NO164440B - Dielektrisk speil/reflektor. - Google Patents
Dielektrisk speil/reflektor. Download PDFInfo
- Publication number
- NO164440B NO164440B NO821656A NO821656A NO164440B NO 164440 B NO164440 B NO 164440B NO 821656 A NO821656 A NO 821656A NO 821656 A NO821656 A NO 821656A NO 164440 B NO164440 B NO 164440B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- waves
- stated
- dielectric
- reflector
- dielectric device
- Prior art date
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 9
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 6
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 5
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims description 4
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 21
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 9
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 8
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 3
- 241000931526 Acer campestre Species 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 2
- CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N helium neon Chemical compound [He].[Ne] CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002789 length control Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 239000006095 Cer-Vit Substances 0.000 description 1
- GKAOGPIIYCISHV-IGMARMGPSA-N Neon-20 Chemical compound [20Ne] GKAOGPIIYCISHV-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006094 Zerodur Substances 0.000 description 1
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000006112 glass ceramic composition Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- GKAOGPIIYCISHV-NJFSPNSNSA-N neon-22 Chemical compound [22Ne] GKAOGPIIYCISHV-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/08059—Constructional details of the reflector, e.g. shape
- H01S3/08068—Holes; Stepped surface; Special cross-section
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
- G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
- G01C19/66—Ring laser gyrometers
- G01C19/667—Ring laser gyrometers using a multioscillator ring laser
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Lasers (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Description
Oppfinnelsen vedrører en dielektrisk speil/reflektor med en flate for dirigering av elektromagnetiske bølger i ringresonatorer, lasergyroskoper og andre typer innretninger til frembringelse og føring av elektromagnetiske bølger i lukkede baner og forsterkningsmedier.
Et av de mest bemerkelsesverdige ringlasergyroskop som ennu er frembragt, omfatter fire bølger anbragt i to par, og slik at de forplanter seg i innbyrdes motsatte retninger. Slike systemer er nærmere beskrevet i TJS-PS 3.741.657, 3.854.819 og 4.006.989. I slike lasersystemer benyttes det sirkulær polarisasjon for hver av de fire bølger. Paret av bølger eller stråler som forplanter seg i urviserretningen omfatter både sirkulært venstrepolariserte bølger (LCP) og sirkulært høyrepolariserte bølger (RCP), noe som også er tilfellet med de bølger som forplanter seg mot urviserretningen. Firefre-kvens- eller mangefrekvens ringlasergyroskopet byr på en avhjelpning av frekvenslåseproblemet som er tilstede i alle konvensjonelle tofrekvenslasergyroskoper. Dette frekvens-låsefenomen forekommer når to vandrende bølger forplanter seg i motsatte retninger i et. résonanshulrom med nesten like frekvenser, idet bølgefrekvensene trekkes mot hverandre og fører til en stående bølge ved en enkel frekvens. Hvis frekvensene for de motsatt roterende bølger imidlertid er tilstrekkelig forskjellig, vil denne frekvensforskyvning ikke finne sted. Firefrekvensløsningen kan beskrives som to innbyrdes uavhengige lasergyroskoper som arbeider i et enkelt stabilt resonatorhulrom, og som deler en felles optisk bane, men som statisk er innbyrdes motsatt forspent ved hjelp av et felles passivt forspenningselement. Forspenningsbidraget vil bli eliminert ved differansedannelse mellom de to gyroers utgangssignaler, mens alle rotasjonsfrembragte signaler vil bli addert, slik at vanlige problemer med drift av forspenning unngås, samtidig med at det oppnås en fordobling av følsomheten i forhold til et enkelt gyroskop med to frekvenser. Da forspenningen ikke behøver å skjelve, vil gyroen aldri passere tilstander der det er fare for; sam-menlåsning av signalene. Det forekommer derfor ingen skjelvinduserte feil som kan begrense instrumentets yteevne. Fire-frekvensgyroskopet er derfor i seg selv et instrument med lavt støynivå og er like godt egnet for anvendelser der det kreves en hurtig oppdatering av posisjonen eller kreves en høy oppløsningsevne.
De fire forskjellige frekvenser frembringes normalt ved hjelp av to forskjellige optiske virkninger. For det første kan det anvendes en krystallpolarisasjonsrotator til frembringelse av en retningsuavhengig polarisasjon som fører til at resonansbølgene blir sirkulært polarisert i to retninger. Polarisasjonsrotasjonen skyldes at det roterende mediums brytningsindeks er noe forskjellig for henholdsvis RCP og LCP bølger. Alternativt kan det benyttes en ikke-plan ringvei som har en iboende evne til bare å understøtte sirkulært polariserte bølger. En ikke-plan resonator for elektromagnetiske bølger er nærmere beskrevet i US-PS 4.110.045. For det annet benyttes en Farady-rotator til frembringelse av en ikke-resiprok polarisasjonsrotasjon, idet det tilveiebringes en liten forskjell mellom brytningsindeks for bølger som forplanter seg i retning med urviseren (cw) og bølger som forplanter seg mot urviserretningen (ccw). Dette medfører at cw og ccw RCP av bølgene oscillerer ved noe forskjellige frekvenser, mens det samme gjør seg gjeldende for cw og ccw LCP bølgene som er oppdelt motsatt. Et lasergyroskop arbeider på denne måte med sirkulært høyrepolariserte bølger som er forspent i en rotasjonsretning, og med sirkulært venstrepolariserte bølger som er forspent i den motsatte retning, der forspenningen balanseres ved å trekke de to utgangssignaler fra hverandre.
I et ringlasergyroskops résonanshulrom finnes det et antall resonanssvingningstyper hvorav mange er uønsket og skal undertrykkes. Ved den kjente teknikk er undertrykkelse av uønskede svingningstyper frembragt ved å tildanne en smal spalte i gyro-blokk-hulrommet, fortrinnsvis overfor et sfærisk speil i et hulrom med tre speil. En annen løsning har vært å føre en kobberskive med et sentralt hull i et résonanshulrom som utgjør en del av en faraday-rotator. Endelig er det kjent å utnytte ufullkommenheter i reso-nanshulromsveggen, hvilke ufullkommenheter skyldes frem-stillingen av laser-gyroblokken. En vesentlig ulempe ved den kjente teknikk er at undertrykkelsen ikke har kunnet justeres slik at man ikke får en fininnstilling av den ferdige gyroblokk. Videre medfører en spredning av de bremsede lysbølger en økning av låsebåndet ved store vinkelrota-sjonshastigheter, samt en variasjon i gyroforspenningen. Disse variasjoner reduserer ringlasergyroskopets ytelse.
Formålet med oppfinnelsen er å komme fram til en anordning slik at man unngår de nevnte ulemper som er tilstede ved kjente anordninger.
I henhold til oppfinnelsen er dette oppnådd ved at en dielektrisk speil/reflektor med en flate for dirigering av elektromagnetiske bølger i ringresonatorer, lasergyroskoper og andre typer innretninger til frembringelse og føring av elektromagnetiske bølger i lukkede baner og forsterkningsmedier, er kjennetegnet ved at det til undertrykkelse av uønskede høyereordens resonanstyper eller til forandring av fase og amplitude har ett eller flere områder av flaten, beregnet til frembringelse av den nevnte undertrykkelse eller forandring.
Oppfinnelsen er videre kjennetegnet ved de i underkravene gjengitte trekk, og vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningene som gjengir noen utførel-sesformer, og der;
Fig. 1 viser et blokkdiagram for et ringlasergyroskopsystem der det i perspektiv sees en utførelsesform for gyroblokkene ifølge oppfinnelsen, fig. 2 er en grafisk fremstilling som viser forsterknings/ frekvenskarakteristikkene for det på fig. 1 viste ringlasergyroskopsystem, der de relative frekvenser for de fire bølger i systemet er gjengitt,
fig. 3A viser, sett forfra, en reflektor som et eksempel ifølge oppfinnelsen på et fasefølsomt lysstopp, sett fra den innvendige side av den lukkede bane fra fig. 1,
fig. 3B viser et snitt gjennom en reflektor som utgjør en utførelsesform for et faseavhengig lysstopp,
fig. 4A viser, sett forfra, en reflektor ifølge oppfinnelsen i form av et absorbsjonslysstopp sett fra den innvendige side av den lukkede bane på fig. 1,
fig. 4B viser et snitt gjennom en reflektor av absorpsjons-lysstopptypen,
fig. 5A er en grafisk fremstilling som viser Hermite-Gaussfunksjonen Uq(E), som representerer en endimensjonal tetthetsfordeling av grunnsvingningstypen,
fig. 5B er en Hermite-Gaussfunksjon U2(e). som representerer en endimensjonal tetthetsfordeling av en første svingningstype utenfor aksen,
fig. 5C er en Hermite-Gaussfunksjon ^(E) som representerer en endimensjonal tetthetsfordeling av den annen svingningstype utenfor aksen, og
fig. 5D er en Hermite-Gaussfunksjon ^(E) som representerer en endimensjonal tetthetsfordeling for en tredje svingningstype utenfor aksen.
På fig. 1 er det vist en ringlasergyroblokk 10. Inne i gyroblokken 10 finnes det et ikke-plant résonanshulrom 16 som utgjer en lukket bane for forplantning av elektromagnetiske bølger, og videre finnes det fire dielektriske speil eller reflektorer 13, 30, 32 og 38, som er innrettet til å lede bølgene rundt i den lukkede bane, samt et Faraday rotator-aggregat 28 som frembringer en ikke-resiprok rotasjon av de forplantende bølgers polarisasjon, og sluttelig finnes det anoder 14 og 36, en katode 34 og et laserforsterkningsmedium 39 som omfatter en helium-neongassblanding, der de to aktive isotoper er neon 20 og neon 22. Det gassformede forsterk-ningsmedlum 39 eksisteres elektrisk ved hjelp av ut-ladningsstrømmer som frembringes mellom anodene 14 og 36 og katoden 34, slik at gassen blir et lysstrålende la-serf orsterkningsmedium eller et plasma som opprettholder resonanslaserbølger i det optiske hulrom 16. Gyroblokken 10 er fortrinnsvis fremstilt av et materiale som har lav varmeutvidelseskoeffisient, så som glasskeramisk materialer, slik at virkningen fra temperaturforandringer vil være minst mulig på lasergyroskopsystemet. Et foretrukket kommersielt tilgjengelig materiale selges under navnet "Cer-Vit" materiale C-101 fra Owens-Illinois Company eller alternativt "Zerodur" fra Schott Optical Company.
Den ikke-plane ring har en iboende evne til bare å un-derstøtte sirkulært polariserte bølger, uten at det brukes en krystallrotator. Plasseringen av reflektorene 13, 20, 32 og 38 I ringbanen 16 medfører en faseforskyvning som endrer resonansfrekvensene for bølgene. Resultatet som er vist på fig. 2 er at de sirkulært venstrepolariserte bølger (fj og f2) vil ha en resonansfrekvens som er forskjellig fra resonansfrekvensen for sirkulært høyrepolariserte bølger (f3 og f4). Denne ikke-plane elektromagnetiske ringresonator er nærmere forklart i US-PS 4.110.045.
Reflektoren 13 er forbundet med et piezoelektrisk element 12 som er innrettet til å bevege reflektoren inn og ut og utgjør således en del av styresystemet for hulrommets banelengde. Reflektoren 30 benyttes utelukkende til refleksjon av de elektromagnetiske bølger i den lukkede laserbane. Foruten å reflektere de ønskede elektromagnetiske bølger i den lukkede laserbane 16, omfatter reflektoren 32 ifølge oppfinnelsen en lysstoppapparatur 33 som er innrettet til å undertrykke uønskede resonanssvingsningstyper i den lukkede bane. Reflektoren 38 er bare delvis reflekterende, slik at den tillater en liten del av bølgene som faller inn mot dens overflate å passere og bli satt sammen og behandlet til frembringelse av rotasjonslnformasjon.
Faraday-rotasjonsaggregatet 28 er vist i et av den ikke-plane ringlaserbanes 16 segmenter mellom reflektorene 30 og 32. Dette ikke-resiproke magnetoptiske organ frembringer en forspenning for bølgenes faseforsinkelse uansett hvilken sirkulære polarisasjon det er tale om, idet faseforsinkelsen er forskjellig for bølger med lik polarisasjon som forplanter seg henholdsvis i urviserretningen og mot urviserretningen. Kombinasjonen av reflektorene 13, 30, 32, 38 og Faraday-rotatoren 28 er innrettet slik at ringresonatoren un-derstøtter bølger som har de på fig. 2 viste svingnings-frekvenser. Det finnes imidlertid alternative midler til frembringelse av de samme resultater som oppnås ved hjelp av Faraday-rotatoren. Slike andre organer som utnytter Zeeman-effekten er beskrevet i US-PS 4.229.106.
Foton-absorpsjonsorganer 24 og 26 er anbragt for absorpsjon av reflekterte elektromagnetiske bølger fra Faraday-rotator-aggregatet 28.
Foruten ringlasergyroskopblokken 10, er det på fig. 1 vist forbindelser til tilhørende lasergyroskopelektronikk og-optikk. Høyspenningsforsyningen 50 frembringer en høy negativ spenning på katoden 34 og en høy positiv spenning på det piezoelektriske drivorgan 52. Elektronikk 54 for styring av utladningen, er innrettet til å regulere den elektriske strøm fra anodene til katodene, idet forskjellig gyroblokker kan kreve forskjellige verdier av katodestrøm, avhengig av de optiske tap i den bestemte gyroblokk.
Banelengdesystemet er en tilbakekoplet krets som er innrettet til å opprettholde en på forhånd bestemt optimal optisk veilengde i gyrohulrommet 16. Veilengdestyresystemet 58 har en detektorforforsterker 56, samt elektronikk for de piezoelektriske høyspenningsdrivorganer 52. Den optiske banelengde styres ved hjelp av en reflektor 13 som er anbragt på en piezoelektrisk transduktor PZT/12. Høyspenningsdriv-organet 52 styrer PZT 12 med en spenning som går fra null til 400 volt. Da det kan oppnås stabile arbeidspunkter ved bølgelengdeintervaller som er lik den halve laserbølgelengde, vil den svingningstype som nærmest svarer til sentrum av transduktorens dynamikkområde normalt bli valgt som et permanent arbeidsområde. Detektorforforsterkeren 56 skiller vekselstrømsignalene og likestrømsignalene som er mottatt fra utgangsoptikken 35. Likestrømsignalene benyttes til styring av banelengden. Vekselstrømsignalene er sinusbølger og representerer gyroutgangssignalet, og disse signaler sendes til en signalbehandlingsdel 60, der de omformes til to digitale pulsrekker (f^ - f 2 og f3 -f4), der det frembringes en puls for hver syklus innenfor den innkommende spen-ningsbølgeform. Banelengdestyresystemet er nærmere forklart i US-PS 4.108.553 og vil derfor ikke bli nærmere behandlet her.
Utgangsoptikken 35 tar ut en del av hver stråle som forplanter seg innenfor laserhulrommet til frembringelse av to utgangssignaler, f^ - f2 og f3 -f4, som hver representerer differansefrekvensen mellom bølgepar med lik sirkulær polarisasjon innenfor hulrommet, slik det er vist på fig. 2. Utgangsreflektoren 38 har et transmisjonsbelegg på den ene side og har et strålesplitterbelegg på den annen side. Begge belegg er av en standardtype med vekslende lag TuO£ og SiC^. Strålesplitterbelegget slipper gjennom halvdelen av den innfallende intensitet og reflekterer den annen halvdel-. Ved hjelp av et retroreflekterende prisme 37 heterodynkombineres de to stråler. Dette rettvinklede prisme er fremstilt av smeltet kvarts og har sølvbelagte, reflekterende overflater. Mellom sølvet og den smeltede kvarts finnes det et dielektrisk belegg for å oppnå minst mulig fasefeil ved reflek-sjonen. En kvartbølgeplate (ikke vist) etterfulgt av platepolarisatorer benyttes til å skille de fire frekvenser som er tilstede i hver stråle. Mellom de retroreflekterende prisme og kvartbølgeplaten finnes en kile (ikke vist) for å forhindre refleksjoner fra de innvendige overflater i å forplante seg tilbake inn i gyrohulrommet og blande seg med de motsatt roterende stråler.
Utgangsoptikken 35 er avsluttet med et fotodiodedekkglass (antirefleksbehandlet på den ene side) og et fotodiodehus (ikke vist). Mellom de forskjellige overflater benyttes det en optisk sement for å oppnå sammenklebning med minimale refleksjoner. Utgangsoptikken er nærmere beskrevet i US-PS
4.141.651.
På fig. 3A er det vist en reflektor 32 som tjener som fasefølsomt lysstopporgan, som omfatter et dielektrisk speil 31, der et bestemt areal av speilet er bestrålt ved hjelp av en elektronstråle fra et skanderende elektronmikroskop eller liknende instrument. Det elektronstrålebehandlede område 33 medfører en faseforskyvning og en liten ampiitudereduksjon for en del av en vandrende elektromagnetisk bølge, idet det elektronstrålebehandlede område 33 oppviser en forandring i brytningsindekset. Det dielektriske speil 31 er som vist på fig. 3B, fremstilt av lag av vekselvis siliciumdioksyd (SiOg) 62 og titandioksyd (TiOg) 64 på et smeltet sillciumdiok-sydsubtrat 66. Det behandlede område 33 strekker seg gjennom de fleste av lagene av vekslende S102 og TIOg. Dette fasefølsomme lysstopp medfører resonanstypediskriminering uten å påføre de mot urviserretningen roterende elektromagnetiske bølger noen målbar spredning. Lysstoppet medfører en liten reduksjon av de elektromagnetiske bølgers amplitude, men denne virkning er ikke i seg selv tilstrekkelig til å undertrykke uønskede svingningstyper. Da fasen for en liten brøkdel av de uønskede, mot urviserretningen roterende bølger (av høyordenstyper), imidlertid endres noe i den lukkede bane 16, skjer det et tilstrekkelig tap til at laservirkningen ikke oppstår.
Bestrålingen av en reflektor eller et dielektrisk speil 31 for å få til et behandlet område på ca. 4 mm lengde av 0,5 mm bredde med henblikk på å oppnå faseforskyvning av den elektromagnetiske bølge, frembringes ved hjelp av et elektronstråleinstrument, så som et skanderende elektronmikroskop (SEM) fra Cambridge Scientific Instrument Ltd., Cambridge, England, model S-4 Stereoscan med videofremviser (VPU). SEM-apparatet innstilles slik under elektronstråle-behandlingen:
Fremgangsmåten til behandling av et dielektrisk speil med SEM apparatet er slik: 1. Belegning av et dielektrisk speil med et lag på 500 Å av kobber for jordforbindelse. 2. Innstilling av SEM for vanlig undersøkelse med en helningsvinkel på null og med registrering av arbeids-avstandsavlesningen. 3. Innstilling av videofremviseren (VPU) og SEM til en rotasjonsvinkel på null med den arbeidsavstand som er bestemt
under trinn 2.
4. Plassering av det område av det dlelektrtske speil som ønskes behandlet under elektronstrålen.
5. Defokusering av elektronstrålen til en arbeidsavsats på
40 mm.
6. Innstilling av VPU til en rotasjonsvinkel på null ved en arbeidsavstand på 40 mm.
7. Innstilling av arbeidstilstanden til linjeskandering.
8. Belysning av det dielektriske speil med elektronstrålen i fire timer. 9. Kobberet fjernes fra det dielektriske spell ved hjelp av passende etsende midler, så som ammonlumpersulfat.
På fig. 5A-5D er det vist Hermite-Gaussfunksjoner som representerer den endimensjonale tetthetsfordeling av den fundamentale og de . høyreordensresonans-svingningstyper utenfor aksen. Tilstedeværelse av disse svingningstyper i en resonatoroppbygning, så som en confokal Fabry-Perot resonator eller en ringlaser-rersonator med sfæriske og flate reflektorer, som har lik størrelse og ref leksjonsevne, er demonstrert og beskrevet i detalj i artiklene "Resonant modes in a Maser Interferometer" av A.G. Fox og Tingye Li og "Confocal Multimode Resonator for Millimeter Through Optical Wavelength Masers" av G.D. Boyd og J.P. Gordon, Bell System Technical Journal, mars 1961, vol. 40, sidene 453-488 og sidene 489-508. En svingningstype kan defineres som en feltfordeling som gjentas med en viss rolig fordeling med hensyn til fase, men ikke nødvendigvis med hensyn til amplituden, mens bølgen beveger seg frem og tilbake mellom de to reflektorer. Som følge av tapene på grunn av diffraksjon og refleksjon, reduseres det reproduserte mønsters intensitet etter hver vandring gjennom resonatoren hvis det ikke er noe forsterkningsmedium tilstede. I de nevnte artikler har forfatterne vist at det finnes et sett svingningstyper som vil reprodusere seg selv via like store speil i resonatoren. Når det tas hensyn til virkningen av diffraksjonstap som skyldes endelige hullstørrelser, blir svingningstypene enestående og hver type har sin egen karakteristiske fallhastighet eller 0. Når det tas hensyn til den forsterkning som oppnås ved hjelp av heliumneonutladningen, kan det oppnås en stasjonær tilstand hvor alle svingningstyper som har høyere forsterkning enn tap, oscillerer eller laserer. De nevnte svingningstypetap omfatter diffraksjonstap og tap som skyldes ufullkomne speil.
I tilfelle av lave diffraksjonstap er svingsningstypene stadig med god tilnærmelse beskrevet ved hjelp av Hermite-Gaussfunksjonene som er vist på fig. 5A-5D, som kun er helt nøyaktig i det tapsfrie tilfelle med uendelige hull:
der Ul = Hermite-gauss polynomet av ordenen L.
Kurvene på fig. 5A-5D viser intensitetsfordelingen av lavordens-tverrelektriske typer, som er normalisert til å ha en konstant stråleeffekt for alle svingningstypene
Det er viktig å merke seg at de høyere ordenstyper inneholder mer energi I "halene" (større avstand fra strålesentret) enn tilfellet er for lavordenstypene. Ved hjelp av lys-stoppdiskrimineringen ifølge oppfinnelsen tilføyes det ytterligere energitap til høyere ordenstyper, slik at disse forhindres i å lase, men denne teknikk medfører ikke så store tap i de fundamentale svingninger at disse forhindres i å lase.
På figurene 4A og 4B er det vist alternative absorberende lysstopp 70. Disse er fremkommet ved avleiring av et absorberende materiale 74 på et dielektrisk speil 72. Det absorberende materiale, så som påsprøytet lysabsorberende glass, anbringes på toppen av ca. 20 lag av vekslende SiOg og TiOg, som er avsatt på et smeltet siliciumdioksydsubstrat 76. Tykkelsen av det absorberende materiale 74 varierer lineært eller kvadratisk som en funksjon av avstanden fra spellets 72 sentrum med henblikk på å redusere spredningseffekten og på å oppnå undertrykkelse av høyere ordenstyper som følge av energiabsorpsjon. Med denne type lysstopp, vil det imidlertid alltid være en eller annen mellomflate 75 tilstede mellom det absorberende materialets begynnelse (tettest ved speilets 72 sentrum) og den overflate av speilet 72 som medfører den uønskede spredning av en del av den innfallende lysenergi.
Lysstoppet ifølge oppfinnelsen medfører en vesentlig forbedring i forhold til de kjente metoder til resonanstype-undertrykkeIse, idet lysstoppet kan justeres etter frem-stillingen og etterat det er innsatt i gyroblokken 10, samt under forplantning av elektromagnetiske bølger innenfor den lukkede bane 16. Denne justering tilveiebringes ved å endre stillingen for en reflektor 32 i forhold til de vandrende bølger. Hvis overflaten av reflektoren er plan, består justeringsprosedyren bare i å forskyve reflektoren på dens bæreflate, mens tapene i de fundamentale og høyere ordens-svingningstyper overvåkes ved utgangen av signalbehandlings-kretsen 60. Hvis reflektoren er sfærisk (ikke vist) og omfatter et absorberende lysstopp 70, skal det absorberende materiale være avleiret i radiell retning, slik at juste-ringen kan tilveiebringes ved å rotere reflektoren i henhold til dens sfæriske akse. I tilknytning til den forbedrede justeringsmulighet, medfører lysstoppet ifølge oppfinnelsen at det ikke er behov for et element i hulrommet til frembringelse av undertrykkelse av de uønskede svingninger.
Det skal påpekes at det i det foregående bare er beskrevet en foretrukket utførelsesform for oppfinnelsen og at en fagmann vil kunne innføre endringer eller modifikasjoner innenfor de ved patentkravene fastlagte rammer for oppfinnelsen.
Claims (7)
1.
Dielektrisk speil/reflektor med en flate for dirigering av elektromagnetiske bølger i ringresonatorer, lasergyroskoper og andre typer innretninger til frembringelse og føring av elektromagnetiske bølger i lukkede baner og forsterkningsmedier, karakterisert ved at det til undertrykkelse av uønskede høyereordens resonanstyper eller til forandring av fase og amplitude har et eller flere områder (33, 74) av flaten (31, 72), beregnet til frembringelse av den nevnte undertrykkelse eller forandring.
2.
Dielektrisk anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at området eller områdene (33) er behandlet med en elektronstråle.
3.
Dielektrisk anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at området eller områdene (74) er dannet av avsatt absorberende materiale.
4.
Dielektrisk anordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at tykkelsen av det absorberende materiale (74) øker som en funksjon av den radielle avstanden fra speilets sentrum.
5.
Dielektrisk anordning som angitt i krav 3 og 4, karakterisert ved at det avsatte absorberende materiale (74) omfatter et lysabsorberende glass.
6.
Dielektrisk anordning som angitt i ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at den
omfatter lag (62, 64; 76, 78) av dielektrisk materiale som kan ha forskjellige brytningsindekser.
7.
Dielektrisk anordning som angitt i krav 7, karakterisert ved at den omfatter avvekslende lag av silisium dioksyd og titan dioksyd, avsatt på et underlag av brent silisium dioksyd.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/265,712 US4519708A (en) | 1981-05-20 | 1981-05-20 | Mode discrimination apparatus |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO821656L NO821656L (no) | 1983-01-26 |
| NO164440B true NO164440B (no) | 1990-06-25 |
| NO164440C NO164440C (no) | 1990-10-10 |
Family
ID=23011589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO821656A NO164440C (no) | 1981-05-20 | 1982-05-18 | Dielektrisk speil/reflektor. |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4519708A (no) |
| JP (1) | JPS57210681A (no) |
| AU (2) | AU553685B2 (no) |
| BE (1) | BE893254A (no) |
| CA (1) | CA1201190A (no) |
| CH (1) | CH661154A5 (no) |
| DE (1) | DE3217916C2 (no) |
| DK (1) | DK164412C (no) |
| FR (1) | FR2506451B1 (no) |
| GB (1) | GB2099178B (no) |
| IT (1) | IT1147973B (no) |
| NL (1) | NL185687C (no) |
| NO (1) | NO164440C (no) |
| SE (1) | SE451889B (no) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IL72284A0 (en) * | 1983-07-05 | 1984-11-30 | Litton Systems Inc | Method and apparatus for laser mode control |
| US5357338A (en) * | 1983-07-11 | 1994-10-18 | Litton Systems, Inc. | Path length controller with offset bias for a ring laser gyro |
| US4672625A (en) * | 1984-03-30 | 1987-06-09 | Spectra-Physics, Inc. | Methods and apparatus for maximizing the power output of a gas laser |
| US4559475A (en) * | 1984-07-12 | 1985-12-17 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Quasi-optical harmonic gyrotron and gyroklystron |
| US4742506A (en) * | 1984-07-12 | 1988-05-03 | Sony Corporation | Tracking error detecting apparatus for an optical head with skew error reduction by using an inclined header portion |
| US4821282A (en) * | 1985-12-27 | 1989-04-11 | Honeywell Inc. | Mirror assembly for lasers |
| US4865436A (en) * | 1986-03-25 | 1989-09-12 | Honeywell Inc. | Low cost ring laser angular rate sensor |
| US4865451A (en) * | 1986-12-22 | 1989-09-12 | Ahonen Robert G | Silicon substrate mirror assembly for lasers |
| WO1988004847A1 (en) * | 1986-12-22 | 1988-06-30 | Honeywell Inc. | Mirror assembly for lasers |
| US4962506A (en) * | 1988-04-14 | 1990-10-09 | Litton Systems, Inc. | Scatter symmetrization in multi-mode ring laser gyros |
| US5495335A (en) * | 1989-04-05 | 1996-02-27 | Litton Systems, Inc. | Ring laser gyroscope with a non-loss inducing mode suppression mechanism |
| CA2037428C (en) * | 1990-03-05 | 1997-04-01 | Akira Takahashi | Reproducing optical device for a magneto-optical recording medium |
| US5166949A (en) * | 1990-12-20 | 1992-11-24 | Northrop Corporation | Method and apparatus for suppressing off-axis modes in laser and ring laser gyroscopes |
| CA2154726A1 (en) | 1994-07-27 | 1996-01-28 | Robert M. Curran | Laser etching of transverse mode discrimination apertures on ring laser gyro mirrors |
| US5663792A (en) * | 1996-02-09 | 1997-09-02 | Killpatrick; Joseph E. | Transverse mode selected operation for a ring laser |
| FR2751795B1 (fr) * | 1996-07-26 | 1998-08-28 | Commissariat Energie Atomique | Cavite microlaser et microlaser a selection de mode, et procedes de fabrication |
| GB2352050A (en) * | 1999-07-13 | 2001-01-17 | Coherent Optics | Interference filters |
| US7535573B2 (en) * | 2006-02-23 | 2009-05-19 | Picarro, Inc. | Cavity enhanced optical spectroscopy with a cavity having a predetermined deviation from a mode degeneracy condition |
| EP2319120A1 (en) | 2008-08-12 | 2011-05-11 | Lockheed Martin Corporation | Mode suppression resonator |
| CN102645214B (zh) * | 2012-04-10 | 2014-12-31 | 浙江大学 | 一种具有温度稳定性的光波导谐振腔 |
Family Cites Families (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1482754A (en) * | 1920-08-07 | 1924-02-05 | Laughlin Myron Penn | Liquid-feed regulator |
| US3045530A (en) * | 1960-07-14 | 1962-07-24 | Agency Ind Science Techn | Optical system having aberration correcting plate member with ring shaped phase retarding layers |
| US3292103A (en) * | 1963-03-15 | 1966-12-13 | Jack A Soules | Laser image amplifying system |
| US3309621A (en) * | 1963-06-24 | 1967-03-14 | Hughes Aircraft Co | Mode controlled laser |
| US3365671A (en) * | 1966-07-12 | 1968-01-23 | Bell Telephone Labor Inc | Multiple-pass molecular laser amplifier with masking to prevent oscillations |
| US3603688A (en) * | 1967-11-08 | 1971-09-07 | Perkin Elmer Corp | Alignment apparatus |
| US3573656A (en) * | 1968-12-23 | 1971-04-06 | Bell Telephone Labor Inc | Laser oscillator with mode selector |
| US3741657A (en) * | 1971-03-03 | 1973-06-26 | Raytheon Co | Laser gyroscope |
| DE2127483A1 (de) * | 1971-06-03 | 1972-12-14 | Leitz Ernst Gmbh | Verfahren zur interferentiellen Messung von Langen, Winkeln, Gangunter schieden oder Geschwindigkeiten |
| US4006989A (en) * | 1972-10-02 | 1977-02-08 | Raytheon Company | Laser gyroscope |
| US3882415A (en) * | 1973-02-13 | 1975-05-06 | Owens Illinois Inc | Glass laser discs with annular alkali lead borate coatings and uses thereof |
| GB1406730A (en) * | 1973-12-20 | 1975-09-17 | Sperry Rand Corp | Ring lasers |
| FR2256563A1 (en) * | 1973-12-28 | 1975-07-25 | Sperry Rand Corp | Ring laser closed loop optical cavity system - has light reflecting frequency biasing element for phase shift imparting |
| DE2400346C2 (de) * | 1974-01-04 | 1983-02-17 | Sperry Corp., 10019 New York, N.Y. | Ringlaser sowie magnetischer Vorspannungsspiegel zur Verwendung als reflektierendes Bauteil des optischen Hohlraumes eines Ringlasers |
| GB1482754A (en) * | 1974-02-06 | 1977-08-17 | Emi Ltd | Lasers |
| CH583978A5 (no) * | 1974-02-26 | 1977-01-14 | Lasag Sa | |
| GB1529813A (en) * | 1974-10-16 | 1978-10-25 | Siemens Ag | Narrow-band interference filter |
| NL7511581A (nl) * | 1975-10-02 | 1977-04-05 | Philips Nv | Reflektor. |
| US4110045A (en) * | 1976-01-02 | 1978-08-29 | Raytheon Company | Electromagnetic wave ring resonator |
| CA1077602A (en) * | 1976-01-02 | 1980-05-13 | Raytheon Company | Electromagnetic wave ring resonator |
| US4108553A (en) * | 1977-01-04 | 1978-08-22 | Raytheon Company | Laser gyroscope detector and path length control system |
| US4141651A (en) * | 1977-01-10 | 1979-02-27 | Raytheon Company | Laser gyroscope output optics structure |
| GB2006515B (en) * | 1977-10-18 | 1982-03-03 | Atomic Energy Authority Uk | Laser apparatus |
| FR2409518A1 (fr) * | 1977-11-22 | 1979-06-15 | Thomson Csf | Gyrometre interferometrique a laser |
| DE2804119A1 (de) * | 1978-01-31 | 1979-08-02 | Siemens Ag | Interferometer mit einer spule aus einem einmode-wellenleiter |
| DE2804103A1 (de) * | 1978-01-31 | 1979-08-02 | Siemens Ag | Interferometer mit einer spule aus einem einmode-wellenleiter |
| GB1596319A (en) * | 1978-02-14 | 1981-08-26 | Emi Ltd | Lasers |
| DE2814476A1 (de) * | 1978-04-04 | 1979-10-18 | Siemens Ag | Interferometer mit einer spule aus einem einmode-wellenleiter |
| US4229106A (en) * | 1978-05-18 | 1980-10-21 | Raytheon Company | Electromagnetic wave ring resonator |
| US4219275A (en) * | 1978-06-22 | 1980-08-26 | Rockwell International Corporation | Ring laser having magnetic isolation of counter-propagating light waves |
| US4219254A (en) * | 1978-08-11 | 1980-08-26 | Macken John A | Corrective optics for higher order mode lasers |
| IL57936A (en) * | 1978-10-02 | 1982-07-30 | Litton Systems Inc | Ring laser with adjustable mirrors |
| CA1145023A (en) * | 1979-02-22 | 1983-04-19 | John C. Stiles | Low loss apertures for ring laser gyros |
| DE2911129A1 (de) * | 1979-03-21 | 1980-10-16 | Siemens Ag | Ringinterferometer mit einem zu einer spule gewickelten einmode-lichtwellenleiter |
| GB2050683B (en) * | 1979-06-02 | 1983-09-14 | Ferranti Ltd | Lasers |
| DE2936284C3 (de) * | 1979-09-07 | 2003-03-27 | Litef Gmbh | Ringinterferometer |
| US4494873A (en) * | 1981-02-17 | 1985-01-22 | Raytheon Company | Electromagnetic wave reflections absorber |
-
1981
- 1981-05-20 US US06/265,712 patent/US4519708A/en not_active Expired - Lifetime
-
1982
- 1982-04-20 CA CA000401273A patent/CA1201190A/en not_active Expired
- 1982-04-26 AU AU83018/82A patent/AU553685B2/en not_active Ceased
- 1982-05-12 DE DE3217916A patent/DE3217916C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1982-05-13 NL NLAANVRAGE8202002,A patent/NL185687C/xx not_active IP Right Cessation
- 1982-05-14 IT IT48428/82A patent/IT1147973B/it active
- 1982-05-17 FR FR8208599A patent/FR2506451B1/fr not_active Expired
- 1982-05-17 SE SE8203079A patent/SE451889B/sv not_active IP Right Cessation
- 1982-05-18 NO NO821656A patent/NO164440C/no unknown
- 1982-05-19 JP JP57084690A patent/JPS57210681A/ja active Granted
- 1982-05-19 DK DK226782A patent/DK164412C/da not_active IP Right Cessation
- 1982-05-19 BE BE0/208147A patent/BE893254A/fr not_active IP Right Cessation
- 1982-05-19 CH CH3139/82A patent/CH661154A5/de not_active IP Right Cessation
- 1982-05-20 GB GB8214790A patent/GB2099178B/en not_active Expired
-
1986
- 1986-04-30 AU AU57030/86A patent/AU572392B2/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2506451A1 (fr) | 1982-11-26 |
| CH661154A5 (de) | 1987-06-30 |
| AU8301882A (en) | 1982-11-25 |
| SE451889B (sv) | 1987-11-02 |
| IT8248428A0 (it) | 1982-05-14 |
| NL185687C (nl) | 1990-06-18 |
| NL8202002A (nl) | 1982-12-16 |
| AU572392B2 (en) | 1988-05-05 |
| JPS57210681A (en) | 1982-12-24 |
| US4519708A (en) | 1985-05-28 |
| DK164412B (da) | 1992-06-22 |
| NO164440C (no) | 1990-10-10 |
| BE893254A (fr) | 1982-09-16 |
| DK226782A (da) | 1983-01-07 |
| SE8203079L (sv) | 1982-11-21 |
| DE3217916C2 (de) | 1995-04-20 |
| CA1201190A (en) | 1986-02-25 |
| NO821656L (no) | 1983-01-26 |
| DE3217916A1 (de) | 1982-12-09 |
| AU553685B2 (en) | 1986-07-24 |
| FR2506451B1 (fr) | 1986-03-14 |
| IT1147973B (it) | 1986-11-26 |
| GB2099178B (en) | 1985-10-23 |
| DK164412C (da) | 1992-11-09 |
| GB2099178A (en) | 1982-12-01 |
| JPH0117275B2 (no) | 1989-03-29 |
| AU5703086A (en) | 1986-09-11 |
| NL185687B (nl) | 1990-01-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO164440B (no) | Dielektrisk speil/reflektor. | |
| US4326803A (en) | Thin film laser gyro | |
| US4627732A (en) | Mode discrimination apparatus | |
| US4273445A (en) | Interferometer gyroscope formed on a single plane optical waveguide | |
| CA1070810A (en) | Optical projection device and an optical reader incorporating this device | |
| US4397027A (en) | Self-compensating gas discharge path for laser gyro | |
| US5007065A (en) | Bilithic unidirectional ring laser | |
| EP0138452B1 (en) | Laser light source device | |
| US8446590B2 (en) | Optical filtering for resonator-fiber-optic gyroscopes | |
| US4274742A (en) | Passive ring laser rate of turn devices | |
| US3851973A (en) | Ring laser magnetic bias mirror compensated for non-reciprocal loss | |
| CA1190308A (en) | Electromagnetic wave reflections absorber | |
| EP0626596A1 (en) | Ultraviolet resistive antireflective coating and method of fabrication | |
| US5960022A (en) | Diode-pumped solid-state ring laser gyroscope | |
| US4482249A (en) | Electromagnetic wave ring resonator | |
| US4687331A (en) | Ring laser gyroscope | |
| US3752586A (en) | Minimizing frequency locking in ring laser gyroscopes | |
| US5166949A (en) | Method and apparatus for suppressing off-axis modes in laser and ring laser gyroscopes | |
| JPH0321889B2 (no) | ||
| EP0467939B1 (en) | Ring laser | |
| US3890047A (en) | Differential laser gyro employing reflection polarization anisotropy | |
| US4616930A (en) | Optically biased twin ring laser gyroscope | |
| US5080487A (en) | Ring laser gyroscope with geometrically induced bias | |
| US3937578A (en) | Laser gyroscope | |
| US4167336A (en) | Ring laser gyroscope having wedge desensitizing optical means |