungskurve arbeiten, Figs. 2 and 5, how the optical frequency of the resonance cavity so can be adjusted so that the resonance waves in the Kohlraum work at the desired points on the laser gain curve,
Fig. 4, wie ein Laserhohlraum verstimmt wird, damit schwächereFig. 4 shows how a laser cavity is detuned so that it is weaker
Sekundärmoden mit stärkeren Primärmoden gekoppelt das Mitziehen, zwischen zwei entgegengesetzten Primärmoden verringe:Secondary modes coupled with stronger primary modes pulling along, between two opposite primary modes decrease:
Fig. 5 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ringlasergyroskops, wobei Sekundärmoden durch eine äußere Laserquell« erzeugt und in den Resonanzhohlraum injiziert werden, um sie mit den entgegengesetzten Primärmoden zu koppeln, und5 shows a second embodiment of the ring laser gyroscope according to the invention, secondary modes being generated by an external laser source and injected into the resonance cavity to couple them with the opposite primary modes, and
Fig. 6 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ringlasergyroskops, wobei ein Teil einer Primärmode von einem Ringlaserresonanzhohlraum extrahiert, durch Eopplereffekt in der Frequenz verschoben, und dann erneut in den Hohlraum injiziert wird, um ihn mit einer Primärmode zu koppeln.6 shows a third embodiment of a ring laser gyroscope according to the invention, wherein a portion of a primary mode is extracted from a ring laser resonant cavity, by Eoppler effect shifted in frequency, and then re-injected into the cavity to couple it to a primary mode.
Wie vorstehend ausgeführt, ist die Differenzfrequenz oder Schweiz bungsfrequenz, die sich Kombinieren der beiden primären, entgegengesetzten Resonanzmoden innerhalb eines Ringlaserhohlraums ergibt, durch die GleichungAs stated above, the difference frequency is or Switzerland exercise frequency, combining the two primary, opposite Resonance modes within a ring laser cavity are given by the equation
f-.i ·f-.i
': Y = a + b sin ^f': Y = a + b sin ^ f
bestimmt, wobei ^ die augenblickliche Phasendifferenz zwi-schendetermined, where ^ is the instantaneous phase difference between
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den entgegengesetzt wandernden Wellen, a proportional der Rotations geschwindigkeit des Ringlasergyrοskops, und b proportional der Gröfi der ruckgestraiilten Energie ist. Der Ausdruck "b sin Y " stellt die Kopplung dar, die sich aus der Rückstreuung ergibt. Für kleine Drehgeschwxndxgkeiton ist a_ grö-ßer als_b, und Ϋ geht nach Null. In diesem Fall wird das Ringlasergyroskop mitgezogen und ergibt keinen Ausgang, der der tatsächlichen Drehung entspricht. Somit arbeitet bei kleinen, endlichen Drehgeschwindigkeiten der Ring- \. laser nicht gut als Gyroskop.the waves traveling in the opposite direction, a is proportional to the speed of rotation of the ring laser gyroscope, and b is proportional to the magnitude of the reflected energy. The term "b sin Y" represents the coupling that results from backscattering. For small rotational speeds a_ is greater than b and Ϋ goes to zero. In this case, the ring laser gyroscope is pulled along and does not produce an output that corresponds to the actual rotation. Thus, the ring \ works at small, finite rotational speeds. laser not good as a gyroscope.
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 lautetThrough physical measures on the ring laser, with the help of which it is achieved becomes that the beat frequency is perturbed sinusoidally, becomes an additional time-changing factor of the above equation added so that the equation then reads
γ = a + b sin y+c.cos tvtγ = a + b sin y + c.cos tvt
In der neuen Gleichung stellen c und die-Amplitude und die Frequenz der bei der Differenzfrequenz aufgegebenen Störung dar.In the new equation, c and represent the amplitude and the frequency the disturbance given up at the differential frequency.
Löst man diese Gleichung nach ψ (t) auf, ergibt eine gute Annäherung die GleichungSolving this equation for ψ (t) gives a good approximation the equation
r (t) = at - I J0 (§) cos (at)r (t) = at - IJ 0 (§) cos (at)
Wenn die Werte von c und oJ so gewählt werden, daß J = Null,
reduziert sich diese Gleichung aufIf the values of c and oJ are chosen so that J = zero,
this equation reduces to
V (t) = atV (t) = at
und der Mitziehausdruck der ursprünglichen Differenzfrequenzgleichung wird eliminiert. In der folgenden Erläuterung der Erfindung wird ein derartiger zusätzlicher Störeffekt der Differenzfrequexi:·; dadurch erreicht, daß zusätzliche Moden oder Frequenzen in den .ftinglaserhohlraum eingeführt werden, die mit den Primärresonanzmoden gekoppelt sind. Der Einfluß dieser zusätzlichenand the drag expression of the original difference frequency equation is eliminated. In the following explanation of the invention, such an additional interference effect of the difference frequencies: ·; achieved in that additional modes or frequencies are introduced into the .ftinglaser cavity that with the primary resonance modes are coupled. The influence of this additional
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Störwellen oder Sekundärmoden wird durch Hinzufügen des Ausdruckes^ c cos üit in der vorstehend erläuterten Weise "be schrieb en. Durch *J Steuerung der Größe und Frequenz der Sekundärmoden können die Aus-i| drücke c und *» so manipuliert werden, daß sie das Mitziehen im i Hinglasergyroskop verringern. §Interfering waves or secondary modes can be identified by adding the expression ^ c cos üit in the manner explained above "inscribed. By * J Controlling the size and frequency of the secondary modes can turn the off-i | press c and * »can be manipulated in such a way that they are dragged along in the i Reduce the ring laser gyroscope. §
Hg. 1 zeigt ein Ringlasergyroskop 2. Der Laserkörper 4- "besteht
aus Quarz, und ein abgedichteter Hohlraum 6 innerhalb 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 elektrisch geladen, so daß ein Gasplasma vorhanden ist, das | als Verstärkungsmedium zur Erzeugung und Verstärkung der Resonanz-;?;
lasermoden innerhalb des Hohlraumes 6 dient. Drei dielektrische %
Spiegel 16, 18 und 20 sind an den drei Ecken des dreieckfönmigen V,
Resonanzhohlraumes 6 angeordnet. Diese Spiegel weisen Mehrfach- /j
schichten aus dielektrischen Überzügen auf, die an sich bekannt j-j
sind. % Fig. 1 shows a ring laser gyroscope 2. The laser body consists of 4 "
made of quartz, and a sealed cavity 6 within the laser body is filled with 90% helium and 10% neon. Two anodes 8
and 10 and two cathodes 12 and 14 are connected to the cavity 6. The gas mixture in the spaces of the cavity between the cathode 12 and the anode 8 and the cathode 14 and the anode 10 | is electrically charged so that there is a gas plasma which | as an amplification medium for generating and amplifying the resonance -;?; laser mode within the cavity 6 is used. Three dielectric mirrors 16%, 18 and 20 of the dreieckfönmigen V, resonant cavity 6 are arranged at the three corners. These mirrors have multiple layers of dielectric coatings which are known per se. %
Der Spiegel 20 ist ein teilreflektierender Spiegel, der gestattet,|
daß ein kleiner Teil der Ringlaserwellen, die auf ihn auf treffen, j|
durch den Spiegel gelangt. SLIe der beiden in Gegenrichtung fort- 'S
schreitenden Primärmoden, die im Hohlraum 6 längs des durch die | Linie 22 angegebenen Pfades wandern, gelangen durch den Spiegel
und werden in einer prismenartigen Vorrichtung in der Kombinierund Photodetektoranordnung 2J kombiniert, damit ein Streumuster
entsteht. Dieses Streumuster wird durch fotoempfindliche Detektoren
aufgenommen, und die darin erzeugten Signale werden über Leiter 24·
an eine logische Datenreduzierschaltung 26 übertragen, die Geschwi: digkeit und Richtungssinn der Drehung bestimmt. Eine detaillierter
Erörterung der Kombination von in entgegengesetzter Richtung fort-jj
schreitenden Wellen und der Verarbeitung der daraus erhaltenen Information ergibt sich aus der vorgenannten Literatürsteile, Seiten
139 bisThe mirror 20 is a partially reflecting mirror that allows | that a small part of the ring laser waves that hit it j | got through the mirror. SLIE of the border in the opposite direction continued'S primary modes in the cavity 6 along the by | Hike line 22 along the indicated path, get through the mirror
and are combined in a prism-like device in the combining and photodetecting array 2J to form a scattering pattern
arises. This scattering pattern is recorded by photosensitive detectors, and the signals generated therein are transmitted via conductors 24 to a logic data reduction circuit 26 which determines the speed and direction of the rotation. A detailed discussion of the combination of waves advancing in the opposite direction and the processing of the information obtained therefrom can be found in the aforementioned part of the literature, pages 139 to
809848/0731809848/0731
16.5.1979 V/He - 13 - L/p 9711May 16, 1979 V / He - 13 - L / p 9711
Die Laserstrahlfrequenz wird durch Veränderung der Hohlraumlänge, d.h. des Abstandes, den die Lasermoden zur Vervollständigung eine: 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 Intensitatsverteilungskurve"(Verstärkungskurve) für das jeweilige Laserverstärkungsmedium liegen. Um die Hohlraumlänge ein zustellen, 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 verbunden. Die Hohlraumlängensteuerung 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 Inten-sitätssignal, das in der Photodetektoranordnung 23 erzeugt wird, entsprechend und wird über den Leiter 30 an eine Steuerschaltung 32 für die Hohlraumlänge mit geschlossener Schleif übertragen. Diese Schaltung bestimmt, wo die Resonanzmoden im Hohlraum längs der Verstärkungskurve angeordnet sind, und stellt die Nennhohlraumlänge dadurch ein, daß das elektrische Gleichstromsignal, das über den Leiter 34 an die piezoelektrischen Elemente 28 gegeben wird, vergrößert oder verringert wird. Eine eingehende Erörterung dieser Schaltungsart ist dem NASA-Report Nr. CR-1322'61 "Design and Devlopment of the AA13OOAbO2 Laser Gyro", verfaßt von T.J. Podgorski und D.N. Thymian, 1973, Seiten 10 und 11, zu entnehmen.The laser beam frequency is determined by changing the cavity length, i.e. the distance the laser modes take to complete one: complete loop around the path 22 covered, steered. It is desirable to adjust or tune the cavity length so that the modes that come into resonance within the cavity in the Center of the intensity distribution curve "(gain curve) for the respective laser gain medium. To adjust the cavity length, the mirror 16 is attached to the laser body 4- so that that he can move inwards and outwards. With the back of the mirror 16 is a stack of piezoelectric elements tied together. The cavity length control is achieved in that the mirror 16 by applying an alternating voltage to the piezoelectric Elements 28 is made to vibrate or tremble. When the mirror 16 vibrates at a certain frequency, changes the intensity signal that is in the photodetector arrangement 23 is generated, accordingly and is via the conductor 30 to a Closed loop cavity length control circuit 32 transfer. This circuit determines where the resonance modes are located in the cavity along the gain curve and sets the nominal cavity length is determined by the DC electrical signal transmitted via conductor 34 to the piezoelectric elements 28 is given, is increased or decreased. A detailed discussion of this type of circuit can be found in NASA Report No. CR-1322'61 "Design and Devlopment of the AA13OOAbO2 Laser Gyro", written by T.J. Podgorski and D.N. Thyme, 1973, pages 10 and 11, can be found.
Für die Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 1 wird das Zittern der Differenzfrequenz zwischen den in entgegengesetzter Richtung fortschreitenden Primärmoden im Hohlraum durch Verstimmen der Hohlraumlänge erreicht. Beispielsweise ist in Fig. 2 die Laserverstärkungskurve 44, d.h. die Intensitätsverteilung des im Laserverstärkungsplasma emittierten Lichtes in Abhängigkeit von der optischen Frequenz dieses emittierten Lichtes gezeigt. Wie bekannt können nur bestimmte Frequenzen innerhalb des Ringlaserhohlraumes in Resonanz kommen, d.h. verstärkt werden. Der FrequenzabstandFor the embodiment of the invention of FIG. 1, the tremor the difference frequency between the primary modes advancing in the opposite direction in the cavity by detuning the Cavity length reached. For example, in Fig. 2, the laser gain curve is 44, i.e. the intensity distribution of that in the laser gain plasma emitted light shown as a function of the optical frequency of this emitted light. As known only certain frequencies within the ring laser cavity can come into resonance, i.e. be amplified. The frequency spacing
909848/0731909848/0731
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zwischen diesen Sesonanzmoden wird durch die Lichtgeschwindigkeit (c) dividiert durch die Pfadlänge (L), oder den Abstand, den eine Welle zurücklegt, wenn sie eine volle Schleife um den Laserpfadbetween these resonance modes is determined by the speed of light (c) divided by the path length (L), or the distance a wave travels when making a full loop around the laser path ausfuhrt, bestimmt.executes, definitely.
! In Fig. 2 stellen die Linien 36 und 38 die Hoden im Ohrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn dar, die bei einer bestimmten Frequenz f vorhanden sind, wenn der Singlaserhohlraum auf die Mitte der Ver- : Stärkungskurve 44 abgestimmt ist. Die Linien 40 und 42 sowie die Linien 46 und 48 stellen die nächstkommenden Hoden auf der optischen Frequenzskala dar, die auch innerhalb des Hohlraumes vorhanden sein können, mit der Ausnahme, dafi kein Verstärkungsmedium vorgesehen ist, das diese anderen Hoden innerhalb des Hohlraumes verstärkt. Der Intensitätspegel, der durch die gestrichelte Linie 50 dargestellt ist, bezeichnet den Schwellwert oder den Pegel, über welchem das LaserverstärkungsKedium die Resonanzwellen innerhalb des Hohlraumes verstärkt.! In FIG. 2, the lines 36 and 38, the testicles in the ear-clockwise and counter-clockwise, which fall f at a particular frequency are present when the vocal laser cavity at the center of the comparison: strengthening curve is tuned 44th Lines 40 and 42 and lines 46 and 48 represent the closest testes on the optical frequency scale, which may also be present within the cavity, with the exception that no reinforcement medium is provided to reinforce these other testes within the cavity. The intensity level represented by dashed line 50 indicates the threshold or level above which the laser gain medium amplifies the resonant waves within the cavity.
Für die Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 1 wird eine Verstimmung der Hohlraumlänge dadurch erreicht, daß die Gleichstrom-For the embodiment of the invention according to FIG. 1, a detuning of the cavity length is achieved in that the direct current komponente des elektrischen Signals an den piezoelektrischen Elementen 28 eingestellt wird, so daß die Hohlraumlänge verstimmt wird, damit die Hauptmoden 36 und 38 aus der Mitte der Verstärkungskurve verschoben werden. Es muß eine ausreichend große Verstimmung vorgenommen werden, damit Sekundärresonanzwellen, die über dem Schwellwert schwingen, in den Besonanzhohlraum 6 eingeführt werden können. Fig. 3 zeigt, wie die Hohlraumlänge eingestellt wird, damit Resonanzmoden 36 und 38 aus der Hitte der Verstärkungskurve 44 genügend weit verschoben werden, damit Sekundärwellen 40 und 42 etwas über Schwellwert auf der VerstärComponent of the electrical signal is adjusted to the piezoelectric elements 28, so that the cavity length is detuned is used to move the main modes 36 and 38 off the center of the gain curve. A sufficiently large detuning must be made so that secondary resonance waves that Swing above the threshold value, can be introduced into the resonance cavity 6. Fig. 3 shows how the cavity length is adjusted so that resonance modes 36 and 38 are off center Gain curve 44 be shifted enough so that secondary waves 40 and 42 are slightly above the threshold on the ampl kungskurve schwingen können.curve can oscillate.
$$ tet, wird nunmehr mit der stärkeren Primärmode 36 gekoppelt, dietet is now coupled with the stronger primary mode 36, the
im Hohlraum 6 über dem Schwellwert und in der gleichen Sichtungin cavity 6 above the threshold and in the same sighting
fortschreitet. Dies bewirkt einen Zittereffekt auf den f Ausdruckprogresses. This causes a trembling effect on the f expression
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16.3.1979 W/He - 15 - L/p 97U3/16/1979 W / He - 15 - L / p 97U
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in der Differenzfrequenzgleichung. In gleicher Weise wird die Sekundärmode 42 in Gegenuhrzeigerrichtung mit der Primärmode 38 kombiniert, um einen Zittereffekt zu erreichen. Die Effekte der Störmoden 40 und 42 werden durch den Ausdruck c cos 1^t in obiger Gleichung bestimmt. Durch Einstellung der Intensität längs der Verstärkungskurve der Moden 40 und 42 wie auch der Frequenz, bei der sie oszillieren, können c_ und ω in der Gleichung gesteuert werden, um die Einflüsse des Mitziehens zu verringern, wie vorstehend erörtert wurde.in the difference frequency equation. In the same way, the secondary mode 42 is combined in the counterclockwise direction with the primary mode 38 in order to achieve a dither effect. The effects of the spurious modes 40 and 42 are determined by the expression c cos 1 ^ t in the above equation. By adjusting the intensity along the gain curve of modes 40 and 42, as well as the frequency at which they oscillate, c_ and ω in the equation can be controlled to reduce the effects of drag, as discussed above.
KLg. 4 ist eine graphische Darstellung, die zeigt, wie eine Verstimmung die Verriegelungsfrequenz zwischen den Primärmoden 36 und 38 in einem speziellen Beispiel beeinflußt. Die Verstimmung wird als Abstimmung der Pfadlänge am Ringlaser in der Weise definiert, daß die optische Frequenz der Primärmoden aus der Mitte der Verstärkungskurve geändert wird. In fig. 4 war das Mitziehen praktisch für einen Fall eliminiert, wenn die Hohlraumpfadlänge soweit verstimmt war, daß die Primärmoden 150 MHz aus der Mitte der Verstärkungskurve lagen.KLg. 4 is a graph showing how detuning occurs the locking frequency between the primary modes 36 and 38 influenced in a specific example. The upset is defined as tuning the path length at the ring laser in such a way that the optical frequency of the primary modes comes from the center the gain curve is changed. In fig. 4, drag was practically eliminated for a case where the cavity path length was so out of tune that the primary modes 150 MHz from the center the gain curve.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig· 5 gezeigt. Diese Ausführungsform zeigt einen Ringlaser mit zwei Moden ähnlich dem Ringlasergyroskop nach Fig. 1· Es ist ein abgedichteter Hohlraum ^2 vorgesehen, der 90% Helium und 10% Neon enthält, was bei elektrischer Erregung zwischen den Anoden 54 und den Kathoden 56 das Laserverstärkungsmedium darstellt. Teile der beiden in entgegengesetzter Richtung fortschreitenden Primärwellen im Hohlraum werden über einen teiltransparenten dielektrischen Spiegel 58 in eine Kombinier- und Photodetektoranordnung 60 eingeführt, wo Signale erzeugt und auf eine logische Datenreduzierschaltung 62 übertragen werden. Ein Wechselstromsignal, das in der Steuerschaltung 66 für die Hohlraumlänge erzeugt wurde, wird in einen piezoelektrischen Stapel 68 eingeführt, der den Spiegel 70 zum Zittern und damit die Hohlraumlänge des Gyroskops zum Schwingen bringt. Intensitätseignale aus der Kombinier- und Photodetektoranordnung werden über den Leiter 64 an die Steuerschaltung 66 für die Hohlraumlänge übertragen, änderungen des Intensitätssignals aufgrundAnother embodiment of the invention is shown in FIG. This embodiment shows a ring laser with two modes similar to the ring laser gyroscope of Fig. 1. It is a sealed cavity ^ 2 is provided, which contains 90% helium and 10% neon, which is the case with electrical excitation between the anodes 54 and the cathodes 56 represents the laser gain medium. Parts of the two primary waves traveling in opposite directions in the cavity are introduced via a partially transparent dielectric mirror 58 into a combining and photodetector arrangement 60, where signals and transmitted to a data reduction logic circuit 62. An AC signal that is used in the control circuit 66 generated for the cavity length is inserted into a piezoelectric stack 68 that makes the mirror 70 shake and so that the cavity length of the gyroscope vibrates. Intensity signals from the combining and photodetector arrangement are transmitted via the conductor 64 to the control circuit 66 for the cavity length, changes in the intensity signal due to
809848/0731809848/0731
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16.3.1979 W/He - 16 - L/p 9711 \ 3/16/1979 W / He - 16 - L / p 9711 \
von Schwingungen des piezoelektrischen Stapels 68 werden in der Hohlraumlängensteuerschaltung 66 verarbeitet. Sie Gleichstrom,- ·.; komponente des an den piezoelektrischen Stapel längs der Leitung "\ 72 übertragenen Signales wird so eingestellt, daß die Hohlraumlänga für maximale Intensität der darin in entgegengesetzter Richtung fortschreitenden Wellen opiämiert wird. Im Gegensatz zu dem Aasführungsbeispiel nach Fig. 1 wird hierbei die Hohlraum- j längs so eingestellt, daß die Resonanzmoden in der Hitte der Ver- ] stärkungskurve arbeiten. '\ of vibrations of the piezoelectric stack 68 are processed in the cavity length control circuit 66. You direct current, - · .; component of the signal transmitted to the piezoelectric stack along line " 72" is set so that the length of the cavity is optimized for maximum intensity of the waves advancing therein in the opposite direction. In contrast to the example shown in FIG adjusted so that the resonant modes operate in the Hitte the encryption] amplification curve. '\
Bei der Aasführungsform nach Fig. 5 werden störende sekundäre % Wellen bei Frequenzen, die verschieden von denen der Primärresonanz« moden im Lasergyroskop sind, aus einer externen Quelle eingeführt. § Sie externe Quelle ist in diesem Falle ein linearer Laser 74 mit zwei Hoden. Zwei getrennte Hoden, die in dem linearen Laser 74- erzeugt werden, wandern kolinear zu dem Dispersionselement 76. Serartige Sispersionselemente sind in der Technik bekannt und können ein Gitter für das Zerlegen unterschiedlicher Frequenzen in unterschiedliche Anteile aufweisen. Nach dem Durchlaufen des Dispersions« elementes 76 wird eir« > Sekundärmode 78 zum dielektrischen Spiegel 80 aufgebrochen, wo sie zum teilweise übertragenden Spiegel 82 reflektiert wird. Beim Durchlaufen des Spiegels 82 tritt die Hode 78 ι in den Ringlaserhohlraum 52 in Uhrzeigerrichtung ein und wird mit % der in Uhrzeigerrichtung wirksamen Primärmode, die im Hohlraum erzeugt wird, gekoppelt. In the Aasführungsform of FIG. 5% interfering secondary waves at frequencies that are different from those of the primary resonance "modes in the laser gyroscope may be introduced from an external source. § The external source in this case is a linear laser 74 with two testes. Two separate testes generated in the linear laser 74- migrate colinearly to the dispersing element 76. Ser-like dispersing elements are known in the art and may have a grating for breaking down different frequencies into different proportions. After passing through the dispersion element 76, a secondary mode 78 is broken up to the dielectric mirror 80, where it is reflected to the partially transmitting mirror 82. When passing through the mirror 82, the testis in the clockwise direction occurs ι 78 in the ring laser cavity 52 and is coupled with the% effective clockwise primary mode, which is generated in the cavity.
Die Sekundärmode 84 wird durch das Dispersionselement 76 zum Spiegel 86 und dann durch den Spiegel 82 abgelenkt. Sie tritt in den Hohlraum 52 ein, wobei sie in Gegenuhrzeigerrichtung wandert, und wird mit der in Gegenuhrzeigerrichtung wirksamen Primärmode gekoppelt.The secondary mode 84 is through the dispersion element 76 to Mirror 86 and then deflected by mirror 82. It enters cavity 52, migrating counterclockwise, and is coupled to the counterclockwise primary mode.
Ser Störeinfluß der Sekundarmoden, der in den Hohlraum eingeführt wird, ist in der Differenzfrequenzgleichung durch den Aasdruck c cos ω t gegeben. Sie Differenzfrequenz zwischen den Sekundärmoden 78 und 84 wird durch ti) dargestellt. Ser Amplitudenteil c_ istThe interference of the secondary modes which is introduced into the cavity is given in the difference frequency equation by the Aasdruck c cos ω t. The difference frequency between the secondary modes 78 and 84 is represented by ti) . Ser amplitude part is c_
9098 48/07319098 48/0731
• •ft« ·• • ft «·
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proportional der Große der Signale 78 und 84 und der Große der Differenzfrequenzen zwischen den Sekundär- und Primärmoden im Hohlraum. Sie iiÜLrücke c_ und uJ 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·proportional to the size of signals 78 and 84 and the size of the Differential frequencies between the secondary and primary modes in the cavity. They can therefore be influenced in this way that they reduce drag by controlling the permeability of mirror 82 and the frequency and magnitude of the signals generated in linear laser 74.
ELg. 6 zeigt eine dritte iusführungsform der Erfindung. Diese Aasführungsform enthält ein dreieckförmiges Einglasergyroskop ähnlich den Binglasern nach den figuren 1 und 5. Die Hohlraumlängen-Stsuerschaltung stellt den piezoelektrischen Stapel so ein, daß die Intensität des Einglasergyroskop-ausgar.ges ein MaxL-mum wird. Die zwei entgegengesetzten Hoden, die im Hohlraum längs des Pfades 22 fortschreiten, haben Frequenzen, die im wesentlichen auf die Hüte der laserverstärkungskurve 44 der figuren 2 und 3 abgestimmt sind.ELg. 6 shows a third embodiment of the invention. This form contains a triangular single-laser gyroscope similar to the bin lasers according to Figures 1 and 5. The cavity length control circuit sets the piezoelectric stack in this way one, that the intensity of the single-laser gyroscope-Ausgar.ges a MaxL-mum. The two opposite testicles, which are longitudinally in the cavity As the path 22 progresses, frequencies substantially approaching the hats of the laser gain curve 44 of FIGS. 2 and 3 are matched.
Bei der Einrichtung nach Fig. 6 wird eine Stör-Sekundärmode in den Einglaserhohlraum eingeführt und mit der im Gegenuhrseigerainn fortschreitenden Primärmode gekoppelt. Um die Sekundärmode zu erhalten, wird ein Seil der im Gegenuhrxeigersinn fortschreitenden Mode im Pfad 22 durch den teilübertragenden dielektri sehen Spiegel 88 geführt. Diese übertragene Welle 102 gelangt dann durch einen Sichtungsisolator 90. Solche Eichtungsisolatoren sind in der Technik bekannt und arbeiten in der 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 bewirk daß der Spiegel 92 schwingt. Diese Schwingung ihrerseits verschieb durch Dopplereffekt die frequenz der Mode 102, so daß nach ihrer Ablenkung von dem dielektrischen Spiegel 98 und ihrer erneuten Einführung durch teilübertragenden Spiegel 83 in den Einglaserpfad die frequenz der Schwingung relativ zu der Primärmode, aus welcher sie entnommen war, geändert wird. Diese durch Dopplereffekt verschobene Mode wird bei einem Wieder eintreten in denIn the device according to FIG. 6, an interfering secondary mode is introduced into the single-laser cavity and coupled with the counter-clockwise progressing primary mode. To the secondary fashion To obtain, a rope of the counterclockwise progressing mode in path 22 through the partially transmitting dielectric see mirror 88 led. This transmitted wave 102 then arrives through a sighting isolator 90. Such sighting isolators are are known in the art and operate to change the angle of polarization of the traveling waves passing through them. The mode 102 meets the dielectric mirror 92, which is connected to a piezoelectric stack 94. An alternating voltage is selected at a selected frequency on the piezoelectric stack 94 from the oscillation circuit 104 and brought about that the mirror 92 oscillates. This vibration in turn shifts by Doppler effect, the frequency of the mode 102, so that after its deflection from the dielectric mirror 98 and its renewed Introduction through partially transmitting mirror 83 in the single laser path, the frequency of the oscillation relative to the primary mode from which it was taken is changed. This mode, shifted by the Doppler effect, is activated when the
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Pfad 22 mit der in Gegenuhrzeigerrichtung fortschreitenden Primärmode gekoppelt, damit ein Gegen-Mitzieh-Zittereffekt auf ·}' in der vorbeschriebenen Weise erzielt wird.Path 22 with the primary mode advancing counterclockwise coupled so that there is a counter-drag-trembling effect on ·} 'in the above-described manner is achieved.
Die Große des durch Dopplereffekt verschobenen Signale«* 102, das wieder in den Hohlraum eingeführt wird, wird in dsr Differenjj» frequenzgleichung durch c_ dargestellt. Der Ausdruck c_ kann durch Steuern der Größe von 102 gesteuert werden. Möglichkeiten zur Steuerung dieser Größe umfassen die Steuerung der Durchlässigkeit des teilübertragenden dielektrischen Spiegels 88. Der irisdruck ω in der Differenzfrequenzgleichung entspricht der Schwingungsfrequenz, die auf den piezoelektrischen Stapel 94- übertragen wird. Dieser Ausdruck kann auf einfache Weise dadurch gesteuert werden, daß die Frequenz der in der Schaltung 104 erzeugten Schwingung verändert oder gesteue* wird. Durch Steuerung der Größe und Frequenz der Schwingung der Mode 102 beim Wiedereintreten in den Laserhohlraum und bei Kopplung mit der im Gegenuhrzeigersinn fortschreitenden Primärmoda können somit die Einflüsse des Mitziehens wesentlich verringern.The size of the signal shifted by the Doppler effect «* 102, that is reintroduced into the cavity, in dsr Differenjj » frequency equation represented by c_. The expression c_ can by Controlling the size of 102 can be controlled. Ways to control this size include controlling permeability of the partially transmitting dielectric mirror 88. The iris pressure ω in the difference frequency equation corresponds to the oscillation frequency, which are transferred to the piezoelectric stack 94- will. This expression can be controlled in a simple manner by the frequency of the generated in the circuit 104 Vibration is changed or controlled *. By controlling the magnitude and frequency of the mode 102 oscillation upon re-entry The influences significantly reduce dragging.
Ein Polarisator 96, der im Pfad der Mode 102 vorgesehen ist, gestattet auf effektive Weise, daß Strahlen eines Polarisationssinnes durchgehen, wahrend Strahlen mit unterschiedlicher Polarisation "blockiert werden. Der Polarisator 96 wird so eingestellt, daß Strahlen hindurchgehen. Da der Eichtungsisolator 90 den Polarisationssinn der Mode 102 geändert hat, haben Teile der im Uhrzeigersinn fortschreitenden Primäimode, die durch den Spiegel 88 gelangen, eine unterschiedliche Polarisation, und weraen durch den Polarisator 96 ausgesperrt.A polarizer 96 provided in the mode 102 path allows in an effective way that rays of one sense of polarization pass through, while rays of different polarization "are blocked. The polarizer 96 is adjusted so that that rays pass through. Since the alignment isolator 90 has the sense of polarization of mode 102 has changed, parts of the clockwise progressing primary mode have that through the mirror 88 reach a different polarization, and are locked out by the polarizer 96.
Die Erfindung ist nicht auf die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt; es können beispielsweise rechteckförmige Einglaserpfade verwendet werden; es können anstelle der piezoelektrischen Stapel andere Vorrichtungen vorgesehen werden, um die dielektrischen Spiegel zum Schwingen zu bringen; weiterhin können andere Hohlraumlängensteuereinrichtungen verwendet werden; es kann auch völlig ohne Hohlraumlängensteuereinrichtung gearbeitetThe invention is not restricted to the exemplary embodiments described above; it can, for example, be rectangular Single laser paths are used; instead of the piezoelectric stacks, other devices can be provided to vibrate the dielectric mirrors; furthermore, other cavity length controllers can be used; it can also work entirely without a cavity length control device
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werden, und es können ferner andere Vorkehrungen getroffen sein, um in entgegengesetzter Richtung fortschreitende Primärstrahlen zur Erzielung einer Rotationsinformation zu kombinieren und zu verarbeiten.and other precautions may also be taken to prevent primary rays traveling in the opposite direction to combine and process to obtain rotational information.
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