FR2672986A1 - Systeme de reglage de la longueur de la cavite d'un gyroscope a laser en anneau. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système de réglage de la longueur de la cavité d'un gyroscope à laser en anneau. Au moins un miroir d'angle (12, 18) est partiellement transmissif et le faisceau qu'il transmet est capté et converti en un signal numérique. Ce dernier, est envoyé à deux boucles de calcul qui, par l'intermédiaire d'un convertisseur numérique-analogique, commandent un transducteur (32, 34) afin que celui-ci déplace au moins un miroir d'angle (14, 16) mobile vers l'intérieur et l'extérieur pour régler la longueur de la cavité (22) du laser (10). Domaine d'application: gyroscopes, etc.

Description

L'invention concerne le réglage de la longueur de la cavité d'un laser en

anneau, et en particulier pour un tel laser en anneau utilisé dans un gyroscope à laser en anneau, ou gyrolaser Un gyroscope à laser en anneau utilise un laser en anneau ayant deux faisceaux laser qui se propagent dans deux sens le long d'un trajet laser en anneau Un gyroscope à laser en anneau superpose des parties des faisceaux se propageant en sens contraire l'une à l'autre pour produire des franges d'interférence qui sont comptées en tant que mesures du déplacement et de la vitesse angulaire du laser en anneau autour drun axe sensible Pour obtenir un étalonnage cohérent du gyroscope, il est essentiel que les longueurs physiques des trajets soient maintenues Pour maintenir les longueurs physiques, la cavité du laser en anneau est de préférence noyée dans

un bloc laser dimensionnellement stable.

Le laser en anneau présente un trajet laser fermé ménagé dans trois ou plus de trois alésages se

croisant, contenant un gaz laser tel qu'un mélange hélium-

néon, à l'intérieur de la matière stable à la température.

Des miroirs aux intersections des alésages sont appelés "miroirs d'angle" Pour plus de commodité de l'explication, le laser en anneau est décrit avec quatre miroirs et quatre

alésages, cavités ou branches.

On décrit ici un gyroscope à laser en anneau, ou gyrolaser, comportant un laser en anneau ayant deux faisceaux se propageant en sens contraire en parcourant le trajet laser Au moins l'un des miroirs d'angle transmet une très petite quantité des faisceaux laser se propageant en sens contraire à un système optique qui utilise habituellement des prismes pour les collecter et les superposer Un capteur capte les franges d'interférence produites par les faisceaux superposés, et un appareil électronique, réagissant aux signaux détectés, compte les franges et calcule la cadence des franges, le déplacement angulaire et la vitesse angulaire du laser autour d'un axe prédéterminé. Un problème important dans les lasers en anneau apparaît pour accorder la cavité du laser en anneau à la longueur correcte pour supporter les modes en résonance des faisceaux se propageant en sens contraire Au moins l'un des miroirs d'angle peut avoir sa position réglée vers l'intérieur et vers l'extérieur pour ajuster la longueur de la cavité du laser en anneau Bien qu'un seul miroir réglable soit nécessaire, dans une forme préférée de réalisation, l'appareil est décrit avec deux miroirs réglables, ce qui accroît la plage de réglage de la

longueur de la cavité.

Le miroir d'angle partiellement transparent peut être un miroir quelconque, mais il n'est de préférence pas l'un des miroirs mobiles Les faisceaux extraits à travers le miroir partiellement transparent interfèrent et produisent une série de raies ou franges d'interférence en mouvement dont le compte donne une mesure du déplacement

angulaire capté par l'instrument.

Un autre miroir d'angle partiellement transpa-

rent, similaire à celui décrit précédemment, utilise un système de détection de faisceau qui produit un signal électrique constituant une mesure soit d'une intensité de faisceau, soit de la somme des intensités des deux

faisceaux laser se propageant en sens contraire L'ampli-

tude du signal détecté dépend de l'accord de la cavité, et une caractéristique, et l'un des objets principaux de l'invention, est d'accorder la cavité à l'intensité

maximale des faisceaux laser.

Si cela est souhaité, l'intensité et une information angulaire peuvent être toutes deux déduites du signal par l'intermédiaire d'un seul miroir partiellement transparent. Un transducteur, de préférence un transducteur piézoélectrique comportant des électrodes de commande, déplace à force les miroirs mobiles vers l'1 intérieur ou vers l'extérieur, et l'amplitude du mouvement vers l'intérieur ou vers l'extérieur dépend de la tension

délivré aux électrodes.

Le facteur de proportionnalité entre l'ampli-

tude de la tension appliquée aux électrodes du transducteur et l'excursion de course du miroir relié au transducteur varie avec de nombreux facteurs comprenant, à titre non limitatif, la température du miroir et du transducteur, la souplesse des ressorts d'articulation à flexion supportant le transducteur et la liaison de ces articulations à flexion Lorsque le facteur de proportionnalité du transducteur varie, le rapport de sa tension de commande appliquée à l'excursion correspondante de son miroir mobile relié varie, et l'amplitude de la variation de tension pour déplacer le miroir mobile vers l'intérieur et vers l'extérieur afin de modifier la longueur de la cavité d'une

longueur d'onde du faisceau laser varie aussi.

Un calculateur, habituellement le calculateur du système utilisé pour le laser en anneau, génère des mots numériques ou des multiplets, les convertit en un signal analogique et les délivre pour commander la position vers

l'intérieur et vers l'extérieur du transducteur piézo-

électrique du miroir d'angle mobile qui lui est relié.

L'intensité laser présente des crêtes dans des positions vers l'intérieur et vers l'extérieur du miroir d'angle mobile correspondant à des longueurs de cavité qui sont séparées d'une distance d'une longueur d'onde du faisceau laser. Précédemment, le réglage de la longueur de la cavité était réalisé au moyen d'un asservissement "à remontée" qui utilisait une modulation analogique de la tension de commande du transducteur du miroir, suivie d'une

démodulation analogique du signal d'intensité La modula-

tion/démodulation avait lieu à une fréquence relativement élevée (par exemple six kilohertz) L'asservissement pouvait alors être fermé par une boucle analogique qui renvoyait une tension de commande dépendante du signal de sortie du démodulateur Une condition de fonctionnement stable était obtenue lorsque la sortie du démodulateur

était en moyenne égale à zéro.

Ensuite, les opérations d'asservissement ont

été effectuées par le calculateur du système Un convertis-

seur analogique-numérique a été utilisé pour délivrer le signal de sortie du démodulateur au calculateur, et un convertisseur numérique- analogique a été utilisé pour

permettre au calculateur d'imposer la tension de commande.

L'appareil repose encore sur les modulations et démodula-

tions analogiques fondamentales de six kilohertz (ou d'une valeur équivalente) pour produire un signal d'erreur pour

le fonctionnement de la boucle de commande.

Une étude a montré que, du fait de variations de la sensibilité des transducteurs piézoélectriques et d'autres paramètres des miroirs et du gyroscope, de telles boucles d'asservissement présentaient des variations très grandes de gain, conduisant donc à un comportement incohérent du dispositif de commande et souvent à des temps

de convergence longs.

Conformément à l'invention, la position initiale du miroir peut être arbitraire et la longueur de la cavité est variable Un moyen destiné à localiser et suivre la valeur de crête de l'intensité laser en fonction

de la position du miroir mobile fait partie de l'invention.

En raison de fortes variations d'un grand nombre des paramètres dans la boucle principale de réglage de la longueur de la cavité, il est souhaitable d'obtenir une mesure du gain et de compenser aussi les variations de gain, stabilisant ainsi l'intensité du laser à sa valeur maximale dans tous les lasers en anneau conformes à des

spécifications prédéterminées de fabrication.

On mesure le gain en observant la valeur de l'intensité laser sous diverses tensions délivrées aux transducteurs des miroirs mobiles Dans l'appareil de l'invention, au lieu de délivrer une tension à modulation analogique classique aux transducteurs, on délivre une tension étagée à trois états La modulation à trois états utilise uniquement des étages ou degrés de tension

additionnée, soustraite et nulle Les tensions en incrémen-

tation et décrémentation sont de préférence sensiblement égales en amplitude La fréquence des étages de tension de modulation est relativement basse en comparaison avec les fréquences utilisées dans une modulation analogique Un cycle complet de modulation étagée est constitué de quatre étages de tension dans des segments de temps qui sont de

préférence sensiblement égaux.

Il convient de noter que la fréquence de la démodulation étagée de la boucle de commande secondaire est double de la fréquence de modulation étagée Autrement dit, ce cycle complet de démodulation est constitué uniquement de deux des segments de temps: un segment de temps incrémentant la tension de travail, en alternance avec un segment décrémentant la tension de travail Par conséquent, deux cycles complets de démodulation de cette seconde

boucle de commande ont lieu pendant un cycle de modulation.

La démodulation de la seconde boucle de commande est caractérisée comme technique de démodulation

de seconde harmonique et de mesure de gain.

Les techniques de modulation et de démodulation dans une modulation et une démodulation analogiques sont

plus complexes que la modulation à trois états de l'inven-

tion Bien que moins précises et moins efficaces que la

modulation à trois états, les boucles de commande analogi-

que de l'art antérieur peuvent également être améliorées par l'utilisation d'une seconde boucle de commande effectuant une démodulation à la seconde harmonique de la

fréquence de modulation.

On propose donc, en tant que particularité de l'invention, un moyen et un procédé pour réaliser un gain de boucle global relativement stable, en utilisant un trajet de réaction secondaire pour mesurer la courbure de l'intensité en fonction de la tension appliquée, en extrayant la seconde harmonique du signal de modulation et

en compensant des variations de la courbure.

L'appareil et le procédé de l'invention règlent

à la fois la longueur de la cavité et le gain d'asservisse-

ment pour éliminer le matériel de modulation et de démodulation analogiques, éliminer la modulation analogique à haute fréquence de la position du miroir et réduire les

variations du gain de la boucle d'asservissement.

L'appareil de l'invention délivre des incré-

ments et décréments de basse fréquence aux positions du miroir par un convertisseur numérique-analogique La séquence d'incréments et de décréments pour les positions

du miroir produit des séquences d'incrémentation/décrémen-

tation ou de décrémentation/incrémentation de l'intensité laser à moins que la position de fonctionnement des miroirs

soit en un point d'intensité de crête du signal laser.

Lorsque les positions de fonctionnement des miroirs sont

dans un mode d'intensité de crête, des incrémentations-

décrémentations égales des positions des miroirs par rapport à la position de fonctionnement produisent des variations égales de l'intensité laser, toutes deux

réduisant l'intensité par rapport à sa valeur de crête.

Le fait de délivrer une impulsion à trois amplitudes, quatre séquences de temps, telle qu'une tension

incrémentation/non-incrémentation/décrémentation/non-

décrémentation, aux transducteurs de miroirs produit des signaux d'intensité laser qui sont utilisés pour déterminer à la fois l'erreur de tension du transducteur et la dimension des étages d'incrémentation/décrémentation de tension nécessaires pour produire une excursion d'intensité prédéterminée du signal du laser en anneau Le gain de la boucle d'asservissement primaire est déterminé et réglé à une amplitude constante souhaitée par une seconde boucle d'asservissement. Une particularité et un objet de l'invention sont donc d'ajuster vers l'intérieur et l'extérieur des miroirs d'angle mobiles d'un laser en anneau pour produire

un faisceau de laser en anneau d'intensité maximale.

Une particularité et un objet de l'invention sont de régler la longueur du trajet d'un laser en anneau pour faire fonctionner le laser en anneau sensiblement à

son intensité maximale de faisceau.

Une autre particularité et un autre objet de l'invention sont de régler l'amplitude de la variation de tension demandée pour obtenir une variation prédéterminée d'intensité de laser, et d'utiliser des mesures de la variation d'intensité pour commander le gain des moyens de

réglage de longueur de la cavité primaire du laser.

Une autre particularité et un autre objet de l'invention sont d'utiliser des séquences de modulation d'incrémentation et de décrémentation simples pour le mouvement vers l'intérieur et vers l'extérieur d'au moins l'un des miroirs d'angle d'un laser en anneau à utiliser

dans un gyroscope à laser en anneau.

De la même manière, une particularité et un objet de l'invention sont d'utiliser une seconde boucle de commande démodulant le signal d'intensité de laser à la fréquence de la seconde harmonique du signal de modulation pour stabiliser la boucle de servocommande afin de régler

la longueur du trajet d'un laser.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une vue en plan d'une forme de réalisation d'un laser en anneau;

les figures 2 A, 2 B, 2 C et 2 D sont des graphi-

ques montrant les effets des variations de la tension de commande de transducteurs de miroir sur l'intensité du laser; et la figure 3 est un schéma fonctionnel d'une forme préférée de réalisation de l'invention, montrant les

boucles d'asservissement dans un microprocesseur.

Des équations et leurs dérivations apparaissent dans la partie intitulée "Appendice" à la fin de la

description.

La figure 1 est une vue en plan d'un gyrolaser en anneau à quatre côtés De préférence, un bloc laser 10 est dimensionnellement stable Un laser en' anneau peut n'avoir que trois branches, et il peut aussi avoir plus de quatre branches, mais la forme préférée de réalisation comporte quatre branches Habituellement, le bloc 10 est rectangulaire, mais la forme extérieure du bloc n'est pas importante Un alésage de laser 22, formé dans le bloc 10, établit un trajet laser globalement rectangulaire et est

rempli d'un gaz qui est souvent un mélange hélium-néon.

L'alésage forme un trajet pour le faisceau du laser en

anneau.

Un laser en anneau peut être stimulé, par exemple à partir d'une source de lumière, d'une source de radiofréquence ou d'une source d'énergie constante Dans la forme de réalisation représentée, une électrode 20 de cathode sort du côté du bloc 10 pour recevoir une tension négative Deux anodes 16, 19 sont placées symétriquement par rapport à la cathode 20 et elles sortent également du côté du bloc 10 pour recevoir la tension positive Les anodes positives 17 et 19 sont placées au milieu de branches opposées de l'alésage 22 du laser en anneau Les électrodes 20, 17 et 19 sont en contact avec le gaz laser à

travers des cavités 24, 13 et 15, respectivement Lors-

qu'une tension est appliquée entre les anodes 17, 19 et la cathode 20, la position centrale de la cathode au milieu de l'une des branches du laser en anneau, entre les anodes 17 et 19, provoque un flux symétrique d'électrons et d'ions entre les cathodes et les anodes à travers le gaz laser dans des sens opposés dans la cavité 22 Les parties de la cavité 22 situées entre la cavité 24 et les cavités 13 et 15 sont appelées des alésages à gain Les flux d'ions et d'électrons dans les alésages de gain stimulent les faisceaux laser se propageant en sens contraire le long du

trajet du faisceau du laser en anneau dans la cavité 22.

Les miroirs 12, 14, 16 et 18 aux intersections des branches du laser en anneau sont appelés miroirs d'angles Les miroirs 12 et 18 permettent à de très petites quantités des faisceaux laser d'être transmises à des éléments optiques et à des capteurs photoélectriques (non représentés en détail) Les faisceaux se propageant en sens contraire se combinent dans le système optique 36 pour produire des franges d'interférence qui sont captées et délivrées sous forme d'impulsions électriques Les impulsions sont comptées par des moyens de calcul (non représentées en détail) afin que l'on obtienne une mesure du déplacement angulaire et/ou de la vitesse angulaire de

l'appareil autour de son axe sensible.

D'autres détails du fonctionnement du laser en anneau utilisé en tant qu'instrument de mesure d'angles n'ont pas à être décrits davantage ici, car l'invention concerne le réglage de la longueur de la cavité ou l'accord

du laser en anneau.

L'appareil selon l'invention a trait à l'accord

de la cavité d'un laser en anneau à une longueur correspon-

dant à une intensité maximale des faisceaux laser Dans une forme de réalisation (non représentée), les deux faisceaux sont captés, et les signaux électriques provenant

de leurs capteurs sont combinés pour produire alternative-

ment une mesure de la somme des intensités ou une mesure d'une moyenne des intensités Ici, un seul faisceau est capté, car la longueur de la cavité qui produit une intensité maximale dans un faisceau produit aussi une

intensité maximale dans l'autre faisceau.

Les miroirs 14 et 16 peuvent être déplacés à l'intérieur et vers l'extérieur en réponse aux tensions de commande qu'ils reçoivent Les transducteurs 32 et 34 destinés à déplacer les miroirs doivent être conçus de façon à ne pas incliner les miroirs Les transducteurs utilisant des tranches piézoélectriques, ou PZT, sont utilisables Un transducteur piézoélectrique préféré, par exemple, utilise une tranche piézoélectrique circulaire (non représentée) portant des électrodes (non représentées) sur les deux surfaces opposées Il est ajusté dans son bottier de manière que ses bords radialement extérieurs soient fixes L'excitation de la tranche de cristal piézoélectrique, par l'application de tensions entre ses faces, amène la tranche à fléchir et à déplacer son centre vers l'intérieur et vers l'extérieur par rapport à son bord en réponse à la tension qui lui est appliquée Le mouvement

du centre de la tranche vers l'intérieur et vers l'ex-

térieur est transmis par l'intermédiaire d'une colonne centrale mobile, non inclinable (non représentée) au centre d'un miroir 14 ou 16 pour amener ce dernier à se déplacer vers l'intérieur et vers l'extérieur avec le centre de la tranche. La tranche piézoélectrique peut être connectée électriquement avec une polarité telle qu'une élévation de la tension amène le miroir qui lui est associé à se déplacer vers l'intérieur En variante, elle peut être connectée avec une polarité telle qu'une élévation de la tension provoque un mouvement du miroir associé vers il l'extérieur L'invention est décrite ici avec une polarité selon laquelle un incrément de tension raccourcit la cavité 22 et la longueur du trajet du laser en anneau Une diminution ou un décrément de la tension allonge la cavité 22. Une courbe de l'intensité du faisceau en fonction de la longueur de la cavité 22, de la position des miroirs 14 ou 16, de la longueur du trajet laser ou de la tension délivrée aux transducteurs 32, 34 est sensiblement sinusoïdale, comme montré sur la figure 2 A Les crêtes de

mode sont espacés d'une longueur d'onde du faisceau laser.

Il est important et caractéristique de l'invention que le point de fonctionnement se trouve à l'une des crêtes de mode. Etant donné que la longueur de la cavité est liée linéairement à la position du miroir, les abscisses des figures 2 A, 2 B, 2 C et 2 D peuvent être désignées "longueur de la cavité", "position du miroir" ou "tension du transducteur" Il convient cependant de noter que la sensibilité de l'intensité à des variations ou à des perturbations de la longueur de la cavité, de la position du miroir ou de la tension du transducteur dépendent de la

position sur la courbe.

Au voisinage des crêtes de mode, la sinusoïde peut être apparentée approximativement à une parabole Les courbes paraboliques des figures 2 B, 2 C, 2 D sont tracées en

fonction de la tension délivrée aux transducteurs 32, 34.

Les courbes paraboliques de l'intensité en fonction de la tension sont symétriques par rapport à une tension correspondant à la crête de la courbe Il est souhaitable que les tensions délivrées à des transducteurs 32 et 34 se déplacent rapidement vers la crête de mode la plus proche sur la courbe o l'intensité du faisceau laser est maximale On empêche donc la servocommande d'effectuer des sauts indésirés d'une crête de mode à la crête de mode

immédiatement adjacente.

La composante de tension en régime permanent délivrée pour commander les transducteurs 32 et 34 est la tension de fonctionnement du transducteur, et les positions correspondantes vers l'intérieur et vers l'extérieur des

miroirs 14 et 16 sont appelées les positions de fonctionne-

ment de travail des miroirs La longueur correspondante du trajet du laser en anneau est la longueur de fonctionnement ou de travail du trajet représentant la longueur de

fonctionnement de la cavité 22.

La sensibilité de l'intensité du laser à des variations de la tension reçue dépend de la pente de la courbe d'intensité en fonction de la tension appliquée, et celle-ci dépend de la tension de fonctionnement des

transducteurs 32 et 34.

On suppose, dans la description suivante, qu'un

incrément de la tension délivrée au transducteur provoque un mouvement du miroir vers l'intérieur, raccourcissant la longueur de la cavité Un décrément ou une diminution de la tension délivrée au transducteur est supposé produire un mouvement du miroir vers l'extérieur et un allongement de la cavité La technique de l'invention fonctionne avec la même efficacité si l'incrément de tension produit un mouvement vers l'extérieur et si la diminution de tension produit un mouvement vers l'extérieur Le concepteur du système affecte délibérément les sens de mouvement pour le

transducteur et établit une évaluation a priori de l'inten-

sité laser correspondante synchronisée avec la polarité des

tensions appliquées au transducteur.

Situation: lorsque l'intensité du faisceau de fonctionnement est maximale, comme montré sur la figure 2 B, la courbe d'intensité en fonction de la tension appliquée est sensiblement plate Par conséquent, des augmentations ou des diminutions de tension d'une valeur égale font décroître l'intensité du laser en quantités égales à partir de sa valeur maximale La différence entre les valeurs est

nulle et la tension de la servocommande n'est pas modifiée.

Lorsque la position de fonctionnement vers l'intérieur-vers l'extérieur d'un miroir de commande est située vers l'intérieur (comme sur la figure 2 C) ou vers l'extérieur (comme sur la figure 2 D) d'une position d'intensité laser maximale (comme sur la figure 2 B), un incrément de la tension délivrée au transducteur produit un effet différent de l'effet d'un décrément ou d'une

diminution de cette tension, sur l'intensité laser.

Situation: la position de fonctionnement d'un

miroir se trouve vers l'intérieur de la position correspon-

dant à une crête de mode ou à une position d'intensité maximale comme montré sur la figure 2 C La longueur de la cavité en fonctionnement est trop courte La tension de fonctionnement dépasse sa valeur correspondant à la crête de mode la plus proche Un mouvement du miroir vers

l'intérieur un incrément de la tension appliquée-

raccourcit encore la longueur de la cavité et provoque une diminution supplémentaire de l'intensité laser Un mouvement du miroir vers l'extérieur une diminution de la tension appliquée allonge la cavité et provoque une augmentation de l'intensité laser Il existe une différence négative entre l'intensité laser au moment o une tension incrémentielle prédéterminée est délivrée au transducteur du miroir et l'intensité laser au moment o sensiblement la tension décrémentielle de même amplitude est délivrée au transducteur du miroir Avec les conventions supposées et énumérées ci-dessus, la servocommande abaisse la tension de fonctionnement appliquée à un transducteur à une valeur correspondant à la crête de mode la plus proche en déplaçant son miroir vers l'extérieur jusqu'à une valeur

correspondant à la crête de mode d'intensité laser.

Situation: la position de fonctionnement d'un miroir est à l'extérieur de la position correspondant à une crête de mode ou à une position d'intensité maximale, comme montré sur la figure 2 D La longueur de la cavité de

fonctionnement est trop grande La tension de fonctionne-

ment est inférieure à sa valeur correspondant à la crête de mode la plus proche Un mouvement du miroir vers l'inté- rieur un incrément de la tension appliquée raccourcit la longueur de la cavité et provoque une augmentation de l'intensité laser Un mouvement du miroir vers l'extérieur une diminution de la tension appliquée augmente encore la longueur de la cavité et provoque une diminution de l'intensité laser Il existe une différence positive entre l'intensité laser au moment o une tension incrémentielle prédéterminée est délivrée au transducteur du miroir et l'intensité laser au moment o pratiquement la tension

décrémentielle de même amplitude est délivrée au transduc-

teur du miroir Avec les conventions supposées et indiquées

ci-dessus, la servocommande élève la tension de fonction-

nement appliquée à un transducteur à une valeur correspon-

dant au mode le plus proche en déplaçant son miroir vers l'intérieur jusqu'à une valeur correspondant à la crête de

mode la plus proche de l'intensité laser.

L'intensité du faisceau est contrôlée, et sa séquence d'incrémentation et de décrémentation, pour une séquence donnée d'incrémentation et de décrémentation de la tension appliquée au transducteur, engendre des signaux de commande pour déplacer la tension de fonctionnement et la

longueur de la cavité vers une valeur à laquelle l'inten-

sité de la lumière est à sa valeur de mode de crête.

Dans les deux situations dans lesquelles la position de fonctionnement du miroir est à l'extérieur ou à l'intérieur de sa position optimale, la différence entre les intensités est approximativement proportionnelle à l'erreur dans la position de fonctionnement, et une servocommande linéaire ajuste avantageusement la valeur de fonctionnement de la tension à celle pour laquelle

l'intensité laser est maximale.

Par conséquent, l'incrémentation et la décrémentation périodiques de la tension de commande du transducteur produisent des signaux de commande pour ajuster la tension de fonctionnement délivrée aux transduc-

teurs des miroirs.

Une autre particularité majeure de l'invention est que le gain de la boucle d'asservissement numérique et

l'amplitude des tensions d'incrémentation et de décrémenta-

tion sont ajustés automatiquement pour compenser des variations des paramètres fondamentaux tels que l'intensité absolue du gyrolaser, la sensibilité des transducteurs

piézoélectriques et divers gains électroniques.

L'appareil de l'invention règle le gain de la boucle d'asservissement enréponse à la courbure de l'intensité en fonction de la tension appliquée au transducteur à proximité du point de fonctionnement Une partie de l'invention consiste à comparer l'intensité au point de fonctionnement à l'intensité lorsqu'un incrément

ou un décrément de tension est délivré au transducteur.

Ceci est réalisé par l'utilisation d'une séquence à impulsions étagées, à quatre segments, trois amplitudes, au lieu d'une séquence d'impulsions étagées à deux amplitudes, c'est-à-dire l'utilisation d'impulsions de tension à trois valeurs, de temps sensiblement égaux, en quatre segments d'un état de tension de fonctionnement incrémentée, d'un état de tension de fonctionnement, d'un état de tension

décrémentée et d'un état de tension de fonctionnement.

On considère, par exemple, que, lorsque la sensibilité du transducteur à sa tension appliquée est faible, le transducteur se déplace relativement peu pour une augmentation ou une diminution donnée de la tension d'entrée Si ce transducteur était remplacé par un transducteur plus sensible, l'amplitude du mouvement du transducteur pour une variation donnée de la tension appliquée augmenterait La variation d'intensité du faisceau laser pour un incrément ou un décrément donné de la tension est comparée à une valeur de référence, et le

gain de la boucle d'asservissement est ajusté automatique-

ment pour obtenir les variations incrémentielles et décrémentielles de l'intensité laser, pour un incrément ou un décrément donné de la tension appliquée, sensiblement égales pour tous les gyroscopes et pour tous les milieux ambiants, assurant ainsi un comportement cohérent du gyrolaser L'amplitude demandée des incréments/décréments peut être utilisée pour ajuster le gain de la boucle primaire de réglage de longueur de la cavité, décrite précédemment, assurant ainsi que la constante de temps de

la boucle primaire est bien maîtrisée dans ces conditions.

Un schéma simplifié d'une forme préférée de réalisation de l'invention est montré sur la figure 3 Pour acquérir et maintenir les conditions de cavité résonnante du gyroscope à laser en anneau qui utilise le laser en

anneau de la figure 1, une boucle de commande est matéria-

lisée dans le microprocesseur 49 du système Le micro-

processeur 49 commande les positions des miroirs 14 et 16 en utilisant des signaux générés par les convertisseurs

numériques-analogiques 54 et 58, et il reçoit une informa-

tion de l'intensité laser provenant du capteur optique 30 par l'intermédiaire du convertisseur analogique-numérique 68. Les convertisseurs numériques-analogiques 54 et 58 produisent des tensions analogiques proportionnelles aux mots numériques d'entrée qui leur sont délivrés par la jonction 52 de sommation du microprocesseur 49 Le convertisseur numérique-analogique 54 délivre la tension appliquée au transducteur par l'intermédiaire du filtre passe-bas 56 au transducteur 32 Le filtre passe-bas 56 élimine ou réduit les bruits ou distorsions à haute fréquence L'invention peut être commodément matérialisée

uniquement par le canal du convertisseur numérique-

analogique 54, mais l'utilisation de deux convertisseurs pour commander deux transducteurs différents 32 et 34 offre une plus large gamme de commandes. Le second convertisseur numérique-analogique 58, qui est facultatif, délivre la tension appliquée au transducteur par l'intermédiaire du filtre passe-bas 60, au

transducteur 34.

Les transducteurs 32 et 34 sont de préférence

des transducteurs piézoélectriques ou PZT qui convertis-

sent la tension en un mouvement linéaire vers l'intérieur et vers l'extérieur de leurs miroirs correspondants 14 et 16. Le couplage électrique, mécanique et optique d'entrée dans le gyrolaser est représenté schématiquement

sur la figure 3 par la jonction de sommation mécanique 62.

Le bloc 64 représente le gain du cristal PZT Les tensions délivrées aux transducteurs 32 et 34 ajustent la position

des miroirs 14 et 16 vers l'intérieur et l'extérieur.

L'amplitude du mouvement introduit dépend de la sensibilité piézoélectrique des deux transducteurs 32 et 34, comme montré par la présence du bloc 64 L'amplitude du mouvement est désignée "y" et elle affecte l'intensité du gyroscope de façon parabolique comme montré par l'équation dans le bloc 66 et comme représenté sur les figures 2 B, 2 C et 2 D. La tension "y O 'I représente la tension correspondant à l'intensité de crête de la caractéristique du gyroscope montrée sur les figures 2 B, 2 C et 2 D "a" représente la

sensibilité aux erreurs de longueur du trajet Graphique-

ment, a est la courbure à la crête du mode "yo" est la position d'un miroir correspondant à la longueur de la

cavité à la crête de mode la plus proche.

Le signal délivré par l'intermédiaire de la jonction 52 de sommation, par la source 50 de modulation

générée par calculateur, pulsée et étagée, aux convertis-

seurs numériques-analogiques 54 et 58 est montré graphi-

quement à l'intérieur de ce bloc La tension pulsée est divisée en quatre tranches de temps Dans les première et troisième tranches de temps, seule la tension de fonction-

nement est délivrée Dans la deuxième tranche de fonction-

nement, la tension de fonctionnement augmentée d'un incrément, Ax, est délivrée Dans la quatrième tranche de temps, la tension de fonctionnement diminuée du décrément ZS x est délivrée Le cycle entier est répété de façon continue. Une lecture de l'intensité laser, mesurée par le capteur 30, est échantillonnée durant chaque tranche de temps et est délivrée par l'intermédiaire du convertisseur analogique-numérique 68 aux démodulateurs 70 et 84 Bien que les dispositifs 70 et 84 exécutent des fonctions de démodulation, ils sont matérialisés très simplement par l'utilisation d'additions et de soustractions dans le microprocesseur Les démodulateurs analogiques utilisés

dans l'art antérieur ne sont pas nécessaires.

Le démodulateur 70 produit un signal qui est une mesure de différence entre les signaux échantillonnés durant les deuxième et quatrième tranches de temps Ce signal de différence est une mesure de la pente, montré sur les figures 2 B, 2 C et 2 D, de la courbe caractéristique à proximité de la position de fonctionnement Lorsque la différence atteint zéro, la position de fonctionnement est à la crête de mode La différence mesure la pente et elle est analogue à une démodulation de première harmonique d'un

dispositif à modulation analogique.

La moyenne du signal de sortie du démodulateur est établie sur de nombreux cycles par le circuit de sommation 72 pour éliminer les bruits présents dans le signal La valeur moyenne du signal de sortie du circuit de sommation est multipliée par la valeur A x pour que soit produit un signal utile dans la commande du gain de la

boucle primaire.

Le signal de sortie du multiplicateur 74 est multiplié, dans un multiplicateur 76, par une constante Ge qui établit le gain de la boucle, ou de façon équivalente la constante de temps, de la boucle primaire de réglage de

longueur de la cavité Le signal de sortie du multi-

plicateur 76 est limité par un limiteur 78 à une plage de tension raisonnable pour empêcher des lectures parasites de

perturber notablement la boucle primaire.

La valeur de la tension de fonctionnement est accumulée dans le circuit de sommation ou intégrateur numérique 80 Des corrections apportées à la tension de fonctionnement mémorisée sont réalisées par les signaux

provenant du limiteur 78.

L'amplitude de l'information de tension de fonctionnement ou de travail est testée dans un comparateur 81 pour déterminer si la tension de fonctionnement mémorisée dans le circuit de sommation 80 est comprise dans une plage prédéterminée acceptable d'une crête de mode particulière Si la tension est comprise dans cette plage

acceptable, elle est délivrée à la jonction 52 de somma-

tion Si elle est en dehors de la plage prédéterminée, le comparateur 81 délivre une tension à la jonction 52 pour produire un changement par saut de mode de la longueur du trajet d'une longueur d'onde au voisinage d'une crête de

mode adjacente.

La tension provenant du circuit de sommation 80 correspond à la tension présente pendant les tranches de temps 1 et 3 du signal du bloc 50 Un incrément ou un décrément est additionné à cette valeur pendant les

tranches de temps 2 et 4, ou en est soustrait.

L'amplitude de l'incrément ou du décrément est commandée par l'intermédiaire d'une boucle secondaire qui comprend un démodulateur 84 Les valeurs des signaux d'intensité provenant du convertisseur anologique-numérique 68 durant les tranches de temps 1 et 3 sont additionnées, et les valeurs présentes pendant les tranches 2 et 4 sont soustraites Par conséquent, pour démoduler le signal, seules des additions et des soustractions, à une période qui est égale à la moitié de celle des impulsions du démodulateur 70, sont utilisées dans la boucle secondaire du microprocesseur 49 Le signal produit est une mesure de la courbure de l'intensité en fonction de la courbure de tension appliquée Ce terme de second ordre dans la courbe est analogue à une démodulation de seconde harmonique Pour l'élimination par filtrage des fluctuations et des bruits, on établit la moyenne du signal de sortie sur de nombreux cycles à l'aide du circuit de sommation 85 La valeur produite par le circuit de sommation 85 est soustraite dans une jonction 86 d'une valeur de référence prédéterminée 88, et le signal de différence est multiplié par A x dans le multiplicateur 90 pour que soit produit un signal d'erreur

d'amplitude pour les incréments et décréments de tension.

Le multiplicateur 92 à constante multiplie le signal par une constante Gm pour établir la constante de temps de la boucle Le limiteur 94 empêche des mesures parasites de

perturber notablement la boucle de commande à incré-

ment/décrément secondaire La tension limitée est délivrée

par l'intermédiaire d'un circuit de sommation ou in-

tégrateur 96 afin de produire le signal a x qui est utilisé pour les amplitudes de l'incrément et du décrément

dans le modulateur 50 et les multiplicateurs 74 et 90.

L'appendice ci-dessous développe les équations

utilisées.

Appendice L'intensité pour le faisceau du gyroscope à laser en anneau dont la longueur de la cavité est au voisinage d'un centre de mode peut être développée en une série de Taylor: ( 1) I=Io+(d I/dy) Iyo (Y- Yo) + (d 2 I/dy 2) Iyo(y-yo)2 + o "y" est une variable de commande liée au déplacement du miroir, et "yo" est la valeur correspondant à la crête de mode. Alors, par définition: ( 2) (d I/dy) Iyo = O et ( 3) (d 2 I/dy 2) Iyo=-a Io < O L'équation d'intensité peut être réécrite approximativement sous la forme ( 4) I = Io(l-a(y-yo)2) ou ( 5) VPD = Vo(l-a(y-yo)2) o Vp D est la tension de sortie

de l'intensité de captage de la photodiode.

Modulation du signal de commande

Soit la tension de commande pour le transduc-

teur PZT ( 6) x=x O + ex + xm o xo est la valeur de commande au centre du mode, ex est l'erreur dans la valeur de commande, Xm est l'amplitude de modulation qui est égale à 0, + à x, 0, Ax dans une

séquence de tranches de temps consécutives.

Alors, comme cela est habituellement le cas, des signaux de commande égaux sont appliqués aux deux transducteurs 32 et 34, ( 7) Y= 2 KD Ac PX = 2 KDACP(Xo + Ex + Xm) o KDAC est le facteur de proportionnalité N/A en termes de tension par bit de moindre poids du convertisseur N/A, et P est le gain PZT liant les déplacements des transducteurs à

la tension délivrée à leurs bornes.

( 8) Yo = 2 KDACPXO Donc, ( 9) y-yo = 2 KD Ac P(Ex + Xm)

Le signal de sortie de la photodiode, conformé-

ment à l'équation ( 9) substituée dans l'équation ( 5), donne ( 10) VPD=Vo(l-a( 2 KDACP(Ex+xm))2) Le signal de sortie du convertisseur A/N, "A", est ( 11) A=KAD Vp D=KAD Vo ( 1-a ( 2 KDACP ( Ex+Xm) 2) = =KADVO-4 KADKDAC 2 Voap 2 (ex+Xm)2 Avec la modulation à trois états, trois valeurs d'amplitude sont définies pour les diverses tranches de temps: ( 12 A) Ao A Ixm=o=KADVO-4 KADKDAC 2 V Oa P 2 Ex 2 ( 12 B) A+ A xm= ax=KA Dvo-4 KADKD Ac 2 V Oa P 2 (Ex 2 + 2 Ex x+ ^ x 2) ( 12 C) A_ Al xm= ax=KAD Vo-4 KADKDAC 2 Voa P 2 (ex 2-2 Ex ax+ L x 2) Les équations ( 12 A), ( 12 B), ( 12 C) peuvent être recombinées pour former un signal d'erreur de tension et un signal de commande de gain à utiliser dans les deux boucles d'asservissement de la figure 3 Le signal d'erreur qui est démodulé par le démodulateur 70 est: ( 13) A±A-= 16 KADKDAC 2 V Oa P 2 Ax Ex Il est à noter que 6 x est l'erreur de tension de commande qui doit être amenée à zéro par la boucle de

réglage de longueur de la cavité.

( 14) (A±A_) Ax=-2 KTOTA Lex o KTOTAL-8 KADKDAC Voa P 2 ( x)2 = Ao -A++ Ao-A_

Par conséquent, le second signal de démodula-

tion (Ao-A++Ao-A_) provenant du démodulateur 84 donne le gain, KTOTAL' du signal de réglage primaire de la longueur de la cavité En ajustant A x de manière que KTOTAL =Constante, on peut maintenir constant le gain de réglage de longueur de la cavité Le signal de réglage de gain est: ( 15) Ao-A++Ao-A = 8 KADKDAC 2 Voa P 2 Lx 2 Chaque cycle complet de modulation comporte quatre tranches de temps, comme représenté, par exemple, dans la case 50 Si la démodulation est soumise à une sommation, par exemple par les circuits de sommation 72 et , sur un nombre prédéterminé, N, de cycles complets de modulation ( 4 N tranches de temps), on a alors: ( 16) DMO Dl 16 NKADKDAC 2 Voa P 22 xex, et ( 17) DMOD 2-8 NKADKDAC 2 Voa P 2 L Cx 2 Commande de modulation On souhaite ajuster A x de manière qu'un déplacement constant soit obtenu en rendant P Zlx=Constant ou, de façon équivalente: ( 18) DMOD 2 =R=Constante Une boucle d'asservissement matérialise l'asservissement du signal de sortie du démodulateur 84 à

une constante.

( 19) L Xnouveau= ûXancien+Gm(R-DMOD 2) Soit Axo l'amplitude de modulation souhaitée pour une valeur donnée de P La valeur souhaitée est déterminée empiriquement seulement une fois pour une classe de gyrolasers Autrement dit, ( 20) 8 NKADKDAC 2 Voap 2 A Xo 2 =R Alors: ( 21) x xnouveau= Lxancien+Gm 8 NKADKDAC 2 Voa P 2 (A Xo 2 AX 2) =Xx+ancien+Gm R( ( Ax/ xo) 2) Soit f x= 6 xo+& o 6 est l'écart de l'amplitude de modulation par rapport à sa valeur souhaitée (choisie empiriquement) On a alors: ( 22) 1-(Ax/Axo)2 =-2 ( 6/Lxo)- ( 6// yxo)2 ,-( 2 &/a xo), En substituant ( 22) dans ( 21), on a ( 23) xxnouveau= Axancien-2 Gm R(S/L\Xo) Pour stabiliser le gain, le signal d'erreur est multiplié par l Sx, ce qui convertit un terme d'erreur relatif en un terme d'erreur absolu Une substitution de l'équation mise à jour donne:

( 24) t Xnouveau= &Xancien+Gm Ax(R-DMOD 2) -âXancien 2 Gm RS.

Le gain de la boucle linéarisée est alors simplement 2 Gm R, et la constante de temps est: ( 25) Tm l T/lnll-2 Gm Rll o AT est l'intervalle de

temps auquel la mise à jour est effectuée.

Poursuite de mode

Avec la commande de modulation décrite ci-

* dessus, le gain de boucle constant est indépendant des

variations de l'efficacité PZT des transducteurs 32 et 34.

On a alors: ( 26) DMOD 1 =-16 NKADKDAC 2 VOOP 2 AX Ex Lorsque Ax=T xo, on a alors ( 27) DMOD 1 =-2 R(Ex/ 8 x) Comme précédemment, un gain de boucle constant

est obtenu par une multiplication de la valeur de l'équa-

tion 27 par l'amplitude de modulation pour passer par conversion d'un terme d'erreur relatif à un terme d'erreur absolu L'équation de mise à jour devient: ( 28) xnouveau =x +Ge x(DMOD) Xancien -2 Ge Rex noueauancien Le gain de la boucle est -2 Ge R, et la constante de temps est donnée par: ( 29) Te=-l \T/lnl-2 Ge RIl Stabilité

La stabilité est assurée si 11-2 Ge RI<l et 11-2 Gm RI<l.

Les valeurs spécifiques suivantes sont données à titre d'exemple pour compléter un exposé utilisable Les valeurs et calculs concernent un gyroscope à laser en

anneau de conception spécifique.

EXEMPLES

Une concavité typique est (El) Voa P 2 t 0,0002 V/V 2 à -40 C pour un miroir simple. (E 2) Voa P 2 0,0006 V/V 2 à la température ambiante pour un miroir simple D'autres valeurs typiques sont: (E 3) KDAC = 130 V/211 (LSB), 0,0635 V/LSB, o

LSB signifie bit de moindre poids.

(E 4) KAD = 4096 ct/10,25 V 399,6 ct/V, o ct

signifie le compte numérique.

(E 5) N= 16

(E 6) Fréquence du cycle de modulation = 512 Hz (E 7) Fréquence de fermeture de la boucle = 32 Hz (E 8) La valeur de la tension demandée pour sauter d'une crête de mode à la suivante est égale à 130 V pour un miroir simple à -40 'C (E 9) Modulation totale souhaitée de 8 t d'espacement de mode, ou +/ 5,2 V de modulation sur chaque miroir. (EIO) KDAC,x O o= 5,2 (Ell) R= 8 NKAD Voa P 2 (KDAC L\xo)2 = 8 * 16 * 399,6 * 0,0002 *( 5,2)2,

:z 277 comptes.

(E 12) Gm;, 2-16 (E 13) constante de temps pour la boucle de commande de modulation Tm, 3,7 secondes (E 14) Ge = 2-12 (E 15) constante de temps pour la commande de centre de mode: Te ZO 0, 22 seconde Il est évident que d'autres conceptions de gyroscope à laser en anneau nécessitent des valeurs de

paramètre différentes.

Par conséquent, l'appareil de l'invention ajuste les miroirs d'angles mobiles vers l'intérieur et vers l'extérieur d'un laser en anneau pour produire un faisceau de laser en anneau d'intensité maximale Il règle la longueur de trajet d'un laser en anneau pour faire fonctionner celui-ci sensiblement à son intensité de

faisceau maximale Pour atteindre chacun des buts ci-

dessus, il règle aussi la valeur de la variation de tension demandée pour obtenir une variation d'intensité donnée du laser Il règle le gain des moyens de réglage primaire de la longueur de la cavité du laser et il stabilise les

boucles de commande du laser.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au système de réglage décrit et

représenté sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1 Système de réglage de la longueur de la cavité d'un gyroscope à laser en anneau, caractérisé en ce qu'il comporte un gyroscope à laser en anneau ( 10) définissant un trajet optique ( 22) dans lequel se propagent des ondes électromagnétiques circulant entre au moins trois miroirs d'angles ( 12, 14, 16, 18) formant le trajet

optique, dont au moins l'un est partiellement transmis-

sif et au moins l'un est mobile vers l'intérieur et vers l'extérieur; des moyens de commande ( 32, 34) destinés à déplacer le ou les miroirs d'angles vers l'intérieur ou vers l'extérieur afin de régler la longueur de la cavité; des moyens destinés à produire une activation commandée des moyens de commande, et comprenant un moyen ( 30) destiné à mesurer l'intensité des ondes électromagnétiques se propageant et circulant dans le gyroscope; un moyen de commande à boucle d'asservissement destiné à commander le mouvement du ou des miroirs, qui produit un signal de commande de boucle d'asservissement qui est une fonction de la tension de commande du ou des miroirs et de la variation d'intensité des ondes électromagnétiques de propagation car cette intensité est liée à la tension de commande; un moyen à commande de gain destiné à commander le gain du signal de commande à boucle d'asservissement des moyens de commande à boucle d'asservissement, le moyen de commande de gain produisant un signal de commande de gain qui est une fonction de la tension de commande du miroir et d'une sensibilité à la variation de l'intensité de l'onde, cette intensité étant liée à la tension de commande, de manière qu'un gain stable de boucle d'asservissement soit obtenu

pour commander le ou les miroirs.

2 Système de réglage de la longueur de la cavité d'un gyroscope à laser en anneau, caractérisé en ce qu'il comporte un laser en anneau ( 10) ayant un trajet optique à l'intérieur d'une cavité ( 22) de laser en anneau, cette cavité comportant au moins trois miroirs d'angles ( 12, 14, 16, 18) dont au moins l'un est partiellement transmissif et au moins l'un est mobile vers l'intérieur et vers l'extérieur; des moyens de commande ( 32, 34) destinés à déplacer le ou les miroirs mobiles vers l'intérieur et vers l'extérieur pour faire varier la longueur de la cavité du laser en anneau; des moyens ( 30) destinés à mesurer l'intensité des ondes électromagnétiques extraites de la cavité à travers le miroir partiellement transmissif, et à produire un signal qui est une mesure de l'intensité de l'onde électromagnétique circulant dans la cavité; un moyen à boucle d'asservissement primaire qui réagit au signal d'intensité en délivrant un signal de commande, qui est une fonction de l'intensité des faisceaux du laser, auxdits moyens de commande de déplacement des miroirs; et un moyen à boucle de commande de gain secondaire qui, en réponse au signal d'intensité, commande

le gain du signal provenant du moyen à boucle d'asservisse-

ment primaire en réponse à la dérivée seconde de l'inten-

sité des faisceaux laser en circulation, pour la longueur

de la cavité laser.

3 Système selon la revendication 2, carac-

térisé en ce que le moyen à boucle d'asservissement

primaire est connecté de façon à réagir au signal d'inten-

sité et comprend un premier moyen ( 70) destiné à démoduler le signal d'intensité; le moyen à boucle de commande de gain secondaire est connecté de façon à réagir au signal d'intensité et comprend un second moyen ( 84) destiné à démoduler le signal d'intensité avec une fonction de démodulation dont la période de répétition est sensiblement égale à la moitié de celle de la fonction de démodulation du premier moyen de démodulation; le moyen à boucle de commande de gain secondaire comprenant en outre un moyen ( 50) destiné à moduler le signal qui est produit avec une fonction de modulation ayant sensiblement la même forme et s 1 dont la période de répétition est sensiblement la même que celle de la fonction de démodulation du premier moyen pour

démoduler le signal d'intensité.

4 Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit moyen de modulation et les premier et second moyens de démodulation comprennent un modulateur ( 50) à gradins et des démodulateurs ( 70, 84) à gradins dont les fonctions de modulation et de démodulation ont des segments de temps synchonisés sensiblement égaux; la fonction de modulation du moyen de modulation et la fonction de démodulation du premier moyen de démodulation ont chacune sensiblement la même forme avec quatre segments de temps, les gradins du signal pour une période répétitive ayant la séquence suivante: zéro, plus un incrément, zéro, moins un décrément, ledit incrément et ledit décrément de chaque fonction ayant sensiblement la même amplitude, mais les amplitudes des incréments et des décréments du moyen de modulation peuvent avoir, mais sans que cela soit nécessaire, les amplitudes des incréments et des décréments du premier moyen de démodulation; ladite fonction de démodulation du second moyen de démodulation ayant la période répétitive de deux segments de temps et la séquence en gradins suivante: un incrément positif, puis un décrément négatif, les amplitudes de l'incrément et du décrément étant sensiblement

les mêmes.

Appareil de réglage de la longueur de la cavité d'un gyroscope à laser en anneau, caractérisé en ce qu'il comporte un laser en anneau ( 10) ayant au moins quatre miroirs d'angles ( 12, 14, 16, 18) dont au moins l'un ( 12 ou 18) est partiellement transmissif et dont au moins l'un ( 14 ou 16) est mobile vers l'intérieur et vers l'extérieur; au moins un transducteur ( 32 ou 34), le nombre de transducteurs étant égal à celui des miroirs mobiles, chaque transducteur étant relié mécaniquement à un miroir différent pour le déplacer vers l'intérieur et vers l'extérieur; des moyens de captage ( 30, 36) placés de façon à intercepter des faisceaux laser transmis à travers lesdits miroirs partiellement transmissifs et à produire un signal électrique qui est une mesure de l'intensité des faisceaux laser dans le laser en anneau; un moyen convertisseur analogique-numérique destiné à convertir le signal

électrique en une forme numérique; au moins un convertis-

seur numérique-analogique ( 54 ou 58), le nombre de convertisseurs étant égal à celui des miroirs mobiles, chacun de ces convertisseurs ( 54, 58) étant connecté pour

délivrer une tension à l'un, différent, desdits transduc-

teurs; des boucles d'asservissement primaire et secondaire à calculateur connectées entre la sortie du convertisseur analogique-numérique et les entrées des convertisseurs numériques-analogiques; la boucle primaire comprenant, connectés en série, au moins un premier démodulateur ( 70) de tension à gradins, un premier moyen de sommation numérique ( 72), un premier multiplicateur ( 74), un second multiplicateur ( 76) et un second moyen de sommation numérique ( 80); le premier démodulateur de tension à gradins démodulant le signal provenant du convertisseur

analogique-numérique en quatre segments de temps sensible-

ment égaux ayant des signaux, en séquence, d'une tension de fonctionnement, d'une tension de fonctionnement plus un incrément prédéterminé, de ladite tension de fonctionnement et d'une tension de fonctionnement moins un décrément prédéterminé qui est sensiblement égal audit incrément; ledit premier moyen de sommation numérique étant connecté de façon à recevoir le signal de sortie dudit premier démodulateur pour établir la moyenne de la valeur du signal démodulé sur un nombre prédéterminé de cycles de quatre

segments du premier démodulateur; le premier multi-

plicateur étant connecté de façon à multiplier le signal de sortie du premier moyen de sommation par un facteur Ax; le deuxième multiplicateur étant connecté de façon à multiplier le signal de sortie du premier multiplicateur par une valeur prédéterminée constante Ge; le deuxième moyen de sommation numérique étant connecté de façon à effectuer la somme des signaux de sortie du deuxième multiplicateur et à délivrer un signal aux convertisseurs numériques-analogiques; la boucle secondaire comportant, connectés en série, un second démodulateur ( 84) de tension à gradins, un troisième moyen de sommation numérique ( 85),

un moyen comparateur ( 86), un troisième moyen multi-

plicateur ( 90), un quatrième moyen multiplicateur ( 92), un quatrième moyen de sommation numérique ( 96) et un moyen modulateur ( 50) à gradins; le second démodulateur de tension à gradins démodulant le signal provenant dudit convertisseur analogique-numérique en deux segments de temps sensiblement égaux ayant des signaux, en séquence, d'un incrément prédéterminé et d'un décrément prédéterminé qui est sensiblement égal, en amplitude, audit incrément, les segments de temps étant sensiblement égaux aux segments de temps du premier démodulateur; le troisième moyen de sommation numérique étant connecté de façon à recevoir le signal de sortie du second démodulateur pour établir la moyenne de la valeur du signal démodulé sur un nombre

prédéterminé de cycles à deux segments du second démodula-

teur; le comparateur étant connecté de façon à comparer l'amplitude du signal de sortie du second démodulateur à gradins à une valeur prédéterminée, et à délivrer un signal égal à la différence entre ladite valeur prédéterminée et le signal de sortie du second démodulateur; le troisième multiplicateur étant connecté de façon à multiplier le signal de sortie du troisième moyen de sommation par un facteur A)x; le quatrième multiplicateur étant connecté de façon à multiplier le signal de sortie du troisième multiplicateur par une valeur prédéterminée constante Gm; le quatrième moyen de sommation numérique étant connecté de façon à effectuer la sommation des signaux de sortie du quatrième multiplicateur pour produire le signal L\x; et le modulateur à gradins étant connecté de façon à moduler le signal de sortie du quatrième moyen de sommation et à

délivrer le signal modulé aux convertisseurs numériques-

analogiques, ledit modulateur à gradins ayant des gradins de séquence dans le temps qui sont dans la même séquence de temps et aux mêmes tensions que la séquence des gradins du

premier démodulateur.

6 Appareil selon la revendication 5, carac-

térisé en ce qu'il comporte en outre un premier limiteur ( 78) entre le deuxième multiplicateur et le deuxième moyen de sommation numérique, et un second limiteur ( 94) entre le quatrième multiplicateur et le quatrième moyen de sommation numérique, afin de réduire les perturbations provoquées par

des signaux erratiques.

7 Appareil selon la revendication 5, carac-

térisé en ce qu'il comporte en outre un comparateur ( 81) à saut de mode qui est connecté de façon à délivrer des

signaux numériques aux convertisseurs numériques-analogi-

ques et à comparer l'amplitude du signal de sortie du

second moyen de sommation numérique à une valeur prédéter-

minée pour faire sauter le signal pour lesdits convertis-

seurs d'une quantité qui amène les miroirs à sauter jusque dans une position amenant la longueur de la cavité à être écartée sensiblement d'une longueur d'onde du faisceau laser de sa longueur précédente, lorsque la valeur délivrée par le second moyen de sommation dépasse ladite valeur prédéterminée.

8 Appareil selon la revendication 7, carac-

térisé en ce qu'il comporte en outre un premier limiteur ( 78) entre le deuxième multiplicateur et le deuxième moyen de sommation numérique, et un second limiteur ( 94) entre le quatrième multiplicateur et le quatrième moyen de sommation

numérique afin de réduire les perturbations du signal.

9 Appareil selon la revendication 8, carac-

térisé en ce que le laser en anneau comporte quatre branches et quatre miroirs d'angles ( 12, 14, 16, 18), deux ( 14, 16) des miroirs d'angles pouvant être réglés vers l'intérieur et vers l'extérieur, chacun de ces miroirs d'angles étant reliés à l'un des transducteurs, et les convertisseurs numériques-analogiques ( 54, 58) étant au nombre de deux, la sortie de chacun étant connectée de

façon à commander l'un, différent, des transducteurs.

Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre deux filtres passe-bas ( 54, 56) montés respectivement entre les

convertisseurs numériques-analogiques des transducteurs.

11 Appareil selon la revendication 10,

caractérisé en ce que les transducteurs sont des transdc-

teurs piézoélectriques ( 32, 34).