NL8104726A

NL8104726A - LASER GYROSCOPE.

Info

Publication number: NL8104726A
Application number: NL8104726A
Authority: NL
Original assignee: Raytheon Co
Priority date: 1980-10-17
Filing date: 1981-10-16
Publication date: 1982-05-17
Also published as: IT8149504A0; DE3141175A1; GB2087638A; GB2138585A; IT1142901B; GB8333405D0; DE3141175C2; FR2492522B1; CA1189600A; JPS5796581A; GB2087638B; GB2138585B; JPH02870B2; FR2492522A1

Description

• VO 2293 « .: if• VO 2293 «.: If

Laser-gyroscoop.Laser gyroscope.

Een laser-gyroscoop heeft hij geringe rotatiesnelheid het probleem van de vergrendeling. Vergrendeling wordt veroorzaakt door de onvermijdelijke verstrooiing van enig licht van de ene resonantie modus in de andere door onvolkomenheden van de optische elementen die 5 zijn voorzien van een holte. Indien de frequenties van deze heide modi niet al te veel van elkaar verschillen, hebben deze modi de neiging : óm in fase vergrendeld te worden. Een gyroscoop die in de praktijk wordt gebruikt heeft derhalve dit vergrendelingsprobleem. Een dergelijke vergrendeling kan voorkomen -worden door het toepassen van een twee-frequen-. 10r tie gyroscoop waarbij de gyroscoop zodanig -wordt voorgespannen dat het : voor een rotatiesnelheid 0 een grote uitgangsfrequentie heeft. Om de problemen in voorspanningsnauwkeurigheid te omzeilen, kan de voorspan-: ning zodanig in trilling worden gebracht dat de voorspanningsinstabili— teiten uit"het uitgangssignaal geëlimineerd kunnen worden door een 15 tijdsmiddeling. Deze benaderingswijze van de trilling zorgt er evenwel voor dat de gyroscoop tweemaal per trilcyclus vergrendeld wordt. Een gevolg hiervan is dat de gyroscoop praktisch zijn fase coherentie verliest, zodat per trilcyclus een fractionele telfout wordt gemaakt. Deze fouten worden willekeurig opgeteld en geven een cummulatief hoekuitgangs- 20. signaalfout, die met de tijd toeneemt. Een lasergyroscoopsysteem met vier verschillende frequenties lost dit probleem in hoofdzaak op door met twee onafhankelijke gyroscopen te werken in een enkele stabiele resonan-tor die-een gemeenschappelijk optisch pad delen, maar statistisch in tegengestelde richtingen voorgespannen zijn door dezelfde passieve voor-25 spanningselementen. Door de verschillende uitgangssignalen van deze beide gyroscopen worden de voorspanpingen opgeheven, waarbij elk van de door rotatie opgewekte signalen worden opgeteld, waardoor een gevoeligheid wordt verkregen die het dubbele is van dat van de enkele twee-frequentie gyroscoop, en het prohleem als gevolg van een drift in de 30 voorspanning wordt vermeden. De vier verschillende frequenties worden normaliter opgewekt met behulp, van twee verschillende optische effecten. In de eerste plaats wordt een kristal gepolariseerde rotator toegepast voor het verschaffen van een richtingsonafhankelijke polarisatie waardoor resonantiegolven worden verkregen die nagenoeg rechts circulair gepola- 8104726 ï ' v f ~i : : " ~ : : : : ; r } , · - ·, · ' . i ; . 2 i * - . * ? riseerd (RCP) en links circulair gepolariseerd (LCP) zijn. De polari-I satierotatie' is het gevolg van de brekingsindex van het rotatormedium dat enigszins verschillend is voor de RCP en LCP golven. In de tweede : plaats wordt een Faraday rotator aangewend voor het tot stand brengen * l 5, van een niet-wederkerige polarisatie rotatie» die voor rechts draaiende , lopende golven een enigszins andere brekingsindex heeft dan voor de links-: 'draaiende lopende golven. Het. gevolg is dat de cw en ccw RCP golven met ' i ; enigszins .verschillende frequenties oscilleren terwijl de cw en de ccw f. .LDP golven gelijkvormig maar tegengesteld gescheiden zijn.· Deze Faraday ·! ΙΟΙ rotator kan een afzonderlijk optisch element zijn dat bestaat uit een stuk optisch isotropiseh. materiaal dat onderworpen wordt aan een longi-i ' tudinaal magnetisch veld, of hij kan worden verkregen door een derge-.. I lijk magnetisch veld toe te voeren aan de krist alrotator. Er is derhal-‘ ;: ve een lasergyroscöop die werkt met rechts circulair gepolariseerde , 15.- voorspanning in de ene rotatierichting en'een andere met links circu-f lair gepolariseerde voorspanning in de tegengestelde richting, waar- - ; bij de voorspanning wordt opgeheven, door de beide uitgangssignalen van ; - elkaar af te trekken. De werking .van een vier-frequentie lasergyroscoop . is'nader 'beschreven in het. Amerikaanse octrooischrift 3.7^-1.657» '20 · De uitvinding beschrijft een laser-gyrosysteem dat de problemen onderkent die. de stabiliteit van de bekende laser gyrosystemen . -begrenst. In het ideale geval zal elke resulterende fluctuatie in het verschil-uitgangssignaal van een vier-frequentie gyroscoop moeten worden opgeheven aangezien alle vier de frequenties op gelijke wijze be-25 invloed worden door uitwendige bronnen, bijvoorbeeld door een thermische expansie. Evenwel heeft.men. gevonden dat de vier frequenties niet gelijkmatig beïnvloed worden door uitwendige bronnen,, maar dat elk van. de frequenties verschillend varieert. Alhoewel een vier-frequentie-gyroscoop een zeer goede werking geeft bij een thermisch evenwicht, 30 heeft de praktijk getoond dat een dergelijke gyroscoop tot nu toe beperkt is geweest door de aanwezigheid van thermische gevoeligheden die zich op de lange duur gemanifesteerd hebben als niet acceptabele voor-spanningsafwi jkingen.A laser gyroscope has low rotation speed, the problem of locking. Locking is caused by the inevitable scattering of some light from one resonance mode into another due to imperfections of the cavity optical elements. If the frequencies of these heather modes do not differ too much from each other, these modes tend to be locked in phase. A gyroscope used in practice therefore has this locking problem. Such locking can be prevented by the use of a two-frequency. 10 gyroscope in which the gyroscope is biased such that it has a large output frequency for a rotational speed of 0. To circumvent the problems of bias accuracy, the bias can be vibrated such that the bias instabilities from the output signal can be eliminated by a time averaging. However, this vibration approximation causes the gyro to be scanned twice As a result, the gyroscope practically loses its phase coherence, so that a fractional counting error is made per vibration cycle These errors are added randomly and give a cumulative angular output 20. signal error, which increases with time. four different frequencies essentially solve this problem by operating two independent gyroscopes in a single stable resonator sharing a common optical path, but statistically biased in opposite directions by the same passive bias elements. from Both of these gyroscopes are de-biased, adding each of the rotation-generated signals, giving a sensitivity twice that of the single two-frequency gyroscope, and the prognosis due to a drift in the bias is avoided. The four different frequencies are normally generated using two different optical effects. First, a crystal polarized rotator is used to provide a direction-independent polarization to yield resonance waves that are almost right circularly polarized 8104726 ï 'vf ~ i:: "~:::;; r}, · - ·, · ". i;. 2 i * -. *? rised (RCP) and left circularly polarized (LCP). The polarization rotation" is due to the refractive index of the rotator medium which is slightly different for the RCP and LCP waves. Second, a Faraday rotator is employed to effect a non-reciprocal polarization rotation which has a slightly different refractive index for right-turning running waves than for the left-turning running waves. As a result, the cw and ccw RCP waves oscillate at slightly different frequencies while the cw and ccw f .LDP waves are uniformly but oppositely separated. This Faraday rotator can be a separate optical element consisting of a piece of optical isotropytes. material that is subjected to a longitudinal magnetic field, or it can be obtained by applying such a magnetic field to the crystallizer. There is, therefore, a laser gyroscope which operates with the right circularly polarized, 15 bias in one direction of rotation and another with the left circularly polarized bias in the opposite direction, where; the bias is canceled by the two output signals of; - subtract each other. The operation of a four-frequency laser gyroscope. is "nader" described in the. The invention describes a laser gyro system that recognizes the problems. the stability of the known laser gyro systems. -limit. Ideally, any resulting fluctuation in the difference output signal of a four-frequency gyro should be eliminated since all four frequencies are affected in the same way by external sources, for example, by thermal expansion. However, .men. found that the four frequencies are not uniformly affected by external sources, but that each of. the frequencies vary differently. Although a four-frequency gyroscope performs very well at a thermal equilibrium, practice has shown that such a gyroscope has hitherto been limited by the presence of thermal sensitivities that have long manifested themselves as unacceptable for voltage deviations.

De uitvinding beschrijft een laser-gyrosysteem dat in 35 hoofdzaak. de afwijking veroorzakende bronnen vermindert, en derhalve de uitgangsafwijking verschillende orden van grootte met betrekking tot 8104726 ' i -> 4 * .The invention describes a laser gyro system which is essentially. the sources of deviation reduce, and therefore the output deviation decreases several orders of magnitude with respect to 8104726 '-> 4 *.

jtf' ~ · - i j 3 ! : ·· r ‘ ; andere laser-gyrosystemen vermindert. Een van de primaire afvijkings- bronnen is Het meetrekken van de frequentie, als gevolg van de veder- • zijdse interactie van tvee'resonerende modi als dreiveèr het gevolg zijn van de koppeling van bestaande verstrooiïngsbronnen, die in het algemeen • 5 afhankelijk zijn van de omgeving. Een andere belangrijke afvijkingsbron ; is de verstrooiïng-geinduceerde afwijking, die het gevolg is van de re-: latieve 'beweging van de verstrooiïngseentra in de holte. Bovendien is • er een dispersie-geïnduceerde drift als gevolg van de variatie in de i tijd van het versterkingsmedium, dat verschillende variaties veroorzaakt ΙΟ.' in de dispersie of faseverschuiving, zoals dat het geval is bij elke re-: sonantiefrequentie. Een verdere afwijkingsbron is het zogenaamde Fres->· nel-Fizeau effect en is het gevolg van de afhankelijkheid van de brekingsindex van de gasontlading in de snelheidsverdeling van de door de lasermodi bemonsterde ontlading, aangezien het kan variëren als de modi . 15 zich verplaatsen in responsie op detfluctuaties van de ringvormige holte. Deze afvijkingsbronnen zijn alle aanwezig in laser-gyroscopen, en ' worden in het algemeen veroorzaakt door veranderingen in de optische ; „; baanlengte als gevolg van door de omgeving geïnduceerde veranderingen : in de holte of door de optische elementen in de holte. De laser-gyros-20 coop volgens de uitvinding reduceert deze afwijkingen in hoofdzaak door de fysische, bewegingen van de holte te miniseren als gevolg van het toepassen van ultra lage expansiematerialen, en door het miniseren van de veranderingen In de effectieve optische baanlengte door de grootte en het begrenzen van het type intra-holte elementen te verminderen en 25 door het verminderen van de verstrooiing van alle elementen, en door het - toepassen van puur cirkelvormige gepolariseerde holtemodi.jtf '~ · - i j 3! : ·· r ‘; other laser gyro systems. One of the primary sources of discrepancy is Pulse counting, due to the feathered interaction of TV resonant modes as threater, due to the coupling of existing scattering sources, which generally depend on the • 5 surroundings. Another important source of discrepancy; is the scattering-induced deviation resulting from the relative movement of the scattering units in the cavity. In addition, • there is a dispersion-induced drift due to the variation in time of the gain medium, which causes different variations. in the dispersion or phase shift, as is the case at any resonant frequency. A further source of deviation is the so-called Fresnel-Fizeau effect and results from the dependence of the refractive index of the gas discharge in the velocity distribution of the discharge sampled by the laser modes, as it may vary as the modes. 15 move in response to fluctuations in the annular cavity. These discard sources are all present in laser gyroscopes, and are generally caused by changes in the optical; "; path length due to environmental induced changes: in the cavity or by the optical elements in the cavity. The laser gyros coop of the invention substantially reduces these deviations by minimizing the physical movements of the cavity due to the use of ultra low expansion materials, and by minimizing the changes in the effective optical path length by the size and limiting the type of intra-cavity elements and by reducing the scattering of all elements, and by using purely circular polarized cavity modes.

In plaats van de traditionele kristalrotator wordt een niet-planalre baan toegepast, teneinde de frequentie-scheiding tussen de LCP en de RCP golven tot stand te brengen. In plaats van de tradi-30 tionele dikke Faraday rotator wordt voor het tot stand brengen van de niet-wederkerige scheiding tussen de cw en cww golven een dunne Faraday paramagnetische glazen plaat toegepast. Het toepassen van een niet-pla-naire baan elimineert niet alleen een hoofdbron van verstrooiing, (de kristallen-rotator) die een koppeling tot stand brengt tussen de ver-35 schillende golven, maar brengt eveneens een goede circulaire polarisatie tot stand. Het toepassen van een glazen Faraday rotator vermijdt een 8104726 * %..... ‘ ..V - ; . ·*··*. ·> - -:£ - .· , " - ' ' . n. - : - ' - ! - / \ - = V V' - . ·- - ' ' ; ’ · i I ·’ | ; elliptische dubbele breking en houdt derhalve de circulaire polarisatie j > in stand. Deze elimineert verder de koppeling tussen de verschillende . | | golven, daar een perfecte LCP golf na reflectie een ECP golf wordt en | ; zal-derhalve niet gekoppèld -worden, in de links draaiende rotatiegolf.Instead of the traditional crystal rotator, a non-planar orbit is used to effect the frequency separation between the LCP and the RCP waves. Instead of the traditional thick Faraday rotator, a thin Faraday paramagnetic glass plate is used to effect the non-reciprocal separation between the cw and cww waves. The use of a non-planar path not only eliminates a main source of scattering (the crystal rotator) which couples the various waves, but also achieves good circular polarization. Using a glass Faraday rotator avoids an 8104726 *% ..... "..V -; . * *·· *. ·> - -: £ -. ·, "- ''. N. -: - '-! - / \ - = VV' -. · - - ''; '· i I ·' |; elliptic birefringence and therefore maintains the circular polarization, which further eliminates the coupling between the different waves, since a perfect LCP wave becomes an ECP wave after reflection and will therefore not be coupled in the counterclockwise rotation wave .

I 5-1 Het toepassen van-een rotator met'een minimale plaat dikte, met een voor- .5-1 The use of a rotator with a minimum plate thickness, with a

l i afbepaalde mate.'van rotatie,: zorgt voor-een minimale temperatuursafhan- j J . · . · V .I determined amount of rotation ensures minimum temperature dependence. ·. V.

-- kelijkheid van elk van de door de-plaat geïntroduceerde verstrooiïngs- 1 . . . .- equality of each of the scattering 1 introduced by the plate. . . .

' i" centra. Deze geïntegreerde benadering - in het verkrijgen van en het in •J;· ' [.- stand houden van een circulaire polarisatie vermindert de bronnen, die "löj- eenïgrote afwijking geven tengevolge van onderlinge koppeling van de i ·,·- ï. golven en heeft een meer nauwkeurige laser-gyroscoop tot resultaat."i" centers. This integrated approach - in obtaining and maintaining a circular polarization reduces the sources, which "give a great deviation due to interconnection of the i ·," · - ï. waves and results in a more accurate laser gyroscope.

- De! volgende werkingsbegrenzing wordt dan teweeggebracht' i -i door- kleine afwijkingen als gevolg van effecten van hogere orde. Het . ’ i i .-systeem volgens de uitvinding kan. nu met voordeel heb zogenaamde Zeeman-[ · 15; - effect toepassen voor het scheiden van het. gas laser mengsel teneinde ~ de. dispersie, zoals gezien do-r elke golf van de links-draaiende lopen-j : de golfparen, te egaliseren. Het'gevolg hiervan is dat het verschil-1 jii’ uitgangssignaal stabiel wordt, daar de vier-frequentie-golven kleine · ' - i ..frequentievariaties ondervinden en deze op de verschillende gedeelten ; 20: van de niet-lineaire dispersie-curve plaatsen.- The! The following operating limitation is then brought about 'i -i by- minor deviations due to higher order effects. It . System according to the invention is possible. now advantageously have so-called Zeeman- [· 15; - apply effect to separate the. gas laser mixture in order to ~. dispersion, as seen by equalizing each wave of the counterclockwise running j-wave pairs. The consequence of this is that the difference output signal becomes stable, since the four frequency waves experience small frequency variations and these on the different parts; 20: of the non-linear dispersion curve.

. ' ' De uitvinding beschrijft een laser-gyroscoop systeem dat voorzien is van middelen, die gekoppeld zijn aan een inspringende resonantiebaan, teneinde een compensatie te geven voor de elektromagnetische golven ten behoeve van door het versterkermedium geïnduceer-- 25 de veranderingen in de faseverschuiving van de golven, en van middelen die in hoofdzaak vrij zijn van verstrooiïngscentra teneinde circulair-: gepolariseerde links-draaiende lopende golven Op te wekken van verschil lende frequenties die samengevoegd zijn tot paren met een eerste en tweede polarisatierichting.. Meer in het bijzonder omvatten de circulair 30 gepolariseerde middelen niet-depolarisatiemiddelen voor het tot stand brengen van een polarisatie-onafhankelijke faseverschuiving in^de golven teneinde een frequentiescheiding tot stand te brengen tussen de golven van tegengestelde circulaire polarisatie, en van niet-depolariserende middelen voor het opwekken van een richting-afhankelijke faseverschui-35 ‘ving tot de golven om tussen de links-draaiende lopende golven in elk van de paren een frequentiescheiding tot stand te brengen. De polari- 8 1 0 4 7 2 & -------------------- *· i ί i . . ~ ^ ! : . . 5 .. The invention describes a laser gyroscope system comprising means coupled to an indenting resonance path to compensate for the electromagnetic waves for the purpose of inducing the phase shift changes of the amplifier medium. waves, and means substantially free of scattering centers to generate circularly polarized left-turning running waves of different frequencies joined together in pairs having a first and second polarization directions. More specifically, the circular 30 polarized means non-depolarizing means for effecting a polarization-independent phase shift in the waves to effect a frequency separation between the waves of opposite circular polarization, and non-depolarizing means for generating a direction-dependent phase shift -35 'caught to the go To create a frequency separation between the counterclockwise running waves in each of the pairs. The polar 8 1 0 4 7 2 & -------------------- * · i ί i. . ~ ^! :. . 5.

satie-afhankelijke middelen kunnen voorzien zijn van een niet-planaire ; resonatóri'en kunnen de riehting-afhankelijke middelen voorzien zijn ; van middelen met een "brekingsindex waarvan de riehting-onafhankelijke component isotropisch is. Bij voorkeur hebben de riehting-afhankelijke ? 5; middelen een verstrooixngs-karakteristiek die in hoöfdzaak afhankelijk \ is van de tenperatuur in het werkzame temperatuurgebied. In een voor-' keurs uitvoeringsvorm omvatten de riehting-afhankeli jke middelen een , plaat van isotropisch materiaal dat geschikt is om een rxchting-afhan-: kelijke rotatie op te wekken van het electromagnetisch veld van de gol-: 10: ven in aanwezigheid van een magnetisch veld, en welke plaat een dikte ' heeft waarvan de diktevariatie in hoofdzaak kleiner is dan een golileng-te. van de golven in het werkzame temperatuurgebied. Bij voorkeur is het magnetisch veld bestemd voor het tot stand brengén van een riehting-afhankeli jke rotatie, gelegen in het gebied onmiddellijk grenzend aan T5 deze plaat. Bovendien zijn de versterkingsmedium-fase verschuivende compenserende middelen voorzien van middelen voor het leveren van een mag-; netisch veld dat longitudinaal is met betrekking tot de as van het ver- ; sterkingsmedium, en welk veld een grootte en polariteit bezit voor het - » ' _ .nation-dependent resources may include a non-planar; resonators may be provided with means dependent on the means; of refractive index agents of which the direction-independent component is isotropic. Preferably, the means-dependent means have a scattering characteristic which is largely dependent on the temperature in the operating temperature range. Embodiment, the orientation-dependent means comprises a plate of isotropic material suitable for generating an oscillation-dependent rotation of the electromagnetic field of the waves in the presence of a magnetic field, and which plate has a thickness the thickness variation of which is substantially less than a wave length of the waves in the operating temperature range. Preferably, the magnetic field is intended to effect a rotation-dependent rotation located in the range immediately adjacent to T5 this plate In addition, the gain medium phase shifting compensating means are provided with means for supplying of a mag-; network field that is longitudinal to the axis of the transmission; amplification medium, and which field has a magnitude and polarity for the.

’ verkrijgen van in hoofdzaak dezelfde mate van in de versterkermedium • 20 geïnduceerde fase-verschuiving in de links-draaiende lopende golven van elk paar.Obtain substantially the same amount of phase shift induced in the amplifier medium in the counterclockwise running waves of each pair.

Yerder omvat het gyrosysteem volgens de uitvinding middelen voor het tot stand brengen van een gesloten niet-planaire baan voor de voortplanting van de circulair gepolariseerde elektromagnetische 25 golven, en omvat verder middelen voor het tot stand brengen van een scheiding in de frequentie in de golven van tegengesteld gepolariseerde • richting, van een versterkingsmedium, dat in de baan is aangebracht, van niet-depolarisatiemiddelen voor het tot stand brengen van een rich-ting-afhankelijke faseverschuiving met betrekking tot de circulair ge-30 polariseerde golven met als resultaat een frequentiescheiding tussen de links-draaiende lopende golven van de golven van elke gepolariseerde richting, en van middelen voor het compenseren van een ongelijke ver-sterkingsmedium-dispersie van de links-draaiende lopende golven. De uitvinding omvat eveneens middelen voor het verwijderen van verstrooixngs-35 deeltjes, welke middelen in het gebied van de electroden een schot- omvatten. Bovendien omvatten de richting-afhankelijke niet-depolariserende 8104726 .Rather, the gyro system of the invention includes means for establishing a closed non-planar orbit for propagation of the circularly polarized electromagnetic waves, and further comprising means for establishing a frequency separation in the waves from oppositely polarized direction, of a gain medium applied in the path, of non-depolarizing means for effecting a direction-dependent phase shift with respect to the circularly polarized waves, resulting in a frequency separation between the counterclockwise rotating waves of the waves of each polarized direction, and means for compensating for uneven gain medium dispersion of the counterclockwise rotating waves. The invention also includes means for removing scattering particles, which means include baffles in the area of the electrodes. In addition, the direction-dependent non-depolarizing include 8104726.

*· * , ϊ; Π -~----: ~ ——-—-......·"—— I 1 · ' c- - . : · i | - · , . . o : j middelen een schot van isotropisch materiaal met een niet-nul Yerdet ’I · · . - .* · *, Ϊ; Π - ~ ----: ~ ——-—-...... · "—— I 1 · c- -.: · I | - ·,.. O: j means a shot of isotropic material with a nonzero Yerdet 'I · ·. -.

i constante, en middelen voor het opwekken Tan een magnetisch veld in de I [ · ! I plaat, waarbij bij; voorkeur absorberende middelen worden toegepast om i r · . i • i i de gereflecteerde golven.te verzamelen. De dispersie-compensatie-midde-·' ' : 5 - len omvatten middelen, voor het tot stand brengen van een component van | ' 1‘het. magnetisch veld in. de asriehting van'het'versterkingsmedium, als-[ | mede veldcomponenten met een voldoende grootte voor het tot stand bren- j I gen van een frèquentiescheiding van de versterkings- en dispersiekarak-]'.J teristieken die in hoofdzaak gelijk zijn aan de frequentiescheiding tus-• i 10! sen de links-draaiende lopende golven door de invloed van de niet-depola-{ . i risatiemiddelen. De magnetische veldcomponent bezit, eveneens een poia- ‘ I 'i ri'teit voor het in hoofdzaak verkrijgen van 'gelijke versterkingsmedium-I :. dispersie-^bedragen in de links-draaiende. lopende golven. Meer in het I bijzonder zijn de middelen voor het leveren -«au het magnetische veld j 15r- geschikt ,, het magnetische veld te variëren als een functie van de ge-! 1 middelde grootte van de frequentiescheiding van de links-draaiende lo- j i pende golven als gevolg van de aanwezigheid van de richting-afhanke-·· i - lijke niet-depolariserende middelen. In een bepaalde uitvoeringsvorm.i constant, and means for generating a magnetic field in the I [·! I plate, where at; preferred absorbents are used to remove i r ·. i • i i collect the reflected waves. The dispersion compensation means include: means for creating a component of | "1" it. magnetic field. the orientation of the gain medium, if [| including field components of sufficient size to effect a frequency separation of the amplification and dispersion character characteristics substantially equal to the frequency separation between 10! The left-turning running waves due to the influence of the non-depola. i means of risation. The magnetic field component also has a polarity for obtaining substantially equal amplification medium. dispersion amounts in counterclockwise rotation. running waves. More particularly, the means for delivering the magnetic field are suitable to vary the magnetic field as a function of the magnetic field. 1 average magnitude of the frequency separation of the counterclockwise running waves due to the presence of the direction-dependent non-depolarizing agents. In a particular embodiment.

. omvatten de middelen voor het leveren van het magnetische veld -tenmin— ' 20 ste. een spoel rond een. gedeelte van het de versterkingsmedium omvatten- i * . ' de baan, middelen voor het meten van de grootte van de frequentieschei-. ding, opgewekt in de links-draaiende lopende golven als gevolg van aanwezigheid van de richting-afhankelijke niet-depolariserende middelen, en middelen voor het verkrijgen van een stroom in de spoel die even-25 redig is aan de gemiddelde waarde van· de frequentiescheiding. De uitvinding omvat verder een Faraday rotator voorzien van een ondersteunend ; omhulsel, van middelen voor het verkrijgen van een Faraday rotatie, aan-: gebracht binnen het omhulsel, en middelen voor het absorberen van elec-tromagnetische golven die aan tenminste een zijde van de Faraday ro-30 tatiemiddelen zijn aangebracht,, teneinde er voor te zorgen dat een aanzienlijk deel van de golven door de Faraday rotatiemiddelen gaan welke . middelen zodanig geplaatst zijn dat elk gereflecteerd gedeelte van de golven in de richting van de absorberende middelen wordt gericht.. the means for supplying the magnetic field comprise at least 20. a coil around one. part of the enhancement medium comprising - i *. the orbit, means for measuring the magnitude of the frequency separation. thing generated in the counterclockwise rotating waves due to the presence of the direction-dependent non-depolarizing means, and means for obtaining a current in the coil proportional to the average value of the frequency separation. The invention further includes a Faraday rotator provided with a support; sheath, of means for obtaining a Faraday rotation disposed within the sheath, and means for absorbing electromagnetic waves disposed on at least one side of the Faraday rotation means to precede it. cause a significant portion of the waves to pass through the Faraday rotation means. means are positioned such that each reflected portion of the waves is directed toward the absorbent means.

De .uitvinding zal onder staand aan de hand van een uit-35 voeringsvoorheeld en onder verwijzing naar de tekening nader worden uit— eengezet. Hierin toont: 8104726The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment and with reference to the drawing. Herein shows: 8104726

Jr · ; ..." ' . 7 "Jr ·; ... "". 7 "

Figuur 1 een isometrisch bovenaanzicht vanuit een eerste hoek van een laser-gyroscoopsysteem; \ s i · figuur 2 een isometrisch onderaanzicht vanuit een ; tweede hoek van de inrichting volgens figuur 1; ; 5 figuren 3 en V-isometrische aanzichten van het gyro- ' "blok gezien vanuit een derde, hoek van de inrichting volgens figuur 1, j waarbij de inwendige constructie en doorgangen van de inrichting te zien ! zijn; . ' ‘ j .. figuur 5 een dwarsdoorsnede van de inwendige construc- ; 10: tie van het systeem volgens figuur 1 in het gehied van een van de eind-; kamers en spiegelsuöstraat; figuur 6 een dwarsdoorsnede waarbij details van de constructie van de Faraday-rotator van het laser-gyroscoop systeem ' volgens figuur 1 te zien zijn; ••"15 figuur 6k een bovenaanzicht van een deel van de laser- gyroscoop van figuur 1 in het gebied van de Faraday rotator van figuur . 6» waarbij de bovenkant van de.Faraday rotator is te zien; • figuur 7 een grafiek van. de vermogens-reductie factor als een functie van de invalhoek' van de bundels op een uxtgangsspiegel-20 constructie; figuur 8a een grafiek die de versterking versus frequentie weergeeft ‘ van Het gasvormig lasermedium dat- wordt .toegepast bij het laser-gyrosysteem van figuur 1, waarbij de relatieve'posities van de frequenties van de vier bundels binnen het systeem worden weergegeven; 25 figuur 8B een grafiek van de faseverschuiving (disper sie 1 als een functie van de frequentie» overeenkomende met het ver-sterkingsmeöium van figuur 8A; figuur 8C een grafiek van de faseverschuiving (dispersie 1 versus frequentie van een lasermedium in de aanwezigheid van een 30 magnetisch veld voor het aangeven van de relatieve posities van de frequenties van de vier bundels binnen het systeem; figuur 9 een energie-diagram dat de scheiding van de energieniveaus in de aanwezigheid van een magnetisch veld weergeeft.Figure 1 is a first angle isometric view of a laser gyroscope system; \ s i · figure 2 is an isometric bottom view from a; second corner of the device according to figure 1; ; Figures 3 and V isometric views of the gyro block seen from a third corner of the device of Figure 1, showing the internal construction and passages of the device. 5 is a cross-sectional view of the internal construction of the system of FIG. 1 in the area of one of the end chambers and mirror substrate; FIG. 6 is a cross-sectional view showing details of the construction of the Faraday rotator of the laser gyroscope system shown in Figure 1. Figure 6k is a plan view of a portion of the laser gyroscope of Figure 1 in the region of the Faraday rotator of Figure. 6 »showing the top of the Faraday rotator; • figure 7 a graph of. the power reduction factor as a function of the angle of incidence of the beams on an output mirror-20 construction; Figure 8a is a graph showing the gain versus frequency of The gaseous laser medium applied to the laser gyro system of Figure 1, showing the relative positions of the frequencies of the four beams within the system; Figure 8B is a graph of the phase shift (dispersion 1 as a function of the frequency corresponding to the gain medium of Figure 8A; Figure 8C is a graph of the phase shift (dispersion 1 versus frequency of a laser medium in the presence of a magnetic field for indicating the relative positions of the frequencies of the four beams within the system; figure 9 an energy diagram showing the separation of the energy levels in the presence of a magnetic field.

Thans zal het laser-gyroscoopsysteem, zoals veergege-35 ven in de figuren 1 tot en met 5» nader worden beschreven. Het gyrohlok • -- J02 vormt het frame waarop het systeem is geconstrueerd. Om de effecten 8104726 νV'': 'ν _ i t ^ ' _ . ; I | _ .8 ' · ,· I · · . ’ ; j van de temperatuursverandering op het laser-gyroscoopsysteem te vermin- ; r * . · ' ; deren, is het gyroblok 102 hij voorkeur gemaakt van een materiaal met I 1 | een lage thermisch expansie-coëfficiênt, hij voorbeeld een glas-keramisch . materiaal. Een- commercieel materiaal, dat hij. voorkeur wordt toegepast | 5 ! wordt verkocht onder de naam "Cer-Vit", materiaal G-101, vervaardigd ; ] ; door Owens-Illinois Company of -onder de naam "Zerodur”, gemaakt door 'l r de firma Schott. . * .The laser gyroscope system, such as spring data in Figures 1 through 5, will now be described in more detail. The gyrohlok • - J02 forms the frame on which the system is constructed. To view the effects 8104726 νV '': 'ν _ i t ^' _. ; I | _ .8 '·, · I · ·. "; j to reduce the temperature change on the laser gyroscope system; r *. · '; Furthermore, the gyro block 102 is preferably made of a material with I 1 | a low thermal expansion coefficient, for example a glass ceramic. material. One-commercial material, he. preference is applied | 5! is sold under the name "Cer-Vit", material G-101, manufactured; ]; by Owens-Illinois Company or under the name "Zerodur", manufactured by Schott. *.

| i', . >*:rV. · ..Zoals in de diverse aanzichten van de figuren ί - ή. is· }' i aangegeven, hezit het gyroblok 102 negen in hoofdzaak vlakke zijden. · MO1 Zoals in de figuren. 3 en k is aangegéven zijn in vier van de zijden van ; . . I het;gyroblok 102 doorgangen 108,110,. T12 en 11¾ aangehracht, waarbij ; Λ ! -in deze figuren de overige ..componenten 'zi jn weggelaten. De doorgangen “ bepalen een niet-planair gesloten voortplantingsbaan in het blok 102. j ; . Op de kruisingen van de doorgangen met de zijden 122, ; 15. 12U·,. 126, zijn op deze zijden spiegels aangebracht. De op de zijden 12¾ .| i ',. > *: RV. · ..As in the various views of the figures ί - ή. is shown, the gyro block 102 has nine substantially flat sides. MO1 As in the figures. 3 and k are indicated in four of the sides of; . . The gyroblock 102 passages 108,110. T12 and 11¾ referenced, where; Λ! -in these figures the other components are omitted. The passages "define a non-planar closed propagation path in block 102. j; . At the intersections of the passages with the sides 122,; 15. 12PM ,. 126, mirrors are mounted on these sides. The on the sides 12¾.

f en 126 aangebrachte spiegels omvatten een substraat lk0 respectievelijk i . ;· tk2 met een geschikt reflecterende oppervlak* Eveneens is een gespiegeld ; -oppèrvlak rechtstreeks grenzend aan de zijde 128, tegenover de haanleng-; te regeltransducer 160 aangebracht. Een van deze spiegels is enigszins. _ : 20. concaaf' uitgevoerd, teneinde er voor te zorgen dat de bundels stabiel , zijn en in hoofdzaak gericht zijn· op het midden van. de doorgangen. Ver-! der is op de zijde 122 een doorzichtig spiegelsuhstraat 138 aan gebracht met gedeeltelijk uitzendende ’ diëlectrische spiegellagen 139, teneinde een' deel van elke bundel die gaat door een gesloten baan binnen het gyro-25 blók 102 te koppelen aan het uitgangsoptiek 1¾¾. De constructie van het optiek 1¾¾ is nader aangegeven" in het Amerikaanse· octrooischrift , U.ljrt.651. .f and 126 applied mirrors comprise a substrate 1k0 and i, respectively. Tk2 with a suitable reflective surface * It is also mirrored; surface directly adjacent to side 128, opposite the cock length; a control transducer 160 is provided. One of these mirrors is somewhat. 20: concave in order to ensure that the beams are stable, and are directed essentially towards the center of the beam. the passages. Far-! On side 122, a translucent mirror substrate 138 is provided with partially emitting dielectric mirror layers 139 to couple a portion of each beam passing through a closed path within gyro block 102 to output optics 1¾¾. The construction of the optic 1¾¾ is further specified "in U.S. Pat. No. 4,165,611.

. Daar de doorgangen 108, 110, 112 en 11¾ voor de verschillende bundels binnen het systeem een niet-planaire voortplantings-30 baan vormen, ondergaat elke bundel een polarisatierotatie wanneer deze langs de gesloten baan 'gaat. Volgens de uitvinding zijn in het ideale geval, in de niet-planaire holte uitsluitend bundels van in hoofdzaak circulaire polarisatie. Door de circulair gepolariseerde bundels wordt een afwijking, als gevolg van bundelverstrooiïhg of het koppelen van de 35 ene bundel met de andere,, tot een minimum teruggebracht. Deze reductie ontstaat omdat licht van de ene circulair gepolariseerde toestand, althans wanneer deze verstrooid wordt, niet van de juiste polarisatie is 8104726~' ' · -:9 X · om gekoppeld te worden aan en invloed uit te oefenen op de andere "bundels. Voor andere typen lichtpolarisatie, is dit niet liet geval omdat : er altijd een of andere component van de verstrooide "bundel aanwezig is die met de andere bundels wordt gekoppeld.. Since the passages 108, 110, 112 and 111 form a non-planar propagation path for the various beams within the system, each beam undergoes a polarization rotation as it travels along the closed path. Ideally, in the non-planar cavity, according to the invention, there are only bundles of substantially circular polarization. The circularly polarized beams minimize deviation due to beam scattering or coupling of one beam with the other. This reduction arises because light from one circularly polarized state, at least when it is scattered, is not of the correct polarization 8104726 ~ 9: 9 X to be coupled to and influence the other beams. For other types of light polarization, this is not the case because: there is always some component of the scattered beam that is coupled to the other beams.

5 In een voorkeursuitvoeringsvorm zijn de doorgangen en de reflecterende spiegels zodanig aan gebracht dat zij in hoofdzaak een.90° polarisatiêrotatie voor de verschillende bundels tot stand • I brengt. Daar rechts-draaiende en links-draaiende circulaire polarisatie-; bundels in tegengestelde richting en met hetzelfde bedrag ronddraaien, 10 onafhankelijk van hun voortplantingsrichting, moet tussen de links-? en ' de rechts-draaiende circulaire polarisatie een frequentiescheiding qp-~ treden teneinde de bundels binnen de optische holte te laten resoneren.In a preferred embodiment, the passages and the reflecting mirrors are arranged to effect substantially a 90 ° polarization rotation for the different beams. There, right-turning and left-turning circular polarization; rotate bundles in opposite direction and with the same amount, 10 regardless of their propagation direction, must be between the left-? and the clockwise rotary circular polarization enters a frequency separation qp to cause the beams to resonate within the optical cavity.

- Dit is nader weergegeven in figuur- 8A, waarin de frequentiescheiding . tussen de links-en rechts circulair gepolariseerde bundel is aangege- 15 yen. Ih de voorkeursuitvoeringsvorm wordt een 90° rotatie overeenkomende met een 180° relatieve faseverschuiving toegepast alhoewel, afhankelijk van de gewenste frequentiescheiding, ook andere f aseverschui-vingen kunnen worden toegepast. Een polarisatiêrotatie vindt plaats zolang de gesloten voortplantingsbaan niet-planair is. De juiste qpstel-20 ling van de banen bepalen de mate van rotatie.- This is shown in more detail in figure 8A, which shows the frequency separation. between the left and right circularly polarized beam is generated. In the preferred embodiment, a 90 ° rotation corresponding to a 180 ° relative phase shift is used, although depending on the desired frequency separation, other phase shifts may also be used. A polarization rotation takes place as long as the closed propagation path is non-planar. The correct setting of the webs determines the degree of rotation.

In het bekende systeem, zoals beschreven in het reeds eerder genoemde Amerikaanse octrooischrift 7^1-657, wordt de frequentiescheiding tussen de links- en rechts-draaiende circulaire polarisatie-bundels verkregen met behulp van een blok van massief materiaal met een 25 aanzienlijk optische dikte en dat geplaatst is in de voortplantingsbaan.In the known system, as described in the aforementioned US patent 7 ^ 1-657, the frequency separation between the left and right rotating circular polarization beams is obtained by means of a block of solid material with a considerable optical thickness. and which is placed in the reproductive tract.

De aanwezigheid van een rechtstreeks in de baan van de bundel voort-plantingsbundel aangebracht-massief materiaal levert de verstrooiïngs-centra vanwaaruit- licht op ongewenste wijze vanuit de ene bundel gekoppeld kan worden met de andere, als gevolg waarvan in het uitgangssignaal 30 van de Gyro een fout ontstaat. De mate van koppeling en dus de fout is thermisch zeer gevoelig. De uitgangsfrequentie van deze bekende inrichting heeft derhalve een temperatuurafhankelijke afwijking die niet kan worden gecompenseerd met een vaste uitgangsvoorspanning. Bovendien introduceert een kristalrotator een zekere mate van een dubbel brekend 35 spanningsgradient, als gevolg waarvan de circulair gepolariseerde golven worden gedepolariseerd, en draagt verder bij tot een ongewenste kop- 8104726 ƒ ’ - ‘ - . i -J— ' ~ : ' : ' ' i Γ“ ' Γ~ ' ^ ι » . * . - - - - ..... -- ' I . - : : " 10 · ƒ : ' : . ' »· . -\ ί peling van de golven. Dit resulteert in een· gyro-systeem met een tijds-i ί variatie in de uitgangsfrequentie in de orde van op zijn test, enige I i tienden van Hz tot enige Honderden. Hz. Het massieve materiaal dat wordt I , | toegepast voor de kristalrotator is volgens de uitvinding niet aanwe- ; ( i ‘ 5! zig in de taan' van. de voortplantingsbundel, zodat geen fouttronnen en \ afwijkingsbronnen ontstaan. - ' ' - - ; . [ . V - ' λ ,· Om in. te zien Hoe de faseverschuiving plaats vindt,.The presence of a solid material directly in the path of the propagation beam bundle provides the scattering centers from which light can be undesirably coupled from one beam to the other, resulting in the Gyro output signal 30 an error occurs. The degree of coupling and thus the error is very sensitive thermally. The output frequency of this known device therefore has a temperature-dependent deviation that cannot be compensated for with a fixed output bias. In addition, a crystal rotator introduces a degree of a birefringent voltage gradient, as a result of which the circularly polarized waves are depolarized, and further contributes to an unwanted head 8104726 ƒ - "". i -J— '~:': '' i Γ “'Γ ~' ^ ι». *. - - - - ..... - 'I. -:: "10 · ƒ: ':." »·. - \ ί the waves are floating. This results in a gyro system with a time variation in the output frequency in the order of its test, some Tithes from Hz to several Hundreds Hz The solid material used for the crystal rotator is not present in the invention according to the present invention (in the tan of the propagation beam so that no truncated trunks and \ sources of deviation arise. - '' - -;. [V - 'λ, · To see in. How the phase shift takes place ,.

- · r ; is het nuttig langs de taan een lineair gepolariseerde voortplantings-| tundel voor-te stellen. In deze beschrijving wordt de 180° faseverschui- · !-10 ving* opgewekt door een electromagnet! sche golf* na reflectie genegeerd.- r; it is useful to use a linearly polarized reproduction | to propose tundle. In this description, the 180 ° phase shift ·! -10 capture * is generated by an electromagnet! chemical wave * ignored after reflection.

! i Aangezien een even aantal (vier) van deze reflecties worden toegepast,' j - · ·;.. ontstaat er geen fout..Verondersteld wordt dat de tundel die. gaat door ! · : de-doorgang 110 tussen de, zijde 122 en 12h lineair gepolariseerd is met ί ; de electrische. vector die wijst in een naar boven gelichte richting.! Since an even number (four) of these reflections are applied, there is no error. It is assumed that the tundle is. continues ! The passage 110 between sides 122 and 12h is linearly polarized with ί; the electric. vector pointing in an upwardly directed direction.

• 15; Wanneer de tundel door de spiegel, die op de zijde 12k is aangetracht, ; . 1;wordt gereflecteerd, wijst- de electrische vector nagenoeg nog naar boven, i ; maar staat enigszins onder een hoek naar'voren, omdat de doorgang 112 , /j. tussen de zxjde 12h en de zijde. 128 gelegen is. Wanneer de tundel door ! i' de op de zijde 128 aangetrachte spiegel wordt gereflecteerd zal de vector ; 20nagenoeg naar' links wijzen met een enigszins naar een. benedenwaarts ge-, richte hoek, zoals te zien is in de figuren 3 en 4. Daar de tundel door de zijde 126 wordt gereflecteerd, zal de electrische vector van de bundel. tinnen de doorgang 108 naar links wijzen met een enigszins naar to— . ven gerichte helling, zoals in de figuren 3 en b is te zien. Ha door 25 de zijde. 122 gereflecteerd te zijn, wijst de electrische vector van de . tundel tinnen de doorgang 110 naar links en is gelegen in het vlak van . de tekening. Het is derhalve duidelijk, dat, wanneer de tundel terug-^ keert naar de doorgang 110, deze een polarisatie-rotatie van ongeveer ' 90° heeft ondergaan. Het is duidelijk dat een der gelijke lineair gepo-30 lariseerde rotatietundel zichzelf niet kan versterken noch kan resoneren langs de gesloten taan. Alleen circulair gepolariseerde bundels met een frequentie, die verschoven is ten opzichte· van de frequentie waarmee dergelijke bundels zouden resoneren voor een vlakke gesloten baan van . dezelfde lengte, zullen kunnen resoneren.• 15; When the tundle through the mirror, which is affixed to the side 12k,; . 1; being reflected, the electric vector is still substantially pointing upwards, i; but is slightly inclined forward, because the passage 112, / j. between the 12th side and the side. 128 is located. When the tundle through! i 'the mirror applied to the side 128 is reflected the vector; 20 pointing almost to 'left with a little to one. downward angle, as seen in Figures 3 and 4. Since the tundle is reflected by side 126, the electric vector of the beam will. within the passageway 108 point to the left with a slightly to. directional slope, as shown in Figures 3 and b. Ha through 25th side. 122 reflected, the electrical vector of the. tundle pewter passage 110 to the left and is located in the plane of. the drawing. It is therefore clear that when the beam returns to the passage 110, it has undergone a polarization rotation of about 90 °. It is clear that such a linearly polarized rotation beam cannot amplify nor resonate along the closed tane. Only circularly polarized beams with a frequency offset from the frequency with which such beams would resonate for a flat closed path of. the same length, will be able to resonate.

35 . Men kan een twee-frequentie laser-gyroscoop construe ren onder toepassing van een niet-planaire voortplantingsbaan, teneinde 8104726 » r—ι-:----—:---:-:--:----- - f ; · - - _ .35. A two-frequency laser gyro can be constructed using a non-planar propagation path, in order to 8104726 »r — ι -: ----—: ---: -: -: ----- - f ; - - - _.

I · ; . # ; : . 11 i ι — : de enige frequentiescheiding tot stand te Brengen. In een dergelijke ; uitvoeringsvorm is geen Faraday-rotator of ander dergelijk element ver-: eist. Om de mate van rotatie te detecteren wordt een uitgangssignaal opgewekt, door de zwevingen van de afgescheiden gedeelten van de twee 5 "bundels samen te voegen teneinde een uitgangssignaal te verkrijgen metI ·; . #; :. 11 i ι -: to establish the only frequency separation. In such; embodiment, no Faraday rotator or other such element is required. To detect the degree of rotation, an output signal is generated by joining the beats of the separated portions of the two 5 "beams to obtain an output signal with

) I) I

• een frequentie die gelijk is aan het verschil in frequentie tussen deze . ; : .heide Bundels.' Voor het overige zal het uitgangssignaal qp een Bepaal- - : . i · · · -i : .de waarde fQ Blijven. Wanneer in de ene richting wordt geroteerd, zal • : ; het uitgangssignaal stijgen tot een waarde fQ+ y\f, waarbij /\f even- · : -jo: redig is aan de mate van rotatie, en zal het uitgangssignaal verminde-• ' > ren tot een- waarde f^- Af wanneer in de andere richting wordt gedraaid, .! ’ ’. Door de terugkoppeling van de verstrooiing wordt volgens de uitvinding I . ------ ; \ de. parasitaire koppeling, verminderd, zodat het vergrendelingsgeBied af- : neemt waardoor een dergelijke laser-gyroscoop in vele toepassingen kan : 15 V worden gebruikt, zonder een volledige eliminatie van de vergrendeling.• a frequency equal to the difference in frequency between them. ; : Heather Bundles. " Otherwise, the output signal qp will have a Determine -:. i · · · -i: .the value fQ Continue. When rotated in one direction, •:; the output will rise to a value fQ + y \ f, where / \ f will be equal to the degree of rotation, and the output will decrease to a value f ^ - Off when in the other direction is turned,.! ". According to the invention, by the feedback of the scattering, I. ------; \ de. parasitic coupling, reduced, so that the locking area decreases, so that such a laser gyroscope can be used in many applications: 15 V, without complete elimination of the locking.

"j ; De Faraday rotator 156 is aangebracht in een gedeelte , ‘113, gelegen Binnen de doorgang 112, en welkhet gedeelte 113 eèn grotere diameter heeft dan de doorgang 112, en welk gedeelte 113 grenst aan de Ι zijde 124, zoals te zien is in de figuren 2, 4 en 6A. De details van 20 de constructie van de Faraday rotator 156 zijn nader aangegeven in de 7 figuren 6 en 6A. De ondersteuning 154 van de Faraday rotator is Bij voorkeur gemaakt van een ander materiaal als waarvan het Blok 102 is gemaakt, en vormt de Basis waarop de constructie is aangeBracht. De ondersteuning 154 is cilindrisch gevormd en Bezit verschillende cilindrische 25 openingen met variërende diameter en staan met Betrekking tot de longitudinale as van de ondersteuning 154 onder een hoek, teneinde op de . verschillende plaatsen aan alle elementen van de Faraday rotator 156 een ondersteuning te geven en voor het tot stand Brengen van een vrije Baan langs de longitudinale centrale as van de ondersteuning 154. De plaat 30 165 van de Faraday rotator is geplaatst op een plank 166 die gevormd wordt door het centrale gedeelte van de ondersteuning 154. Een ring 169 voorkomt de laterale Beweging van de plaat 165» De plaat 165 kan Bij voorkeur gemaakt worden van een Bijzonder glassoort, of van een materiaal . met een hoge Verdet constante. Een Verdet constante met een grootte die 35 meer is dan 0,25 min/cm/0e. Bij de werkzame golflengte heeft de voorkeur omdat daardoor de dikte van de plaat, vereist voor het opwekken van de- "8104726 ............The Faraday rotator 156 is disposed in a portion, "113, located within the passage 112, and which portion 113 has a larger diameter than the passage 112, and which portion 113 is adjacent to the side 124, as shown. in Figures 2, 4 and 6A The details of the construction of the Faraday rotator 156 are shown in more detail in Figures 7 6 and 6A The support 154 of the Faraday rotator is preferably made of a different material from which the Block 102 is made to form the Base upon which the structure is mounted The support 154 is cylindrically shaped and has several cylindrical apertures of varying diameter and angled relative to the longitudinal axis of the support 154 to accommodate the different places to support all elements of the Faraday rotator 156 and to establish a free path along the longitudinal central axis of the support 154. The plate 30 165 v The Faraday rotator is placed on a shelf 166 which is formed by the central part of the support 154. A ring 169 prevents the lateral movement of the plate 165. The plate 165 can preferably be made of a Special type of glass, or of a material . with a high Verdet constant. A Verdet constant with a magnitude greater than 0.25 min / cm / 0e. At the effective wavelength, it is preferred because it increases the thickness of the plate required to generate the "8104726 ............

.'· ' ' L " ·· _ · ·- ;‘ · ·. . · :; · . · 32 . "·. · ' · '· :*.· ' - v ‘ * ·' - - · - * *' · ·- / ' ί - * . ‘ .* ’ ‘ .. '·' 'L "·· _ · · -;" "·.. ·:; ·. · 32." ·. · '·' ·: *. · '- v "* ·" - - · - * * "· · - /" ί - *. ". *" ".

' '· - · .-zelfde mate .van frequentiescBeiding, wordt., verminderd. De Bekende ' . j. ; Faraday rotators· Bezitten'.een dikke' plaat'5 die meestal’ gemaakt is van i I - * ^ ^ . t - een gesmolten, kwarts. Evenwel’ geeft elk. massxef materiaal, aaageBracht i Ι in de Baan van de links-draaiende Bundels, verstrooiïngspunten, die ge-| 5·; yoeligzijn voor. een: tBeimf seBe’ flux. .Dezè; gevoeligBeid kan Bet gevolg 'V j . j*".zijn van de 'tBeimscBe expansie van'Bet'materiaal of kan Bet gevolg zijn „·.· ; .1 van;.een verandering in .de .optiseBe Baanlengte-’als gevolg van'de tempera- . jV.tuursaf&ankeiijkBëid.van de Brekingsindex'van'Bet materiaal. 'De effectie-' ' ' • . ’ · jv.ve temperatuursafBankelijkBeid van de óptlscBe'Baanlengte, en derBalve /; j.10-·.- de tóermiscB geïnduceerde afwijking, ;is Bet gevolg, van'de· dikte van ' ' · * .J ..‘ "-Bet massieve materiaal in de Baan.-van de. Buidels * Het is derBalve ge- .„· ; wenst een zo dun mogelijke plaat toe te passen met'zo.mogelijk een dik- 1 ·· T- . :-½ van^^ 0,5 .ma of minderV" teneinde de afwijking tot een acceptaBel niveau v 'i *- ] ' * / -" * - ' " ' ' ' · * ’ · ·’ '' . .ί. -:terug te dringen waarBij. een’.variatie in de dikte als gevolg van de tem- j '15· peratuur of andere oorzaken in -Boofdzaak.'kleiner is dan. een golflengte .-..1. · : jvaa de las^rgolven in'Bet werkgeBied* Een commercieel.. gescBikt materiaal ; 1 . wordt, vervaardigd.'door Hsya Optica Incorporation, onder de naast ί ' /—'"Materiaal nr* FR-5% welk materiaal een glassoort' is gedoopt in een / L f 'paramagnetiscB. materiaal· dat gescBikt is om. de Faraday rotatie tot 20’ stand te Brengen alsmede èen goedé.isotropiscBe' Brekingsindex Bezit.The same amount of frequency separation is reduced. The famous ' . j.; Faraday rotators · Own'.a thick 'plate'5 that is usually made of i - * ^ ^. t - a molten quartz. However, "gives each. massxef material, brought i Ι in the Lane of the left-turning Bundles, scattering points, which | 5 ·; yoelig for. A: tBeimf seBe "flux. .This one; sensitive Policy can Bet consequence 'V j. j * ". are due to the expansion of" Bet "material or Bet may result from"...; .1 of;. a change in .optisBe Lane Length "due to the temperature. Please take a look at the Refractive index of the material. As a result, of "the thickness of" "* .J .." "-Bet solid material in the Lane. Pouches * It is the Balve. wishes to use a plate as thin as possible with a thick 1 ·· T- as possible. : -½ of ^^ 0.5 .ma or lessV "in order to deviate to an acceptable level v 'i * -]' * / -" * - '"' '' * * · · '' '. .-: to reduce where a variation in thickness due to the temperature or other causes in -Mainly.'is smaller than a wavelength .- .. 1. weld waves in the "working area" * A commercially suitable material; 1. is manufactured, "by Hsya Optica Incorporation, under the heading" Material No. * FR-5% which material is a type of glass " in a / L f 'paramagnetiscB. material · suitable for. bring the Faraday rotation to 20 'as well as a good' isotropic 'Refractive Index Property.

' Dit- is Belangrijk., omdat Bet éen proBleem van de Bekende Faraday rotator is, dat een kristalmateriaal, zoals kwarts, een anisotropiscB Brekingsindex Bezit en derBalve èlliptiscBe'duBBële Brekingen veroorzaakt. Dit depolariseert de nominaal circulairs gepolariseerde golven en leidt tot 25 een toenemende koppeling tussen de links-draaiende golven* Het is derBalve Belangrijk een' isotropiscB materiaal voor de Faraday rotator toe ·, te passen, teneinde de depölarisatie. van de'resonerende modi. te elimineren.· Een’ zo: goed'mogelijk werkende circulaire polarisatie vemdndert de parasitaire koppeling, en. vermindert derBalve de tBermiscB geïndu-30 ceerde afwijkingen als gevolg van enig overBlijvende verstrooiïngscen-tra. Het toepassen van isotropiscB. materiaal zorgt ervoor dat een gyro-systeem op staBiele niveaus werkzaam is overeenkomstig een variatie in de tijd van de uitgangsfrequentie van enkele Hz of Beter.This is important, because Bet is a problem of the well-known Faraday rotator that a crystal material, such as quartz, has an anisotropic Refractive Index and therefore produces elliptical fractures. This depolarizes the nominally circularly polarized waves and results in an increasing coupling between the left-turning waves. It is therefore important to use an isotropic material for the Faraday rotator in order to depolarize. of the resonant modes. Eliminate a "so: good" possible working circular polarization removes the parasitic coupling, and. Therefore, tBermiscB reduces induced deviations due to any remaining scattering centers. Applying isotropic B. material allows a gyro system to operate at stable levels according to a variation in time of the output frequency of several Hz or Better.

De plaat .365 rust met' BeBulp van, een magneetsamenstel 35 388 tegen .de plank 366. De twee Bolle cilindriscfie permanente magneten 386 en 387 worden zodanig naast elkaar geplaatst dat dezelfde polen aan 8104726 ‘' .The .365 plate rests with "BeBulp van, a magnet assembly 35 388 against the shelf 366. The two Bolle cylindrical permanent magnets 386 and 387 are placed side by side so that the same poles are attached to 8104726".

* ' , · \ . i ’ . 1 '·-·-· j ; ' : ' .. 13' · . '· · I -: - · ' ' / ; ‘elkaar grenzen. De "beide magneten kunnen met'behulp ran bekende middelen •. aan elkaar bevestigd worden, bijvoorbeeld door solderen of lassen. De • plaat 165 is dan nabij een uiteinde van het beide magnetenpaar. In de .. plaat wordt een longitudinaal magneetveld opgewekt, maar dit veld ver-i '5; zwakt zeer snel wanneer dit veld op enige afstand van de plaat of mag-.·! j neten komt. Deze uitvoering heeft het voordeel dat in hoofdzaak geen -- -f - I magnetisch strooiveld wordt opgewekt, dat zich kan uitstrekken tot in » 1 1 ' het gasachtige ontladingsgebied, en, als gevolg van het Zeeman-effect, ' i t . - - · r \ongewenste frequenties kan produceren. Ook kan, om het .gewenste magneti-110 sche veld voor· de plaat tot stand te brengen een enkele magneet worden \ toegepast . De permanenté magneetconstructie kan eveneens worden vervan-j gen door enkele draadspoelen waardoorheen voor het in-de plaat 165 op-; wekken van een magnetisch veld een stroom wordt geleid. Op de magneet-! i constructie l88- is een veer 175 werkzaam. De andere zijde van de veer 1.15 175 rust tegen de. rand van een holle cilindrische afstandhouder 197» die ' .r-op- zijn beurt gedeeltelijk rust tegen een zijde van een holle cilindri-: sche ahsorheerinrichting 191. De ahsorheerinrichting 191-is gemaakt i van.-bijvoorbeeld zwart glas en is bedekt, met een anti-reflectielaag en - * wordt toegepast om elke electromaguetische. golf te absorberen, bijvoor- 20 beeld de spiegelende reflecties van de op de oppervlakken van de plaat invallende golf. De absorbeerinrichting 191 wordt, met behulp van een cirkelvormige beugel 193 die door de wrijvingskracht langs de rand van de opening l8l wordt vastgehouden, op-zijn plaats gehouden. Het is derhalve duidelijk dat de zojuist beschreven elementen een samenstel vor-25 men die door middel van de heugel 193 tegen de rechterzijde van de plank 166 op hun plaats worden gehouden, waarbij de veer 175 een voldoende ' . longitudinale kracht uitoefent cm alle elementen stevig op hun plaats 1 te houden. Aan de andere zijde van de plank 166, is een overeenkomstige opstelling van elementen, met uitzondering van de plaat 165 en het mag-30 neetsamenstel 188. Een. cirkelvormige beugel 192 vormt de vaste basis waartegen een tweede absorbeerinrichting 190 rust. Een veer 17^» waarvan een einde rust tegen de linkerzijde van de plaat 166, drukt de afstandhouder 196 tegen de absorbeerinrichting 190» en houdt derhalve alle elementen aan de linkerzijde van de plank 166 in hun bepaalde positie.* ', · \. i ". 1 '· - · - · j; ':' .. 13 '·. '- I -: -' '/; "Border each other. The two magnets can be attached to each other using known means, for example by soldering or welding. The plate 165 is then near one end of the two magnet pair. In the plate a longitudinal magnetic field is generated, but this field weakens very quickly when this field is at some distance from the plate or magnet This embodiment has the advantage that substantially no magnetic field is generated, which can extend into the gaseous discharge region, and, due to the Zeeman effect, produce undesired frequencies, and the desired magnetic field for · To create the plate, a single magnet is applied. The permanent magnet construction can also be replaced by a few wire coils through which a current is generated to generate a magnetic field in the plate. magnet! i construction l88- is one before 175 employed. The other side of the spring 1.15 175 rests against the. edge of a hollow cylindrical spacer 197 which in turn rests partly against one side of a hollow cylindrical adsorber 191. The adsorber 191 is made of, for example, black glass and is covered with an anti-reflection layer and - * is applied to every electromagetic. absorb wave, for example the specular reflections of the wave incident on the surfaces of the plate. The absorber 191 is held in place by a circular bracket 193 held by the frictional force along the edge of the opening 18l. It is therefore clear that the elements just described form an assembly which is held in place by the rack 193 against the right side of the shelf 166, the spring 175 being sufficient. longitudinal force to keep all elements firmly in place 1. On the other side of the shelf 166, there is a corresponding arrangement of elements, except for the plate 165 and the magnet assembly 188. A. circular bracket 192 forms the fixed base against which a second absorber 190 rests. A spring 17, one end of which rests against the left side of the plate 166, presses the spacer 196 against the absorber 190 and thus holds all the elements on the left side of the shelf 166 in their determined position.

35 De ondersteuning 15^ wordt tegen de plank op zijn plaats gehouden door middel van een spiraalveer 199» een en ander als gevolg van 8 1 0 4 7 2 6 - '· 1' ·* · - ; ' -. : ·' ·'·’. .· 1½ ·' . . '· ; _ I · de verandering van de diameter van'de-doorgangen 112 en 113. Een deel ; van de eerste kleinere diameter-wikkeling van de veer 199 rust tegen ! I * .* ' ] het lichaam van de ondersteuning 15^* terwijl de andere zich verwijdende I 1 * ί grotere diameter in wrijvend contact komt met de wand van de boring 113.35 The support 15 ^ is held in place against the shelf by means of a coil spring 199 »as a result of 8 1 0 4 7 2 6 - '· 1' · * · -; -. : · "·" · ". 1½ · '. . ; The change of the diameter of the passages 112 and 113. Part; of the first smaller diameter winding of the spring 199 rests against it! The body of the support 15, while the other widening larger diameter comes into frictional contact with the wall of the bore 113.

t i . . .t i. . .

- · ! 5, De opételling van de elementen van de' rotator 15b zorgen voor thermi- • · |. sche stabiliteit,.aangezien de optische elementen elastisch tegen een : < voor het gyro-blok toegepastastabiel materiaal worden gehouden. - ] ! . ,Zoals bovenstaand reeds is aangegeven zijn de assen . · . | \ j,.-van de openingen aangebracht in de ondersteuning en wel onder een -· | 10hoek. met betrekking tot de langsas van de.ondersteuning 15^» en staat i het .vlak van de plaat t65 eveneens onder een hoek met betrekking tot • r de .longitudinale as van de ondersteuning 15^* Dit draagt bij tot de eli-r . ;· minatie van de koppeling, tussen de links-lopende golven, aangezien thans • [ - ; elke reflectie van de beide oppervlakken van'de plaat .165 wordt, onder-| 15. schept en geabsorbeerd door de beide zwarte .glazen absorbeerinrichtin— * - · ; · ‘ ’ - gen. De golven die in .de rotator van figuur b. van links naar rechts . „ ' 1 gaan worden door de plaat. lb5 gereflecteerd en. worden onderschept door 4-.'«. [·,; en geabsorbeerd in het onderste gèdeelte 'van. de absorbeerinrichting i ·-!- 190* terwijl de golven die circuleren, in de tegenovergestelde richting ; 20* door de plaat 165 worden gereflecteerd- en worden- geabsorbeerd in het I ; bovenste gedeelte van de absorbeerinrichting 191. De beide absorbeer- inrichtingen.190 en 191 alsook de plaat 165 zijn bedekt met een anti-. reflectielaag, teneinde de mate van reflecties-verder te verminderen.- ·! 5, The set-up of the elements of the 'rotator 15b provide thermal •. stability, since the optical elements are held elastically against a stable material used for the gyro block. -]! . As already indicated above are the axes. ·. | \ j, .- of the openings made in the support, under a - · | 10 angle. with respect to the longitudinal axis of the support 15, and the plane of the plate t65 is also angled with respect to the longitudinal axis of the support, this contributes to the el. Mination of the coupling, between the left-running waves, since now • [-; each reflection of the two surfaces of the plate 165 is suppressed 15. scoops and absorbed by the two black glass absorbers - * - ·; · "- gene. The waves generated in the rotator of figure b. from left to right . "" Going to be 1 through the record. lb5 reflected and. are intercepted by 4-. '«. [· ,; and absorbed in the lower portion of. the absorber i · -! - 190 * while the waves circulating in the opposite direction; 20 * are reflected by the plate 165 and absorbed into the I; upper part of the absorber 191. The two absorbers 190 and 191 as well as the plate 165 are covered with an anti-. reflection layer, so as to further reduce the amount of reflections.

• De Faraday rotator 15b heeft behalve het tot stand - - 25" brengen., van de frequentiescheiding tussen- de links-draaiende en de rechts-draaiende circulerende bundels ook nog een tweede functie. Als .. gevolg van een passende aanbrenging in /het gebied van de plank ibb, r- blokkeett- de Faraday rotator 15b de longitudinale gasstroom door de 1 doorgang 112. Aangezien er geen netto circulatie van het gas door de ge-30 sloten baan. aanwezig is, ia de mogelijkheid van. het circuleren van de strooiïngsdeeltjes in het gas in hoofdzaak· verminderd, en dit geldt ook voor de afwijkingen als gevolg van. het Fresnel-Fizeau effect.• The Faraday rotator 15b has a second function in addition to establishing - - 25 "., The frequency separation between the left-rotating and the right-rotating circulating beams. As a result of an appropriate application in / the area of the shelf ibb, r-block the Faraday rotator 15b the longitudinal gas flow through the 1 pass 112. Since there is no net circulation of the gas through the closed path, the possibility of circulating the scattering particles in the gas are substantially reduced, and this also applies to the deviations due to the Fresnel-Fizeau effect.

In de figuren 1, 3 en k is te· zien dat de bundels de gedeeltelijk doorlatende, op de zijde 122 aangebrachte spiegel onder - 35 een kleine invalshoek binnenkomen. De bundels die binnen elke doorgang 108, 110, 112 en ItU gaan zijn circulair gepolariseerd. Hoe dichter een ''...... 8 1 0 4 72 6'...... ....................It can be seen in Figures 1, 3 and k that the beams enter the partially transmissive mirror arranged on the side 122 at a small angle of incidence. The beams passing within each pass 108, 110, 112 and ItU are circularly polarized. The closer a '' ...... 8 1 0 4 72 6 '...... ....................

- - * * .: . \- - * *.:. \

ï . , ..... Jï. , ..... J

: · | [ ' ' 15 - · · ·' . : ; van deze, op een reflecterende spiegel of een oppervlak .invallende bun- • ! ; dels de normaal nadert, des te meer circulair zal de polarisatie van s de door het spiegeloppervlak uitgezonden bundels zijn. Naarmate de in-; valshoek verder van de normaal afstapt, worden de partieel uitgezonden . . I 55 "bundels meer elliptisch, gepolariseerd.: · | ['' 15 - · · · '. :; of these, on a reflecting mirror or surface. ; As normal approaches, the more circular the polarization of s will be the beams emitted by the mirror surface. As the in-; offset further from the normal, the partials are emitted. . I 55 "bundles more elliptical, polarized.

Zoals uiteengezet in het eerder genoemde Amerikaanse '* [ · i ' - · octrooischriftU.tUl.651 zullen binnen de detector-constructie, indien . i! 1 de. bundels binnen het uitgangsoptiek en de detector-constructie geheel S · ·’ ^ . .As set forth in the aforementioned U.S. '* [i' 'patent U.tUl.651 will be within the detector structure, if any. i! 1 the. beams within the output optics and detector construction entirely S · · ’^. .

.‘j. ,- circulair gepolariseerd zijn, geen in hoofdzaak ongewenste parasitaire - 1 10 ; koppelingen en interferenties aanwezig zijn tussen, de bundels van de . ; ; bovenste twee frequenties en de bundels van de onderste twee. frequenties."You. - are circularly polarized, not substantially undesirable parasitic - 1 10; links and interferences are present between, the bundles of the. ; ; top two frequencies and the bundles of the bottom two. frequencies.

i Wanneer de mate van ellipticxteit toeneemtbegint de parasitaire kop- j ‘: peling een rol te pielen en verschijnt, .dan als een amplitudemodulatie J ; in. de uitgangssignalen van'de detectordiode 1U5. en.-lU6. Zoals boven ; 15. is beschreven.heeft meh.ontdekt .dat de mate.van'de niet gewenste para- . ... sitaire koppeling een niet lineair .monotoon toenemende functie is van >; I de mate van ellipticiteit.'Men heeft gevonden, dat-de parasitaire kop— ï . ~ - ' - » ^ ' Q. _ ·. t- peling relatief gering is voor invalshoeken kleiner dan ongeveer 15 · • | 1 De mate van parasitaire koppeling neemt evenwel, zeer snel toe boven .. 20 deze invalshoek. De parasitaire koppeling binnen de uitgangsoptiek- ’ · constructie kan met behulp van .een geschikt polarisatie-filter worden : geëlimineerd, maar het. beschikbare gefilterde vermogen neemt af waaneer de niet gefilterde parasitaire koppeling toeneemt. Als de invalshoek van elke bundel op de uitgangsspiegel toeneemt, neemt het beschik-25 bare vermogen van de detectordiode voor elke bundel af. Een berekende : grafiek van de vermogensreductie-factor is de verhouding van het be-, schikbare vermogen, aan de detectors bij een gegeven-invalshoek met be- . trekking tot dat beschikbaar voor dezelfde bundel dat volgens de nor maal invalt op het spiegeloppervlak, weergegeven in figuur 7 met be-30 trekking tot de uitgangsconstructies zoals beschreven in.het eerder genoemde Amerikaanse octrooischriffc lj-.tUl.651. Uit figuur J blijkt dat de vermogensreductie-factor zeer snel zakt voor invalshoeken die groter zijn dan ongeveer 15°. Derhalve wordt volgens de uitvinding de invalshoek van de bundels in de doorgangen 108 en 110 ten opzichte van de ge-35 deeltelijk doorlatende» op de zijde 112 geplaatste spiegel 15° of minder gemaakt. Anders gezegd is de hoek tussen de doorgangen 108 en 110 ........81 0 4 726 - · .;] ’ ··.· ^./^ ... ; ' .. .. ·. ' ' · ' . ' - | I · 30° of minder. ’ " _ ‘ ... J .. j . . ’ '' .· ' ' Tijdens de .werking is het gewenst, dat de golven van -· i V * ' ' - ' ' I ; de vier frequenties symmetrisch worden gecentreerd rond.de piek van de ... f.'ver sterkings curve. Daartoe is voorzien in een piezo-electrische trans- 5ï ducer t&Q= die op; mechanische wijze der op de- zijde 128 aangehrachte: -.[/.spiegel, aftegelt op de totale haanlengte hinnen de holte 102, teneinde op een juiste wijze de vier frequenties te centreren. De transducer 160 j..ontvangt eensignaal van de . haarlengte regelinrichting 320, die wordt , ·: r·.,:[ .uitgestuurd, door de detectordioden 1^5 en ib6. De door de dioden gele- - .. “ |·Τ0^ νβΓΐθ. signalen hebben een amplitude die evenredig, zijn aan de totale / . |! amplituden van, 'de' corresponderende Af^ en /\fj signalen. De regeiin- .7./ [. i.‘richting 320 wekt een signaal , op dat bet verschil is van de beide door : V j . I de dioden geleverde signalen. Het door de regelinrichting 32Ó geleverde . !r,"- r . uitgangssignaal heeft een amplitude ..0, wanneer de golven van de vier \A% frequenties op de juiste wijze' op de versterkingscurve gecentreerd %' .When the degree of ellipticity increases, the parasitic coupling starts to pole a role and appears, then as an amplitude modulation J; in. the output signals of the detector diode 1U5. and.-lU6. As above; 15. has disclosed that the degree of the unwanted parameters has not been determined. ... social coupling is a non-linear .monotonically increasing function of>; The degree of ellipticity. It has been found that the parasitic head. ~ - '- »^' Q. _ ·. teling is relatively small for angles of incidence less than about 15 · • | 1 The degree of parasitic coupling increases very rapidly above this angle. The parasitic coupling within the output optics construction can be eliminated using an appropriate polarization filter: but it. available filtered power decreases as the non-filtered parasitic coupling increases. As the angle of incidence of each beam on the output mirror increases, the available detector diode power for each beam decreases. A calculated graph of the power reduction factor is the ratio of the available power to the detectors at a given angle of incidence. that available for the same beam that normally falls on the mirror surface shown in Figure 7 with respect to the starting structures described in the aforementioned U.S. Patent Specification No. 1,651. Figure J shows that the power reduction factor drops very quickly for angles of incidence greater than about 15 °. Therefore, according to the invention, the angle of incidence of the beams in the passages 108 and 110 relative to the partially transmissive mirror placed on the side 112 is made 15 ° or less. In other words, the angle between the passages 108 and 110 ........ 81 0 4 726 - ·.;] ’··. · ^. / ^ ...; ".. .. ·. "" · ". - | I30 ° or less. "" _ "... J .. j.." ".." "During operation, it is desirable that the waves of - · i V *" "-" "I; center the four frequencies symmetrically. around the peak of the amplification curve, a piezoelectric transducer t & Q = is provided for this purpose, which is mechanically applied to the side 128: mirror. counts down to the overall cock length within cavity 102 to properly center the four frequencies. The transducer 160 receives a signal from the hair length controller 320 which is output. through the detector diodes 1 ^ 5 and ib6 The signals passed through the diodes have an amplitude proportional to the total amplitudes of the corresponding A The control device 7. / / device 320 generates a signal, which is different from the two signals supplied by the diodes. r, "- r. output signal has an amplitude ..0 when the waves of the four \ A% frequencies are properly "centered on the gain curve%".

·'- ·’; zijn. Het door de regelinrichting geleverde verschilsignaal is van de //.::1- -ene polariteit· wanneer de vier golven niet meer gecentreerd zijn in de . -j ...pene-richting, en-heeft een tegengestelde polariteit, wanneer de golven " ’ ί-.- Ι niet:gecentreerd-zijn: in de andere richting.-.De gemiddelde amplitude-ί 20' signalen kunnen' worden verkregen met behulp van bekende ketens waarvan i de· uitgangssignalen worden gekoppeld aan de- ingangsleidingen. van de .' - · transducer.l6o, ‘Zoals in de figuren 1, 3, U is te zien zijn electroden .. voor het opwekken van.het gasachtige versterkingsmedium binnen de 25- doorgang: 108 geplaatst. Bij voorkeur is de centrale kathode-electrode , 22 verbonden met de negatieve klem-van éen uitwendig gereguleerde ver-' mogensbron 310, terwijl de anode-electroden 32 en k2 verbonden zijn met . . Γ ,! -de positieve klemmen. De kathode-electrode heeft de vorm van een korte . holle· cilinder en is afgesloten door een holle metalen'halve bol die 30 geplaatst is aan het einde gelegen op afstand van het blok 102. De halve bol is met behulp van normale middelen nabij de opening 20 gekoppeld aan : het blok 102. De positieve electroden 32 en 3^ hebben de vorm van metalen staven die zich uitstrekken in de openingen 30 en UO. In deze configuratie vloeit stroom in de richting van de electroden 32 en b2 en 35 wel in twee tegengestelde richtingen. Omdat een bundel de doorgangen, waarin de electrodes zijn aangebracht, passeert langs gelijke lengten van de stroom in tegengestelde richting, worden op deze wijze de mee- 8 1 0 4 72 6 ......... 7.........· "- ·"; to be. The difference signal supplied by the control device is of the //.::1- -1 polarity when the four waves are no longer centered in the. -j ... pen direction, and-has an opposite polarity, when the waves "" ί -.- Ι are not: centered: in the other direction. obtained by means of known circuits whose output signals are coupled to the input lines of the. Transducer, 16, As shown in FIGS. 1, 3, U, electrodes for generating the gaseous amplification medium are placed within the passage 25: 108. Preferably, the central cathode electrode is 22. connected to the negative terminal of an externally regulated power source 310, while the anode electrodes 32 and k2 are connected to the positive terminals The cathode electrode is in the form of a short hollow cylinder and is closed by a hollow metal hemisphere 30 positioned at the end spaced from the block 102. The hemisphere is coupled to the block 102 by normal means near the opening 20. The positive electrodes 32 and 3 ^ are in the form of metal bars extending into the apertures 30 and U0. In this configuration, current flows in the directions of the electrodes 32 and b2 and 35 in two opposite directions, because a beam passes through the passages in which the electrodes are applied, passes l With equal lengths of the current in the opposite direction, the 8 8 0 4 72 6 ......... 7 .........

' * S · . . ’ '· - ’ A — - p—F _ "* "-;— ;------:----.* * S ·. . "- -" A - - p — F _ "*" -; -; ------: ----.

' ' f · » 1 · ·.:'·-» - » — | -.· ., u - . ; . .'' f · »1 · ·.: '· -» - »- | -. ·., U -. ; . .

" i . ! · . \ . * ' . ' . .· ' · ; / . j . *» ' .i trekeffecten op de bundel, veroorzaakt door een ongelijke stroom door I j. het gasachtige versterkingsmedium, in hoofdzaak geëlimineerd. Vanvege .' 1" [.de vexvaardigingstoleranties in de positie, van de verschillende elec-. | I troden, kunnen evenwel de afstanden tussen de negatieve en de twee po-... 5; .sitieve electroden in de twee doorgangen niet precies gelijk zijn. Om -v .« deze ongelijkheid op te heffen, worden de electroden. 32 en h2 verton- > . 5 . . ’ * · * - - . ..."i.! ·. \. * '.".. ""; /. j. * »" .i tensile effects on the beam, caused by an uneven flow through I j. the gaseous enhancement medium, essentially eliminated. . " 1 "[. The manufacturing tolerances in the position, of the various elec. | However, the distances between the negative and the two po -... 5; positive electrodes in the two passages are not exactly the same. To overcome this inequality, the electrodes. 32 and h2 display->. 5. . * * * - -. ...

| i'- den met twee onafhankelijke'positieve klemmen van de voedingsbron 310, [. \-teneinde de stroom tussen de positieve electroden en daartoe aangren- . ..· /[ zende.negatieve electrode ongelijk te maken om op deze wijze een compen- .V LlQ^ satia te geven voor de verschillende meetrekeffecten. : . ; i Het gasachtige, versterkingsmedium dat de doorgangen . i _}* 108* 110, 112 en 1l4 vult wordt,.via een gasvulopening 106, gevoed door ' ‘ q 20 22 ;.--.een uitwendige.gasbron. Een mengsel van He, . He en He inde verhou- ‘ : .! ding van 8 : 0,53 t 0,^7 beeft de voorkeur. Als alle doorgangen gevuld - I 15; zijn, wordt de opening 1θ6 af gedicht met een afdichting 107 teneinde het - gas-in het systeem vast te houden. " ‘ • ; . .· ; De" details van de constructie van. het . laser-gyroscoop- . ;" .... systeem in het gebied van een van de positieve-electroden is in detail ‘weergegeven in figuur 5* De 'metaalelectrode 32, die door een electrode-; 20 afdichting 33 op zijn plaats wordt gehouden is binnen de electrode- opening 30 aangebracht. De electrode 32 steekt voor iets meer dan de helft in de opening 30. De opening 30 kruist de doorgang 108 bij voor-: keur onder een rechte hoek. De eindkamer T18 is aangebracht in het op-. :. perviak van het blok 102 op welk blok de uitgangs-optische constructie 25· 10^ is aangebracht. De eindkamer 118 is cilindervormig en heeft een . diameter die tenminste tweemaal zo groot: is als die van de doorgang 108.| i 's with two independent positive terminals of the power source 310, [. - end current between the positive electrodes and adjacent thereto. To make unequal transmit negative electrode so as to give a compensated V-100% satia for the various measuring effects. :. ; i The gaseous, reinforcing medium that passes through. 108, 110, 112, and 14 is filled through a gas fill port 106 fed by an external gas source. A mixture of He,. He and He inde relationship:! thing of 8: 0.53 to 0. 7 is preferred. When all passages are filled - I 15; the opening 1θ6 is sealed with a seal 107 to retain the gas in the system. The "details of the construction of. it . laser gyroscope. The system in the region of one of the positive electrodes is shown in detail in Figure 5. The metal electrode 32 held in place by an electrode seal 33 is within the electrode. opening 30. The electrode 32 protrudes slightly more than half into the opening 30. The opening 30 crosses the passage 108 preferably at a right angle The end chamber T18 is arranged in the surface of the the block 102 on which the output optical construction 25 · 10 ^ is mounted The end chamber 118 is cylindrical and has a diameter at least twice as large as that of the passage 108.

.De eindkamer 1l8 en de doorgang 108 zijn coaxiaal ten opzichte van elkaar. aangebracht. Aangezien de doorgang 108 zieb uit strekt tot voorbij de opening 30 is tussen de electrodedoorgang 30 en de eindkamer 118 een 30 schot 130 aanwezig. Eenzelfde opstelling geldt voor de electrode U2 bij de opening Uo, afdichting 1+3 en de eindkamer 119· Ία het- bekende systeem is geen schot aanwezig. De eindkamer strekt zich rechtstreeks, uit van de electrode-openingen naar het oppervlak van het laser-gyroblok. Wanneer de electroden worden bekrach-35 tigd, zal stfof of andere niet gewenste deeltjes, die, bijvoorbeeld door een ionen-bombardement en door kathode-verstuiving van het laser-gyro- 8104726 . -j blok. kunnen worden opgewekt, rond liet .kruispunt, van de electrode-ope- ·... v . ; ning en de bundel-doorgangen worden verzameld. De gesuspendeerde deeltjes . [ . verken .als verstrooiïngscentra en- vermeerderen': &èrhalve het optische . .1 j verlies van. de constructie. Volgens.·.de uitvinding daarentegen zullen J 5.j stofdeeltjes en. andere niet: gewenste deeltjes niet' worden gesuspendeerd T-. ΐ·. in.het gebied van. het kruispunt van. de electrode-openingen bijvoorbeeld . , opening 30,'ën de doorgang 108.:'Derhalve is. een potentiële afwijkings- / ... ' bron geëlimineerd. ' _;. ·_'.:-λ'..V;. ·; -.·"·'-λ '' . .· . ;/ ^ · ... . * L*. . Zoals, boven., is aangegeven -zal*, door het .in stand houden/' • : · ·] ίο ·· van een. goede, circulaire polarisatie·,;, de; j^o'alle bekende- bronnen, die ;· , ; bijdragen tot een· aanzienlijke afwijking,. elimineren► Er is evenwel .The end chamber 18 and passage 108 are coaxial with each other. applied. Since the passage 108 extends beyond the opening 30, a partition 130 is provided between the electrode passage 30 and the end chamber 118. The same arrangement applies to the electrode U2 at the opening Uo, seal 1 + 3 and the end chamber 119 · Ία the known system no bulkhead is present. The end chamber extends directly from the electrode openings to the surface of the laser gyro block. When the electrodes are energized, dust or other unwanted particles, such as, for example, ion bombardment and cathode sputtering of the laser gyro 8104726. -j block. can be generated, around the cross point, of the electrode open ... v. ; ning and the beam passages are collected. The suspended particles. [. explore as scattering centers and multiply: & except the optical. .1 j loss of. the construction. According to the invention, on the other hand, J 5. j will generate dust particles and. other not: desired particles are not suspended T-. ΐ ·. in the area of. the intersection of. the electrode openings, for example. , opening 30, and the passage 108.: "Therefore. eliminated a potential deviation / ... 'source. '_ ;. · _ '.: - λ' .. V ;. ·; -. · "· '-Λ' '....; / ^ · .... * L *.. As indicated above, -will *, by keeping. /" •: · · ] ίο ·· of good, circular polarization,,,, the; eliminate all known sources, which, contribute to a significant deviation. However, there is.

: |;’ ~·| nog. een extra.bron.die êeh.bijdrage levert tof een kleine afwijking en | -./die-moet worden gecompenseerd/indien de laser-gyroscoop ineen zeer . // · ///· _ ;. 1;, ;,·;'. nauwkeurig werkend'systeem, moet worden toegepasir.., Deze resterende: af- • · ji 1:5: .wijking is het gevolg: van dispersie, ; dat wil-zeggen dat. een frequentie • ]· ;/’ wordt, toegepast die afhankelijk- is van de .brekingsindex, die samenwerkt i '·/ met de versterking.van het..medium* .Voor een He-Nè versterkingsmedium, •'· ' - '-'-‘heeft de versterkiagslijn ongeveer-een gaussich. verloop.,, als. gevolg van ' j· · de Doppler toename.- De dispersxecurve.kan.wordèn. beschreven als. sikkel- I 20·· vormig. De dispersiecurve. drukt, de mate van optische fas evers chuiving ; .uit.die een- golf van een bepaalde frequentie zal ondervinden als gevolg van. de aanwezigheid, van een verst erkingsmedium. Zoals in figuur 8B is: |; ’~ · | yet. an additional source that provides a small contribution or a small deviation -./that- must be compensated / if the laser gyroscope is very close together. // · /// · _;. 1 ;,;, ·; '. accurate working system, must be applied .., This remaining: devi • 1: 5:. deviation is the result: of dispersion,; that is to say that. a frequency is applied depending on the refractive index, which interacts with the gain of the medium. For a He-Nè gain medium, • "·" - " -'- 'the reinforcement line has about a gaussich. course. ,, if. due to the Doppler increase. The disperse curve can be. described as. sickle-shaped I 20 ··. The dispersion curve. presses, the degree of optical phase shifting; .from which will experience a single wave of a certain frequency due to. the presence of an amplification medium. As is in figure 8B

aangegeven,, ondervinden frequenties beneden de centrale frequentie fQindicated, frequencies are below the central frequency fQ

1 een faseverschil!ving tegengesteld aan. dé. frequenties gelegen boven de 25 centrale frequentie f , met' als resultaat, dat alle. modi. in. de richting , van de centrale lijn worden verschoven... Dit; is het zogenaamde meetrek- . effect. Aangezien.de dispersie-curve niet lineair, is, .zullen de vier mo-· di van een differentxeel-gyroscoop werkzaam zijn, op punten met ver- schillende dispersie-grootheden.en dienovereenkomstig, zie figuur 8b, 30 verschillende fase-versehuivingsgrootheden'hebben. § is. .da faseverschui- - 1 ving, die overeenkomt met f^; is de faseverschuiving die correspondeert met fg, 3^ is de faseverschuiving die correspondeert met terwijl 3^ de faseverschuiving is die correspondeert met f^. Indien het verschil (®2 - $^) in grootte verschilt van het verschil - 3g)', zal 35 in de rustpositie een niet-nul verschil uitgangssignaal, zijn, wat afhangt van de vorm van de dispersiecurve, die op zich weer een functie 8104726 7 -.- · · * . * *Λ» ^ ΐ. ' , r -* ' ' ·.[·! · :-¾¾ /, ·γ ,;‘;V/ '/: .„/'’ - ..;·· ’ J.1 a phase difference started opposite. the. frequencies above 25 central frequency f, with 'as a result that all. modes. in. the direction, of the central line be shifted ... This; is the so-called measuring pull. effect. Since the dispersion curve is not linear, the four modes of a differentialx gyroscope will operate at points with different dispersion magnitudes and accordingly, see Figure 8b, 30 different phase shift magnitudes. to have. § is. .da phase shift - 1 corresponding to f ^; is the phase shift corresponding to fg, 3 ^ is the phase shift corresponding to while 3 ^ is the phase shift corresponding to f ^. If the difference (®2 - $ ^) differs in size from the difference - 3g), in the rest position 35 will be a non-zero difference output signal, depending on the shape of the dispersion curve, which in itself is a function 8104726 7 -.- · · *. * * Λ »^ ΐ. ', r - *' '·. [·! ·: -¾¾ /, · γ,; "; V / '/:." / "" - ..; ·· "J.

. f : is van vele elementen, ‘bijvoorbeeld de temperatuur, versterking en ! ; druk. Wanneer een van deze elementen verandert', zal deze verandering - · * resulteren in een verschuiving van de vier modi in de dispersiecurve, | ...die» als gevolg van zijn niet lineaire natuur, een verandering te-, ·| · 5 .: weeghrengt in het versehil-uitgangssignaal·. De gyroscoop zal derhalve -ï- i een afwijking vertonen in zijn uitgangsfrequentie,. die varieert overeen- · !. ...j.kenistig een aantal factoren.. f: is of many elements, "for example the temperature, gain and! ; pressure. When either of these elements changes, this change - * will result in a shift of the four modes in the dispersion curve, | ... which »as a result of its nonlinear nature, a change te-, · | · 5: Weighs in the difference output signal. The gyroscope will therefore have a deviation in its output frequency. it varies according to! ... j. know a number of factors.

) ί. ' In het gyrosysteem volgens· de uitvinding wordt, om de I { . ï- *' . t ---:- . - . ; -afwijking te elimineren, als gevolg van de dispersie van. het versterkings- “ r ;j .1 10: medium, het Zeeman-effeet toegepast. Het Zeeman-effect voorziet in het- ' ' . . '-.scheiden van de spectrale lijnen van het lasergas in twee of meer com— '-4 L-pcoeaten. Deze frequentieseheiding resulteert in een scheiding van de ·.' versterkingskromme en .zijn-· corresponderende dispersiekremme. Het fysisch ' mechanisme is het quantum mechanisch fenomeen waarin, een magnetisch 1 ( 15; veld de atoomenergieniveaus splitst in verschillende toestanden met ver-: ? ; schillende energies en die samenwerken met golven van vooraf bepaalde -J circulaire polarisatie-toestanden. Dit is in. figuur 9 aangegeven' waar— - . i bij aan de linkerzijde van het energiediagram een typische energie— . ί toestaiidniveau-is aangegeven in afwezigheid van een magnetisch veld.) ί. In the gyro system according to the invention, every 1. ï- * '. t ---: -. -. ; eliminate deviation, due to the dispersion of. the amplification medium, the Zeeman effect applied. The Zeeman effect provides for the- ''. . - separating the spectral lines of the laser gas into two or more com- 4 L-PCBs. This frequency division results in a separation of the. gain curve and its corresponding dispersion curve. The physical mechanism is the quantum mechanical phenomenon in which, a magnetic 1 (15; field splits the atomic energy levels into different states of different energies and interacts with waves of predetermined circular polarization states. This is in Figure 9 is indicated where - on the left side of the energy diagram a typical energy level is indicated in the absence of a magnetic field.

; 20. In dit geval is de stralingsfrequentie f^= (E^ — E^)/h, waarbij I en E^ twee energieniveaus- zijn, en h de constante van Planck is. De rechterzijde van het diagram geeft aan hoe - de energieniveaus zijn gesplitst in aanwezigheid- van een magnetisch veld. De lijnen 2k2 tonen de energie-overgangen die corresponderen met Am- — + 1, wat aanleiding geeft . 25 tot een stel stralende frequenties, bijvoorbeeld de centrale frequentie voor de afgescheiden dispersielijn 260, f+=f^-gBH/h. De lijnen 2hk to- nen de energieniveauovergangen die corresponderen met Am=-1, wat aanleiding geeft tot het andere 'stel van de stralingsfrequenties,‘ bijvoorbeeld de centrale-frequentie voor de afgescheiden dispersielijn 250, 30 f_=fQ+gBff/h, waarbij g =- G verhouding of gyromagnetische verhouding van lende, B = Bohr-magnetron, en h de constante van Planck is. De vier circulerende. modi hebben verschillende waarden voor de verandering m van het magnetisch quantum getal m van het neon.atoom, als volgt: 8104726 Λ '' : · I' ^ ·-'· . γ" ν· :20:'Α -· - '. ν ·', ί; I · Vorm No. -Richting . Polarisatie Pelt am.; 20. In this case, the radiation frequency is f ^ = (E ^ - E ^) / h, where I and E ^ are two energy levels, and h is Planck's constant. The right side of the diagram shows how - the energy levels are split in the presence of a magnetic field. The lines 2k2 show the energy transitions corresponding to Am- - + 1, which gives rise. 25 to a set of radiating frequencies, for example, the center frequency for the separated dispersion line 260, f + = f ^ -gBH / h. The lines 2hk show the energy level transitions corresponding to Am = -1, giving rise to the other "set of radiation frequencies," for example, the center frequency for the separated dispersion line 250, 30 f_ = fQ + gBff / h, where g = - G ratio or gyromagnetic ratio of loin, B = Bohr microwave, and h is Planck's constant. The four circulating. modes have different values for the change m of the magnetic quantum number m of the neon atom, as follows: 8104726 Λ '': · I '^ · -' ·. γ "ν ·: 20: 'Α - · -'. ν · ', ί; I · Form No. -Direction. Polarization Pelt am.

Γ 1 · ·’’ 1 ’’-r -rechts draaiend LCF *1 ' · *- • ; ! · r · ·- - · · · , I ! '2.. links draaiend -LCP -1 T --3.. - links draaiend. RCP- - . +1 · | - > - - r- - .· 1 · · "1" - right-turning LCF * 1 "· * - •; ! · R · · - - · · ·, I! '2 .. turning left -LCP -1 T --3 .. - turning left. RCP- -. +1 · | -> - - r- -.

5: . ‘ ^ ... rechts.-draaiend RCP ‘ - - -1 ' · .5:. "^ ... right. -Running RCP" - - -1 "·.

j - ·.... ,·. ... ··;:··;..... _..· ........ . .. ' - ..j - · ...., ·. ... ··;: ··; ..... _ .. · ......... .. '- ..

- --1. .Het Zeeman-effect is zowel afhankelijk- van de polari-·’' .;·I -. ί satiè als .van de richting. De reden hiervoor is.dat de draaiïngsrich- de elêetrisch .'.veldvector van; de lichtgolf, genieten over het . ; ' ·' niagnetische veld», .samenwerkt metrde-spin van. de electronen waarvan de ’ "1 ·- --.j lOr energieniveaus-door het.veld zijn.'gescheiden. Een van de resulterende ... . ·- Γdispersieiijnen werkt·'^ samen met. een RCP golf, die loopt in - ' r. ’' een; richting'parallel aan. de richting ,van het magnetische veld» en met t een LCP golf die.loopt. i'h..een.tegengestelde richting, dat wil zeggen te-gCTgesteld. é^- de richting:·van het magnetische veld, terwijl de andere -" . dispersielijn samenwerkt' met een RCP golf die loopt in een richting: K . i tegengesteld aan.de magnetische veldvector, en met een LCP golf die .. :;· -loopt'· in dë "richting in. dezelfde richting als 'het magnetische veld. . j . ' - '··]'’ · v ; \ v ;Aangezien de waarden van Am. corresponderen met ver- ’ " .-.f. : . schillende atoomovergangen, worden deze overgangen,gescheiden door een ; 20’" grootheid gelijk, aan 2gBH/h een en ander met behulp van het Zeeman-' -.· effect. In figuur- 8C is een diagram van de gescheiden dispersiekrommen -weergegeven, 'alsmede de. corresponderende faseverschuivingen van de vier modi van de gyroscoop. Indien het magnetische veld H zodanig is dat - de /\* m - Hrl lijn een kleinere frequentie heeft dan de Am=-1 lijn door ’ 25' een grootheid 280» gelijk aan (f^-f^), zijn de lijnen 270 en 272 even ! ' ;. hoog, dat wil zeggen dat de mate 'van faseverschuiving, verkregen.door ί f ^ en fg gelijk zalvzijn. Op overeenkomstige wijze zullen de lijnen : 2jk en 276 dezelfde hoogte hebben, met als gevolg dat de frequenties f^ en. f^ eenzelfde mate van faseverschuiving hehhen.. Het is derhalve in te 30 zien dat de afwijking van de .vier frequenties in de dispersie-kromme, of. dat de dispersiekromme verandert- als gevolg van bijvoorbeeld temperatuur, de dispersie van de modusll altijd gelijk is aan dat van de modus . . 2, en dat de modus 3 altijd overeenkomstig gelijk is aan dat van de modus l·. Wanneer derhalve de externe condities kleine veranderingen in de 35 werkfrequenties teweegbrengen» zal de netto frequentie in een verschil-uitgangssignaal dezelfde blijven. Om de.dispersie-afwijking op te hef- .........8 1 0 4 7 2 6 -..... — ' ί-!- --~——---“ ~-- : " ' —I' * i ; fen, moet het magnetische veld voor het Zeeman-effeet voldoen aan de ' volgende uitdrukking: Faraday voorspanning = 2gBH/H=(3.β^ΜΗζ/Gauss )ïï. ï - Dit resulteert in een gyrosysteem dat geschikt is een stabiliteit tot • stand te "brengen van de uitgangsfrequentie in de orde van grootte die Γ 5 \ veel kleiner is dan T Hz. · . | f , : - ‘ 7 In de figuren’ 1 tot en met k is aangegeven dat in de ^ * '*··.· *" . * . .- - 1. .The Zeeman effect depends both on the polar- · ’'.; - I -. ί satiè as .of the direction. The reason for this is that the rotational direction is electric. the light wave, enjoy over it. ; "Magnetic field",. Interacts with the spin of. the electrons whose '1 - -. j lOr energy levels - are separated by the field. One of the resulting ... dispersion lines interacts with an RCP wave, which runs in - one direction in parallel to the direction of the magnetic field and with an LCP wave running in an opposite direction, that is to say set. - the direction: · of the magnetic field, while the other - ". dispersion line cooperates' with an RCP wave that runs in a direction: K. Opposite of the magnetic field vector, and with an LCP wave that runs in the "same direction as" the magnetic field. j. "-" ··] "" v Since the values of Am. correspond to different "f. :. different atomic transitions, these transitions are separated by one; 20 "" quantity equal to 2gBH / h using the Zeeman "effect. Figure 8C shows a diagram of the separated dispersion curves, as well as the corresponding phase shifts of the four modes. the gyroscope If the magnetic field H is such that - the / \ * m - Hrl line has a smaller frequency than the Am = -1 line through '25', a magnitude 280 »equal to (f ^ -f ^), lines 270 and 272 are equally high, that is to say that the degree of phase shift obtained by f and fg will be equal. Similarly, lines 2 and 276 will have the same height, resulting in that the frequencies f ^ and f ^ have the same degree of phase shift. It can therefore be seen that the deviation of the four frequencies in the dispersion curve, or that the dispersion curve changes due to, for example, temperature, the dispersion of mode III is always equal to that of mode 2, and mode 3 always corresponds equal to that of the mode l ·. Therefore, if the external conditions cause small changes in the operating frequencies, the net frequency in a difference output signal will remain the same. To overcome the dispersion deviation- ......... 8 1 0 4 7 2 6 -..... - 'ί -! - - ~ ——--- “~ - : "" —I "* i; fen, the magnetic field for the Zeeman effet must satisfy the following expression: Faraday bias = 2gBH / H = (3.β ^ ΜΗζ / Gauss) ïï. Ï - This results in a gyro system capable of establishing a stability of the output frequency on the order of magnitude Γ 5 \ much smaller than T Hz. ·. | f,: - "7 In figures" 1 to k it is indicated that in the ^ * "* ··. · *". *..

. . . ' I ; 'voörkeursuitvoeringsvorm het magnetische veld, noodzakelijk om het - Zeeman-effeet tot stand te brengen, dat vil zeggen het scheiden van de . „ dispersie-curve, vordt verkregen met behulp van spoelen, die rond de .... . . I; In a preferred embodiment, the magnetic field necessary to produce the Zeeman effect, that is to say separating the. "Dispersion curve, is obtained with the help of coils, which are around ...

- j. tOi. doorgang zijn aangebracht, in welke doorgangen het lasermedium aanvezig ' * ;· is.' Ten' behoeve - van de spoelen zijn in het gyrohlok 102 een aantal door- ' ; gangen 200, 210, 220 en 230.geboord. Teneinde de Zeeman-scheiding door ' ‘ Γ. het las er systeem van de gyrobaaa tot stand te-brengen zijn aan een zij-:-de van de kathode 22 de spoelen 202 en 212 aangebracht, terwijl aan - . * 15 se andere zijde van de kathode de spoelen 222 en 232 zijn aangebracht.- j. toi. passage, in which passages the laser medium is "*; ·." For the purpose of the coils, a number of through-holes are present in the gyrohlok 102; corridors 200, 210, 220 and 230. In order to separate the Zeeman by "‘ ". When the gyrobaaa system is to be established, coils 202 and 212 are arranged on one side of the cathode 22, and on the other side of the cathode 22. On the other side of the cathode, coils 222 and 232 are provided.

;.· Om een meer uniform magnetisch veld voor het lasergas tot stand te /' . - brengen zijn vier stellen spoelen toegepast, alhoevel ook een andere f ^ opstelling verkregen kan vorden, als deze maar een component oplevert ^ voor het magnetische veld .aan het lasergas. De spoelen 202, 212, 222 en 20 232 zijn. rond de doorgang 108 aangebracht. Bij voorkeur vorden de vier spoelen bestuurd door een enkele stroombron, teneinde een magnetisch veld met een zodanige grootte en polariteit in de doorgangen op te wekken, dat een scheiding van de dispersiecurves kan worden, verkregen die in grootte gelijk zijn aan de scheiding van de frequentie, van de Faraday 25 voorspanning, opgewekt door de Faraday rotator 156 en in de richting waarbij de gevoeligheid-van. de golven tot het versterkingsmedium wordt *· opgeheven.To create a more uniform magnetic field for the laser gas. In addition, four sets of coils have been used, although a different arrangement can also be obtained, if it yields only one component for the magnetic field on the laser gas. The coils 202, 212, 222 and 20 are 232. arranged around passage 108. Preferably, the four coils are controlled by a single current source to generate a magnetic field of the magnitude and polarity in the passages such that a separation of the dispersion curves equal in magnitude to the frequency separation can be obtained , of the Faraday 25 bias voltage, generated by the Faraday rotator 156 and in the direction of the sensitivity of. the waves until the gain medium is * removed.

Het is gewenst de grootte van het magnetische veld, dat wordt opgewekt voor de Zeeman-scheiding met betrekking tot de mate 30 van de Faraday voorspanning, geleverd door de Faraday rotator, wordt bestuurd.Desirably, the magnitude of the magnetic field generated for the Zeeman separation with respect to the degree of the Faraday bias supplied by the Faraday rotator is controlled.

Zoals in figuur 1 is aangegeven onderstemt de optische uitgangsconstructie 1¾¾ de dioden 1^5 en 1k6. De constructie 1Uh- scheidt het LCP links-draaiende frequentiepaar van het RCP lihks-draaiende fre-35 q.uentiepaar met eik paar dat wordt gedetecteerd door een afzonderlijke diode. Bijvoorbeeld vordt de diode 1^5 benut voor het opwekken van een 8104726 .......As shown in Figure 1, the optical output structure 1¾¾ suppresses diodes 1 ^ 5 and 1k6. The construction 1Uh- separates the LCP left-spinning frequency pair from the RCP left-spinning fre-35 frequency pair with each pair detected by a separate diode. For example, the diode 1 ^ 5 is used to generate an 8104726 .......

V' ' - * ^ - -5 . . ;_·.·· - .. - _ ‘ · ' . . - - . - ’ ‘ ' - V · ; - ‘ - ' . ^ \ . .. ' · - ' -'γ— -=-----—-—r- -v _ ; : 1 —-— — : :--: ' 'j ' ' '·· · · . .. ·;·····'- * · . . . . ·. > - - · ·' I " - ./-r. \ · '· · 22 ' ;· ..... : V "" ' / !ΐ·; Λ rr 'V \v ' ‘ , i . | signaal dat correspondeert met f., zijnde het'frequentieverschil ! -1. van het eerste frequentiepaar, terwijl de diode 1 h6 bestemd is voor het j ^ opwekken, van een signaal dat correspondeert met f^, zijnde het fre- ' 1 .,quent ie ver schil (f^-f^) · van het .tweede frequentiepaar.' De uitgangssig-.. i nalen van de dioden 1^5 en 1½ worden toegevoerd, aan de dispersie-t L; "· regeiinrichting'300. In de rusttoestand corresponderen elk u ·; verschil met de Faraday voorspanning.'Tijdens rotatie neemt een van de , ,- i ,Λ';-twee verschilfrequenties toe terwijl de andere afheemt, waarbij de mate v.lyen-^yeranderingsrichting'afhankelijk is van de richting en rotatiesnel-.V '' - * ^ - -5. . ; _ ·. ·· - .. - _ "". . - -. - "" - V ·; - "-". ^ \. .. '· -' -'γ— - = -----—-— r- -v _; : 1 —-— -:: -: '' j '' '·· · ·. .. ·; ····· '- * ·. . . . ·. > - - · · 'I "- ./-r. \ ·' · · 22 '; · .....: V" "' /! Ϊ́ ·; Λ rr 'V \ v' ', i. | signal corresponding to f, being the frequency difference of the first frequency pair, while the diode 1 h6 is for generating a signal corresponding to f, being the frequency 1, quent ie difference (f ^ -f ^) · of the second frequency pair. " The output signals of diodes 1-5 and 1½ are applied to the dispersion regulator 300. In the idle state, each u ·; difference with the Faraday bias. "During rotation, one of the two increases in difference frequencies while the other decreases, the degree of direction change depending on the direction and rotational speed.

- 'j tO;: heid. De regeiinrichting 300’.bezit.conventionele electronische ketens, \ ; : ‘j teneinde een signaal. te vormen dat. een maat is voor het 'gemiddelde van ·*· i« ;,:·;ίν· dê,1^e<£requentie‘»érsdiill«i'> en'het. meet derhalve de-Faraday voor- .- 't to; nity. The control device 300 "is.conventional electronic chains, \; : "J in order to get a signal. to form that. is a measure of the 'average of *, i';,:;; ίν · dê, 1 ^ e <£ requency "érsdiill" i "> and" it. therefore measure the Faraday for.

... * - ; spanning, zelfs tijdens .rotatie. ^Andere ketens' in de regeiinrichting 300 : -leveren een stroombaan de spoelen 202, 212, 222 en 232-als functie van .-· 15Γ...dit. Faraday voorspanningssignaal,. teneinde 'in de doorgang 108 een mag— : L . ‘ netisch veld. op te wekken om de. dispersiecurve te splitsen' met een be— ··.“;··{· . | ;:drag,. gelijk’aan de frequenties cheiding verkregen.' door de. Daraday voor-- X spanning·.. Set magnetisch, veld,noodzakelijk voor de egalisatie van de . ; /* '7·.'!-·:dispersie, wordt gegeven, door H=Faraday voorspanning/2gBh = (Faraday voor- * • '· : 2Q; spanning in Hz)/(3.6U x 10^)0e,. waarbij de stroom, die nodig is om dit 7 ' vj- magnetisch veld op te wekken,, zoals bekend, afhangt van het aantal wikkelingen van de spoelen.... * -; tension even during rotation. Other circuits in the regulator 300 supply a current path to the coils 202, 212, 222, and 232 as a function of this. Faraday bias signal ,. in order to allow a magnitude in passage 108. "Physical field. to wake up to the. split dispersion curve "with a— ··."; ·· {·. | ;: drag ,. equal to the frequencies obtained separation. " by the. Daraday for-- X voltage · .. Set magnetic, field, necessary for the equalization of the. ; / * '7 ·.'! - ·: dispersion, is given, by H = Faraday bias / 2gBh = (Faraday for * • '·: 2Q; voltage in Hz) / (3.6U x 10 ^) 0e ,. the current required to generate this 7 'vj magnetic field, as known, depends on the number of windings of the coils.

Men heeft gevonden.dat de Faraday rotator volgens de uitvinding een Faraday voorspanning opwekt met een karakteristiek die . 25 omgekeerd evenredig is aan de temperatuur. Via de regeiinrichting 300, die het magnetische veld voor de Zeeman-scheiding opwekt als een functie : van- de gemeten Faraday voorspanning en dus van de dispersie, wordt de egalisatie onafhankelijk gemaakt van de temperatuurafhankelijkheid . van de Faraday voorspanning. De regeiinrichting 300 wekt een stroom op • 3Q- waarvan de amplitude een functie .is van een signaal, dat. correspondeert met de gemeten Faraday voorspanning, een en ander met behulp van proportionele constanten die een bijdrage leveren met betrekking tot het magnetische veld, waarvan de polariteit afhangt van de wikkelingszin van de spoel, en met betrekking tot de Faraday voorspanning en het aantal 35: wikkelingen van- de spoelwindingen. Een meer gedetailleerde beschrijving van de regeiinrichting 300 is niet noodzakelijk aangezien het ont- i 8 1 0 4 72 6 ................. 7 • : i ' .It has been found that the Faraday rotator according to the invention generates a Faraday bias with a characteristic. 25 is inversely proportional to the temperature. Via the regulator 300, which generates the magnetic field for the Zeeman separation as a function of the measured Faraday bias and thus of the dispersion, the equalization is made independent of the temperature dependence. of the Faraday bias. The controller 300 generates a current, the amplitude of which is a function of a signal. corresponds to the measured Faraday bias, all this using proportional constants contributing to the magnetic field, the polarity of which depends on the winding sense of the coil, and with respect to the Faraday bias and the number of 35 turns of the coil windings. A more detailed description of the regulating device 300 is not necessary since it is i 8 1 0 4 72 6 ................. 7 •: i '.

: : ' --.' . . . . " .. . . : . ' - m * : · - . / · · 23 · - -werp van de regelmeten' op zicB. teleend is. .:: '-.' . . . . ".....:. '- m *: · -. / · · 23 · - object of the line' on zicB.

1 . ' Zonder' Buiten' Bet kader, van de uitvinding te geraken | zijn diverse modificaties mogelijk.." * ''' - · " * t ’ ‘ : i ' ' - V- . - . · - - j . ' t . . Λ ·. · -V." - -.··,·.· - . ---.- ··- . - · ... ·· · ' -· ·· f --· «1. "Getting Out of the Invention" Without "Outside" various modifications are possible .. "*" "" - · "* t": i "" - V-. -. - - j. It. . Λ ·. · -V. "- -. ··, ·. · -. ---.- ·· -. - · ... ·· · '- · ·· f - ·«

8104726 7T8104726 7T

Claims

3. Device as claimed in claim 2, characterized in that the polarization-dependent means are provided with a non-planar resonator and wherein the direction-dependent means are provided. of refractive index agents, the direction-independent component of which is isotropic. k + Device according to claim 3, characterized in that the direction-dependent means have a scattering characteristic which is substantially independent of the temperature in the active temperature range.

5. Device as claimed in claim 4, characterized in that the direction-dependent means are provided with a plate of isotropic material which is suitable for generating a direction-dependent rotation in the electromagnetic field of the waves in presence of a magnetic field.

6. Device according to claim 5, characterized in that the plate has a thickness which is substantially smaller than the diameter ..... 8 1 0 4 72 6 • V *. 1. "Γ '-." * 25. . . I "-" 'ν. * * Of the "beam formed by the waves. ; The device according to claim 5S, characterized in that the plate has a thickness which results in a variation of the thickness. which is essentially. is less than one wavelength of the waves during normal operation. ; 8.. Device according to claim 5, characterized in that. the magnetic field in front of it. generating a xdehtings dependent "rotation is located in the area immediately adjacent to the plate. • 1 9 ·. \; . Device according to claim 8, characterized in that. The non-planar resonator is provided with means for removing contaminant particles in the area of the electrodes, using the electrodes to generate electricity. . . "A gain medium" to generate the electromagnetic wave. 10. Device as claimed in claim 2, characterized in that the phase shift compensating means are provided with means. for supplying a magnetic field parallel to the axis; of the amplification medium, the magnetic field having a magnitude and. has polarity for essentially supplying. the same degree of the. phase shift induced by the gain medium on the left-turning rotary waves of each of the pairs.

11. Apparatus characterized by means for providing a closed non-planar orbit for propagation of the circularly polarized electromagnetic waves, these means also effecting a separation in the frequency in waves of the opposite polarized direction, wherein in said a gain medium is provided with gain and dispersion characteristics that vary non-linearly as a function of frequency; by non-depolarizing means for providing direction-dependent phase shift with respect to the circularly polarized waves resulting in a frequency separation between the left-turning running waves of each polarized direction, and by means for compensating for uneven gain medium dispersion of the counterclockwise rotating waves.

12. Device according to claim 11, characterized in that the means for obtaining the non-planar orbit are provided with means for limiting the angle of incidence between adjacent 8104726. . 2β .. ·. .:,; Γ track segments. - it. "" · ". ; j ·; 13. Device as claimed in claim 12, characterized by means for removing the scattering particles from the web. * i Γ 1k. Device according to claim 13, characterized in that. ; ·> I- the means to remove. the "scattering particles include a shot" in. the area of. the electrodes, whereby the electrodes are used. electrically energizing the gain medium to the end. to generate the electromagnetic waves. . , · ·. ·: '. . \; - / (-.5.:15. /. Device according to claim 11, characterized in that: /: V: r'1.Q'f; the direction-dependent non-depolarizing means are provided '/ of a plate of isotropic material with a non-zero-Verdet con - '/. • X //. constant, as well as means for providing a .magnetic field in the'.; / · ..; ..// plate. '· -. / / "i" "/" / ...; /: / "... - · ;. /: / ·' ./· ·, /!! 16." Device according to claim 15, characterized in that ^ ~ · ': -1.15' 'the direction-dependent non-depolarizing means are provided / with means for absorbing the electromagnetic waves at -Ί / {- /. ~ (/ On both sides of the plate, the plate is placed. "" The "reflected" waves are directed towards the absorbers. * 1 TV device according to claim 16y, characterized in that The sheet and absorbents are held in place by elastic means against a frame having low thermal ex- tralities. pansie.

18. Device according to claim. 15, with it. characteristic, that. . the means for generating. a. magnetic field in the plate. 25. are off. two magnets, the corresponding poles of which are connected to each other and placed near the. isotropic plate. Device according to claim 11, characterized in that the dispersion compensating means comprises means for providing a component of the magnetic field in the amplification medium along its longitudinal axis, wherein the magnetic field components have such magnitude that they have a frequency separation. amplification and dispersion characteristics can establish which frequency separation is equal to the frequency separation between the counterclockwise rotating waves due to the direction-dependent non-depolarizing. means, and where it is magnetic. _______ field component has a polarity to provide substantially 8104726 -; . "2T · *." V / equal magnitudes of the strengthening medium dispersion to the left-turning running waves. ... "20. Device according to claim 18, characterized in that; the means for generating the magnetic field vary the magnetic field as a function of the mean value of the frequency separation of the counterclockwise rotating waves due to the. direction-dependent, non-depolarizing means., 21. - - Device according to claim 20, characterized in that * {'* ... -' · · -. The magnetic field generating means "consists of at least one coil around a portion of the cock which includes the gain medium, which provides means for measuring the magnitude of the frequency separation generated in the left-rotating running waves from the direction-dependent non-depolarizing means, and providing means for generating a current in the coil which current is proportional to the mean value of frequency separation. "" "\ v.;" * -;. "" · "r; · '. 22. Device according to claim 21, characterized in that "*". - * _ '' '- - * · - # -. * "V. ; the means for generating the magnetic field "consists of a number of coils placed over the portion of the" path comprising the active portion of the gain medium. ". 23. Device characterized by a supporting casing; by means for generating a Faraday rotation, said means being placed in the can shell; by means for absorbing the electric waves, which means are placed on at least one. At least one side of the Faraday rotation means, to cause a significant portion of the waves to pass through the rotation means, and the rotation means further serving to direct each reflected portion of the waves toward the absorbent resources. 30 2h. Device according to claim 23, characterized in that the casing consists of a material with a low thermal expansion provided with a number of plugs, and wherein the rotating means and the absorbing means are held in place by means of elastic means against these plugs. 8104726 ----------