JPS62163001A - 反射鏡組立体 - Google Patents

反射鏡組立体

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JPS62163001A
JPS62163001A JP61301866A JP30186686A JPS62163001A JP S62163001 A JPS62163001 A JP S62163001A JP 61301866 A JP61301866 A JP 61301866A JP 30186686 A JP30186686 A JP 30186686A JP S62163001 A JPS62163001 A JP S62163001A
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reflector
substrate
chip
polished
block
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JP61301866A
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セオドア・ジエイ・ポドゴルスキイ
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Honeywell Inc
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    • G02B5/0816Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers
    • G02B5/0825Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers the reflecting layers comprising dielectric materials only
    • G02B5/0833Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers the reflecting layers comprising dielectric materials only comprising inorganic materials only
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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    • G01C19/66Ring laser gyrometers
    • G01C19/661Ring laser gyrometers details
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔利用分野〕 本発明は、リングレーザ角速度センサのための新規な構
造に関するものであり、更に詳しくいえば従来の構造よ
り安価に製作できるようなセンサの反射鏡組立体の構造
に関するものである。
〔従来の技術およびその問題点〕
永年にわたる開発の結果、一般にリンクレーザ・ジャイ
ロと呼ばれているリングレーザ角速度センサは商業的に
有望な製品とがった。今日では、米国特許第3.390
.606号、第3,467.472弓および第3,37
3,650号の各明、細書に開示されている、機械的・
熱的に安定なブロック補遺および機械的なディザ−技術
をほとんどの商用リングレーザ角速度センナが利用して
いる。
それら従来の9ノグレ一ザ角速度センサは極めて満足に
動作することが認められている。しかし、それら従来の
リングレーザ角速度センサは製作費が高い。
リングレーザ角速度センサの主要な要素は反射鏡組立体
である。従来の構造技術を用いている反射鏡組立体は、
ガスを充たした空胴を含むレーザブロックのために選択
されている材料と通常は同じ材料で作られている基体を
含む。ブロックおよび反射鏡の基体の材料としてはたと
えばサーピット(Cervit)、ゼロジュール(Ze
rodur)、融解シリカ、UK−7ガラス等を用いる
ことができる。
従来の反射鏡組立体は少くとも1つの高度に研磨された
表面を有する。反射鏡を形成するために、高度に研磨さ
れた基体表面に多層誘電体膜が直接付着される。第2に
、光学的接触(optieatcontact)技術と
呼ばれているものにより、反射鏡基体組立体をブロック
に固定するために、高度に研磨された基体を、それと同
等に高度に研磨され念ブロックに接合できる。すなわち
、表面がそのように高度に研磨されているから、基体と
ブロックが一緒に押し合わされると、接合剤なしで基体
はブロックに固着される。
当業者に良く知られているように、反射鏡はリングレー
ザ角速度センサの重要な部品である。その理由は、性能
の低い反射鏡は、レーザ角速度センサにより必要な高い
反射率を達成しないからである。望ましい反射率は通常
は99.9 =1である。
反射率が低いと、リングレーザ内でレーザビームが散乱
させられる結果となり、そのために角速度センサの性能
が低下することになる。反射率を高くするために、基体
の研磨された表面に膜を付着する前に、その表面を超精
密に研磨する必要がある。超高度に研磨された反射鏡基
体表面を得るために、通常は何日にもわたる研磨剤研磨
を必要とする。
反射鏡基体表面の超高度研磨工程の後で、多層膜が付着
される。反射鏡組立法の最後の工程は品質検査である。
その検査に合格しなければ、研磨および膜付着工程をや
り直さなければならない。
そのような理由から、反射鏡組立体の製作コストは非常
に高くつく。
〔発明の概要〕
本発明の目的は、リングレーザの反射鏡組立体の製作を
安くできるようにする、リングレーザの反射鏡組立体の
新規な構造を得ることである。簡単にいえば、本発明は
、上に反射膜が付着されるシリコンウェハーを提供する
ものである。反射膜が付着されたシリコンウェハーが反
射鏡の基体に固着される。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図は、前記米国特許明細書にとくに記載されている
リングレーザ角速度センサを構成する部品を示す。簡単
にいえば、機械的および熱的に安定なブロック10にト
ンネル12a、12b、12c が貫通されて三角形の
レーザ作用空胴を形成する。
反射鏡組立体14a、14b+140 それぞれは、反
射基体15&、15b、15eをそれぞれ含み、かつ反
射値膜15m 、 16b 、 113c をそれぞれ
含む。反射鏡基体15a、15b、15eそれぞれは、
光学的接触、インジウム封止、エポキシ、熱形成封止(
フリット封止)を含めた各種の技術によりブロック10
に固着される。第1図において、基体15eが大きい曲
率半径を有する表面を有し、その表面に反射鏡膜16e
が付着されている様子が示されている。
先に述べたように、従来は、反射鏡組立体の基体15を
超高度に研磨してから多層誘電体膜16を付着して反射
鏡を構成している。反射鏡基体15に誘電体膜16を付
着する前に行わねばならない研磨作業は、光学的接触技
術により基体15をブロック15へ固着させるために必
要な作業よりはるかに困難であることに注意すべきであ
る。また、基体への多層誘電体膜の付着は、電子ビーム
付着技術およびイオンビーム付着技術を含めた各種の技
術により行えることにも注意すべきである。典型的には
、反射鏡膜は二酸化シリコンと二酸化チタンを交互に重
ねた層で構成される。
第2図および第3図に本発明の反射鏡チップを示す。第
2図は、研磨による仕上げ後の厚さWが約0.0762
〜0.127m5 (0,003〜0.005インチ)
のオーダーである非常に薄いシリコンウェハー200で
構成された反射鏡チップを示す。シリコンウェハー20
0は図示の表面202が超高度に型層される。シリコン
ウェハー200の裏側204は、後で詳しく説明するよ
うに、ブロック10に光学的接触を行うのに十分な程度
に研磨される。反射率が非常に高い多層誘電体膜、たと
えば二酸化シリコン層212と二酸化チタン層214が
交互に重ねられた膜が表面202に付着される。周知の
半導体処理技術のいずれかを用いて、誘電体膜をシリコ
ンウェハーに付着できる。また、多層誘電体膜の付着は
イオンビーム付着技術、電子ビーム付着技術を含めた別
の技術により行うこともできる。しかし、標準的な半導
体付着技術が最低コストで付着できるものと信ぜられる
アルイハ、溶融石英、ゼロデュール、サーピット、およ
び所期の機能を果す他の任意の材料の薄いウェハーのよ
うな他の材料で反射鏡チップ基板を構成できることに注
意すべきである。反ツブは反射鏡材料をその表面に付着
できる  −必要とするだけである。更に、反射鏡チッ
プ基板は、反射鏡機能を与えるために単に研磨できるだ
けであるウェハー材料で構成できる。しかし、シリコン
研磨の技術状態から考えると、溶融石英などのような他
の材料の研磨よりもシリコンの研磨を十倍も高度に行え
るから、シリコンウェハーを選択することが好ましい。
ウェハーの研磨と、ウェハーへの誘電体膜の付着に続い
て、レーザトリミングまたはエツチングを含めた各種の
技術により、円板形反射鏡チップ210(第2図)をウ
ェハー200から切出す。切出された円板形反射鏡チッ
プは第3図に示すものに類似する。各反射鏡チップは反
射鏡チップ基板を形成するウェハ一部分200Mを含む
低価格の反射鏡チップを得るために、シリコンウェハー
200の直径を約7.62〜10.2crn(3〜4イ
ンチ)のオーダーとし、反射鏡チップの直径を約0.5
1crR(0,2インチ)のオーダーとすることができ
る。したがって、1枚のウェハーから多数の反射鏡チッ
プを製作できる。各付着工程によって多数のチップを処
理できる。それから、各反射鏡チップの品質を検査して
から、良品のみを反射鏡組立体の基体に永久固着し、そ
れに続いてレーザブロックに固定する。
第4図は、反射鏡チップ300を取扱い、それを反射鏡
組立体基体15に固定するための機構を示す。先に述べ
たように、反射鏡チップ300のシリコンウェハ一部2
00 Mは高度に研磨された表面204を含む。また、
反射鏡基体15には、光学的接触によりブロック10に
固着するために研磨された表面17を既に有する。した
がって、反射鏡チップ301)を光学的接触技術により
反射鏡組立体基体15の表面17に固着できる。もちろ
ん、反射鏡チップを反射鏡組立体基体15に固定できる
他の方法も用いることができる。
反射鏡チップ300は真空プローブ41o(第4図)に
より取扱うことができる。真空プローブ410はtj!
!@Ab’)I−人杏】−^w/7’Mff二!+”−
men?−4,>−−El−M−+l−−プ410は基
体15の表面17の上に反射鏡チップ300を正確に位
置させることができる。正しく位置させたら、貫通穴4
50を通じて圧力454を加え、反射鏡チップ300の
表面204の基体15の表面1Tへの光学的接触を強め
る。反射鏡チップを損うことなしに適正な吸引作用と圧
力作用を加えるために、反射鏡チップ300と真空プロ
ーブ410の間にゴム環460を置くことができる。
反射鏡チップは前記したように非常に薄いから、反射鏡
チップを反射焼基体15に組立てるためには、第4図に
示すような特殊な取扱い技術を必要とすることを理解す
べきである。
第1図を参照して先に注意したように、ある基体を、大
きい曲率半径を持つ部分を有するように輪郭をつける。
反射鏡チップ300は非常に薄いから、反射鏡チップ3
00は示しだ技術により反射鏡組立体基体15に依然と
して固定できる。反射鏡チップ300は非常に薄いので
反射鏡組立体の基体15の表面17の輪郭に従うために
、反射鏡チップ300を反射鏡組立体基体15に因倍f
六スの〒ある。
リングレーザ角速度センサの分野において良く知られて
いるように、ブロック内を互いに逆向きに伝わる各レー
ザビームの一部が半透明鏡を透過できるように、反射鏡
組立体の1つは半透明であるのが普通である。そうする
と、それらのレーザビーム部分を、個々の光検出器に別
々に入射するように更に方向づけするか、僅かな角度だ
け互いにずれて出て、光検出器に入射させるために光学
プリズムを通して更に方向づけすることができる。
後者のやり方は、光検出器が応答する干渉しまパターン
を形成するために利用される。
第5図は、必要な出力信号を与えるようにする、本発明
の反射鏡チップ300の使用を示す。とくに、反射鏡チ
ップ300を、その直径をレーザビーム80の直径にほ
ぼ等しいように、制御できる。もちろん、これは反射鏡
チップ300のレーザトリミングにより行うことができ
る。それから反射鏡チップ300を反射鏡組立体基体1
5の表面17の上に正確に置き、それからその反射鏡組
立体基体15を、反射鏡チップの縁部の周囲にもれたエ
ネルギーが半透明鏡から得られる信号情報に類似する信
号情報のために使用できるようにして、ブロック10の
上に正確に位置させることができる。
反射鏡チップ基板200Mが透明であると、光が反射膜
と、透明な反射鏡チップ基板および反射鏡組立体基体を
通って、光検出器または光学プリズムへ向って進むこと
ができる。これは、たとえば、反射鏡チップ基板(ウェ
ハー)と反射鏡組立体基体とを溶倣石英等で構成するこ
とにより行われる。
このように、本発明の単一反射鏡チップ構造を平面鏡ま
たは非平面鏡のいずれにも使用でき、かつ、読出し情報
ビーム信号を得るだめの半透明鏡の必要をなくすために
も使用できる。
更に、この新規な反射鏡構造によりリングレーザ角速度
センサの全体のコストが低減される。その理由は、試験
中に反射鏡が損われたとしても、反射鏡チップのみを交
換すれば良いからである。
反射鏡基板は、僅かな清掃および研磨の後でも依然とし
て再使用できる。先行技術とは異り、反射鏡基板は超高
度研磨工程を再び行うことは不要であり、かつ反射膜付
着工程を繰り返えすことは不要である。
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明の要旨を逸脱することなしにその実施例を種々変更で
きることは当業者はわかるでちろう。とくに、反射鏡の
機能を生ずる1つまたはそれ以上の層は本発明の範囲内
で必要なものの全てである。
【図面の簡単な説明】
第1図はリングレーザ角速度センサの平面図、第2図は
多層誘電体膜が付着されている研磨されたシリコンウェ
ハーの平面図、第3図は反射鏡チップの側面図、第4図
は反射鏡チップを取扱うだめの真空ポンプの略図、第5
図は本発明の反射鏡チップを用いて読出された制御信号
情報を得る方法を示す線図である。 10・・・・基&、200・−・−シリコンウェハー、
210 、300・・・・反射鏡チップ、212゜21
4・・・・誘電体層。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)研磨された表面を有するシリコン基板と、反射鏡
    を形成するために前記研磨された表面上に付着された少
    くとも1種類の反射鏡材料とから成る反射鏡チップを備
    えることを特徴とする反射鏡組立体。
  2. (2)第1の研磨された表面を有する第1の基板と、こ
    の第1の基板の前記第1の表面に接合される第1の表面
    を有する第2の基板と、 反射鏡を形成するための前記の第2の基板の第2の表面
    上の反射鏡材料と、 を備えることを特徴とする反射鏡組立体。
  3. (3)複数の相互連結トンネルを有する機械的および熱
    的に安定なブロックと; 前記ブロックの部分に固定された部分を有する第1の研
    磨された表面を有する第1の基板と、光学的接触シール
    により前記第1の基板の前記第1の表面に一緒に接合す
    るために十分な第1の研磨された表面を有する第2の基
    板と、反射鏡を形成するために前記第2の基板の第2の
    表面上に付着された反射鏡材料とを有する反射鏡組立体
    とを備えることを特徴とするリングレーザ角速度センサ
JP61301866A 1985-12-27 1986-12-19 反射鏡組立体 Pending JPS62163001A (ja)

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US06/814,338 US4821282A (en) 1985-12-27 1985-12-27 Mirror assembly for lasers
US814338 1985-12-27

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JPS62163001A true JPS62163001A (ja) 1987-07-18

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EP (1) EP0228042B1 (ja)
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