NO174269B - Fremgangsm}te og anordning for } redusere virkningene av vibrasjonsmessige forstyrrelser p} frekvensstabiliteten for en laser - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en anordning og fremgangsmåter for å styre resonansfrekvensen for optiske interferometerhulrom, særlig laserfrekvensstyring.

Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen interferometeranordning bestående av en interferometerkonstruksjon som har et resonanshulrom som har en nøytral akse og hulromreflektorer hvis relative posisjoner bestemmer resonanshulromsfrekvensen i nevnte resonanshulrom, samt en monteringsinnretning for nevnte interferometerkonstruksjon, idet monteringsinnretningen omfatter et par støtteorganer som er forbundet med nevnte konstruksjon på steder langs den nøytrale aksen og beliggende mellom hulrommets endereflektorer, fremgangsmåte for å redusere variasjonen, bevirket av akselererende krefter, i resonanshulromfrekvens i en interferometeranordning som omfatter en interferometerkonstruksjon som har et resonanshulrom som har en nøytral akse og hulromsendereflektorer hvis relative posisjoner bestemmer resonans-hulromsf rekvensen for nevnte resonanshulrom, og en monteringsinnretning for nevnte interferometerkonstruksjon, idet monteringsinnretningen omfatter et par støtteorganer forbundet med nevnte konstruksjon på steder langs den nøytrale aksen og beliggende mellom hulrommets enderef lektorer. Videre vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for å bestemme en optimal posisjon for individuelle av et par av støtteorganer som er koblet til en lasersenderkonstruksjon, idet konstruksjonen innbefatter et resonanshulrom som har en nøytral akse og et par hulroms-enderef lektorer, idet den optimale posisjon er steder langs den nøytrale aksen og beliggende mellom hulrommets endereflektorer som minimaliserer en helning mellom endereflektoren på grunn av akselerasjonskrefter.

Lasere og andre lignende interferometer resonnansanordninger utsettes for endringer i resonanshulromsfrekvens bevirket av akselerasjonskrefter som bevirker de fysiske dimensjoner av resonnanshulrommet til å variere. I tilfellet med lasere kan vibrasjonskrefter bevirke endringer i den optiske banelengden mellom hulromsreflektorene, hvorved bevirkes endringer i laserens utgangsfrekvens sammenlignet med hva som ville bli oppnådd hvis konstruksjonen var uforstyrret eller perfekt stiv. Ettersom ytelsen for mange laser-anordninger avhenger av frekvensstabiliteten for laserkilden, er frihet fra vibrasjonsmessig-induserte frekvensendringer et viktig mål.

Tidligere er et antall av løsninger for frekvensstabilisering blitt fremsatt. Hovedløsningen har involvert et forsøk på å gjøre interferometerkonstruksjonen så stiv som mulig for å minimalisere virkningene som vibrasjon har på dimensjonene som definerer resonansfrekvensen i interferometerhulrommet. En annen vanlig løsning innbefatter passive systemer som forsøker å isolere laserkonstruksjonen fra vibrasjoner gjennom forskjellige sjokk-monteringsløsninger. Aktiv stabilisering er også blitt anvendt, hvilket involverer deteksjon av frekvensforskyvninger og anvendelsen av korrigerende krefter på hulrommet. Dette involverer aktiv elektronikk, transdusere av elektro-mekanisk type, og andre kompliserte anordninger og kretser. I slike aktive systemer er der et ytterligere problem med nøyaktig deteksjon av frekvensfeil hvilke ofte kan utsettes for de samme vibrasjonsmessig-induserte feil som bevirker behovet for frekvens-korrigering i hovedlasersystemet. Ytterligere løsninger innbefatter anordninger slik som Spectra-Physics Stabilite, som er et resonnatorkonstruksjonsmonteringssystem som anvender pivoter i et forsøk på å redusere koblingen av dreiemomenter og andre forvrengende krefter på interferometerhulrommet. Andre løsninger anvender forskjellige kombinasjoner av økt stivhet, sjokk-montering og aktiv stabilisering i et forsøk på å løse problemet. Ingen av de tidligere nevnte løsninger, eller noen kombinasjon derav, gir en løsning som samtidig er enkel, robust og rimelig.

Den innledningsvis nevnte anordning tilsvarer den som er beskrevet i IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. QE-8, nr. 12, desember 1992, sidene 857-865 med tittelen "Laser Frequency Fluctuations due to Mechanical Vibrations".

Anordningen kjennetegnes, ifølge oppfinnelsen ved at individuelle av nevnte par av støtteorganer hver er forbundet med nevnte konstruksjon på et bestemt sted relativt en av nevnte hulromsendereflektorer, idet nevnte steder er asymmetrisk anbragt i forhold til hulrommets endereflektorer, og at hvert av nevnte steder befinner seg slik at variasjoner i nevnte resonanshulromsfrekvens når nevnte konstruksjon utsettes for akselererende krefter blir redusert.

Det er således blitt beskrevet montering av en resonans-interferometer-konstruksjon for derved å minimalisere virkningene av vibrasjonsmessige forstyrrelser på resonans-hulromsf rekvensen for interferometeret. I stedet for å tilveiebringe vibrasjonsisolering, tilsikter denne oppfinnelse å muliggjøre valget av en optimal monterings-konfigurasjon som eliminerer førsteordens virkningen av vibrasjon og lignende eksterne akselerasjonskrefter.

Ifølge ytterligere utførelsesform av anordningen omfatter den dessuten middel festet til nevnte konstruksjon for å variere massefordelingen av denne, for å redusere vibrasjonsmessig induserte endringer i nevnte resonanshulromfrekvens. I tillegg kan hvert støtteorgan omfatte to støtter som er festet til nevnte konstruksjon på steder som er motsatt hverandre langs et plan som passerer gjennom den nøytrale aksen for nevnte resonanshulrom.

Fremgangsmåten for å redusere variasjonen kjennetegnes, ifølge oppfinnelsen ved trinnene å understøtte konstruksjonen med minst et par av støtteorganer som er forbundet med konstruksjonen, idet støttetrinnet utføres ved å forbinde individuelle av paret av støtteorganer slik at hver forbindes med konstruksjonen på et bestemt sted relativt en av hulromsendereflektorene, idet nevnte steder er asymmetrisk anbragt i forhold til hulromsendereflektorene, og idet trinnet med å forbinde innbefatter et trinn med å velge, fra et flertall av mulige støttesteder, stedet for hver individuelle av paret av støtteorganene for å redusere variasjoner i resonanshulromsfrekvensen når konstruksjonen utsettes for akselererende krefter.

Ifølge ytterligere utførelsesformer av denne fremgangsmåte kan den dessuten innbefatte trinnet: å velge fordelingen av masse innenfor konstruksjonen for derved ytterligere å redusere variasjoner i resonansfrekvens bevirket av akselererende krefter. Dessuten kan den innbefatte trinnet: å velge fordelingen av stivhet innenfor konstruksjonen for derved ytterligere å redusere variasjoner i resonansfrekvens bevirket av akselererende krefter.

Ytterligere kan fremgangsmåten å omfatte trinnene:

å bevege minst et individuelt av nevnte par av støtte-organer ,

å overvåke vibrasjonsmessig induserte endringer i resonanshulromfrekvens, og

å feste støtteorganene på et sted som medfører en redusert vibrasjonsmessig følsomhet hos konstruksjonen.

I tillegg vil fremgangsmåten kunne omfatte trinnene:

å variere massefordelingen i interferometerkonstruksjonen,

å overvåke endringen i resonanshulromfrekvens bevirket av vibrasjonsmessig eksitering, og

å fiksere massefordelingen på en bestemt fordeling som resulterer i en redusert vibrasjonsmessig følsomhet for resonanshulromfrekvens.

Den nevnte fremgangsmåte for å bestemme en optimal posisjon kjennetegnes, ifølge oppfinnelsen, ved trinnene:

mekanisk å koble lasersenderkonstruksjonen til en vibrator,

å aktivere vibratoren slik at laser-senderkonstruksjonen vibreres for derved å indusere en frekvensendring Af(t) i en utmatning fra lasersenderkonstruksjonen,

å tilveiebringe en referanse-lasersender som har en referanseutgangsfrekvens f-fo,

å kombinere utmatingen som har frekvens f+Af(t) fra laser-senderkonstruksjonen med referanseutmatningen som har frekvens lik f-fo,

å detektere de kombinerte utmatninger med en heterodyn blander for å bestemme svevingsfrekvens fc+Af(t),

å måle den tidsavhengige del av Af(t)

og

å plassere hvert av støtteorganene asymmetrisk med hensyn til hulrommets endereflektorer på et sted som minimaliserer Af(t).

Den foreliggende oppfinnelse reduserer virkningene av vibrasjonsmessige forstyrrelser på resonansfrekvensen for det angjeldende interferometer ganske enkelt ved å velge optimale steder for de konstruksjonsmessige monteringer eller støtter. Den foreliggende oppfinnelse har et antall fordeler som innbefatter enkelhet, fravær av ytre styringer eller komponenter, og det faktum at den ikke utelukker anvendelse av noen annen tilgjengelig fremgangsmåte for å redusere vibrasjonsmessige virkninger, slik at disse andre fremgangsmåter også kan anvendes om ønskelig.

Den foreliggende oppfinnelse reduserer eller eliminerer behovet for myk-monterings eller sjokk-monteringsvibrasjons-isolasjon. Vibrasjonsisolasjon har en uønsket sideeffekt ved også å isolere interferometeret (eksempelvis en laser) fra nøyaktig sikteretningsstyring.

Av hensyn til enkelhet og forklaring, vil den følgende beskrivelse omhandle primært lasere, selv om anordningen og fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelse suksessivt kan anvendes på praktisk talt enhver type av resonansinter-ferometer-hulromskonstruksjon som lider av vibrasjonsmessig-induserte resonansfrekvensvariasjoner.

Foretrukne trekk ved oppfinnelsen skal nå beskrives, i eksempels form, med henvisning til de vedlaglte tegninger. Figur 1 illustrerer hulromslengdeendringer på grunn av den nedbøying av interferometerkonstruksjonen. Figur 2 illustrerer det symmetriske tilfellet med støtte-steder.

Figur 3 illustrerer de asymmetriske støttesteder.

Figur 4 illustrerer langsgående vibrasjonsmessig innmating. Figur 5 illustrerer et interferometerhulrom med justerbar massefordeling. Figur 6 er et blokkskjema som viser et laboratorieeksperiment for måling og minimalisering av vibrasjonsmessig-bevirket frekvensustabilitet. Figurene 7a og 7b illustrerer en enkel optimal montering for en tredimensjonal interferometerkonstruksjon.

Interferometerfrekvensen for et interferometerhulrom, slik som en laser, avhenger av den optiske banen mellom speilene. Hvis brytningsindeksen ikke endrer seg, avhenger frekvensen av den fysiske distansen mellom speilene, slik at

Af = AL ,

f L

hvor f er den optiske frekvensen for laserlyset, Af er endringen i denne frekvens, L er hulromslengden, og AL er

endringen i hul roms1engden. Dette forholdet gjør frekvensen meget følsom overfor hulromslengdeendringer. Eksempelvis har en infrarød CO2 laser som opererer på 10,6jjm bølgelengde en optisk frekvens lik 28 x 10<*2> nz. For å holde frekvensen stabil innenfor 30 kHz over en viss tidsperiode krever at lengden holdes fast til en toleranse lik 1 del i 10^ under tidsperioden. Hvis laseren er 20 cm lang, krever dette at lengden ikke endrer seg med mer enn 0,2 nm (2Å) under tidsperioden.

En måte som vibrasjonen påvirker hulromslengden er vist i figur 1, som viser en enkel bjelke 1 som ganske enkelt understøttes av to støtter 7 og 8. Bjelkekonstruksjonen som er vist i figur 1 representerer en idealisert laserkonstruksjon hvor endene 5 og 6 av bjelken 1 representerer laserspeilene og bjelken 1 representerer speilstøtte-konstruksjonen. Nedbøyningen mellom støttene 7 og 8, faktisk i størrelsesorden av tiendedeler av en pm, er overdrevet på tegningen. Linjen 2 representerer den nøytrale aksen for bjelken - den linjen som hverken er strukket eller komprimert av nedbøyningen. Generelt vil den optiske aksen 3 for laseren ikke være på den nøytrale linjen 2, men forskjøvet som angitt i figuren.

Der er to bidrag til endringen i hulromslengde som er bevirket av nedbøyningen: Kordlengden c målt mellom endepunktene 10 og 11 for den nøytrale aksen 2 er mindre enn den ikke-nedbøyde lengden L av bjelken 1 før bjelken blir nedbøyet, og vipping av endene 5 og 6 på bjelken 1 endrer separasjonen av endepunktene 12 og 13 for den optiske aksen hvis den optiske aksen ikke opprinnelig var sammenfallende med den nøytrale aksen.

Der kan også være en virkning på laserfrekvensen på grunn av speilvipping endog om den optiske aksen ikke endrer seg i lengde. Det belyste punktet på speilet er av bestemt utstrekning, slik at del av den optiske banen vil forlenges og dels bli forkortet, endog om lengden av den optiske aksen selv forble med konstant lengde mens speilene vippet.

Endringen i hulromslengden med nedbøyning s er

hvor 0 er speilvippingen og t er forskyvningen av den optiske aksen 3 fra den nøytrale aksen 2. Det første uttrykket kan beregnes fra nedbøyningen ved å approksimere formen av bjelken med en sirkel. Speilvippvinkelen kan finnes fra standard konstruksjonsmekanikk-formler, likesom verdien av nedbøyningen. (Det første uttrykket kunne beregnes nøyaktig, men det er så meget mindre enn det andre at approksimeringen er adekvat.) Den fraksjonsmessige endring i lengde blir For en konstruksjon av rustfritt stål som er 25 cm lang og 4,5 cm tykk i et 1 g akselerasjonsfelt, er nedbøyningen 0,12 pm og vippvinkelen l,6jjrad. Evis den optiske aksen er 1 mm vekk fra nøytral1 injen, kan det første uttrykket neglisjeres,

og frekvensforskyvningen for en 10,6jjm C02 laser ville være 360 kHz. Så lenge som vibrasjonsfrekvensen er godt under resonansfrekvensen for konstruksjonen, er dette laserfrek-vensfølsomheten pr. g av akselerasjon. Laseren vil bli frekvensmodulert på vibrasjonsfrekvensen med en modulasjons-dybde lik denne følsomhet ganger størrelsen av akselera-sjonen .

Bemerk at det andre uttrykket i AL/L er større enn det første med forholdet av t/s, eller ca. 10.000 ganger, slik at A L/L kunne reduseres ved å bevege den optiske aksen nærmere nøytrallinjen. Men beregningen antok allerede en feil av kun 1 mm, og selv om aksen ble bragt nærmere nøytrallinjen, ville den endelige størrelse av det belyste området av speilet ha en viss virkning, særlig ettersom speilvippen ville bevirke lasermodusen til å endre seg ørlite og bevege det belyste området. Også i en reell konstruksjon er det meget vanskelig nøyaktig å lokalisere nøytral-aksen.

Denne oppfinnelse angir understøttelse av bjelken ikke ved endene eller ved stedene med minimum påkjenning som vanligvis velges av maskiningeniører, men å understøtte bjelken ved steder slik at den relative vipp av endene av bjelken er null. Bemerk at dersom begge støtter blir flyttet nær senteret, ville bjelken bøyes ned til å gi vippinger motsatt de som er vist i figur 1. Derfor er der et mellomliggende sted på støttene 7 og 8 som bevirker bjelken til å bli nedbøyet på en måte som gir null vippinger ved endene 5 og 6 av bjelken 1, som vist i figur 2. For en enkelt understøttet enkel bjelke, er det stedet med støttene symmetrisk plassert og adskilt med l/\/3 (= 0,58) av bjelkens lengde.

Monteringen som er vist i figur 2 eliminerer den delen av hulromslengdeendringen som skyldes at den optiske aksen ikke er på nøytrallinjen. Den eliminerer også eventuelle virkninger på grunn av den endelige størrelsen av det belyste punktet på speilene. Den eliminerer eventuelt endring i lasermodusformen. Den eneste virkning som er tilbake er innkortingen av kordlengden mellom speilene, som var kun 1/10.000 av de andre effektene til å begynne med, og innkortingen av kordlengden er enda mindre på denne nullvippings-monteringsplanen på grunn av rekurveformen for bjelken i figur 2.

Figur 2 viser støttene under interferometeret, som kan være passende hvis den vibrasjonsakselerasjon som man har innvend-ing imot kun er i den vertikale retning. For optimalt å understøtte interferometerkonstruksjonen i situasjoner som involverer vibrasjonsakselerasjon i andre retninger, bør støttene festes til konstruksjonen på steder slik det er vist i figurene 7a og 7b. I disse figurer er interferometeret vist i perspektiv som en enkelt understøttet, enkel bjelke 1 og understøttes ved punkter 31, 32, 35 og 37. En linje mellom punktene 31 og 32 passerer gjennom bjelkens 1 nøytral-akse 2 likesom en linje mellom punktene 35 og 37.

Hvis laseren ikke er en enkelt understøttet, enkel bjelke, vil monteringsstedene for null ikke nødvendigvis være ved l/v/3 av lengden, men de vil alltid eksistere. Der er også en asymmetrisk null-vippmontering, som vist i figur 3, hvor speilvippingene ikke er null, men de samme, slik at deres virkninger på hulromslengden (og således resonansfrekvensen) utlignes. I realiteten er der et uendelig antall av asymmetriske par av støttesteder som vil gi det samme resultatet.

Omtalen så langt har fokusert på følsomheten overfor tverrgående vibrasjonsmessig innmating. Laseren må også være stabil mot langsgående vibrasjonsmessig innmating. Hvis den vibrasjonsmessige innmating blir tilført fra en ende, ville laserfrekvensstabiliteten være mer følsom overfor de langsgående vibrasjoner enn de tverrgående - tre ganger mer følsom for den laserkonstruksjon som er vurdert tidligere. De langsgående forstyrrelser blir imidlertid ikke påført en ende, men til de to understøttelser som er vist i figur 4.

Her, i figur 4 vil kompresjonen foran frontstøtten 7 utligne strekket bak den bakre støtten 8, og strekket på fronthalv-delen av segmentet mellom støttene utligner kompresjonen av den bakre halvdel av segmentet mellom støttene, hvilket gir en nettoendring i total lengde lik null og ingen laserfre-kvensendring. Imidlertid avhenger effektiviteten av den langsgående kanselering av tilpasning av det fremre og bakre overheng (henholdsvis mellom 5 og 7, og mellom 6 og 8) i figur 4. Brøkdelen av den totale hulromslengden som etter-lates utilpasset bestemmer forbedringen fra det ende-drevne tilfellet. Det vil si, hvis en fraksjon av den totale hulromslengden er utilpasset, er frekvensforstyrrelsesvirk-ningene de for det ende-drevne tilfellet multiplisert med denne brøkdel.

De to ender av en laser er vanligvis forskjellige på grunn av mange hensyn, slik som utgangskobling, frekvensstyrings-servosløyfer, og spektrallinjevalg, og tilpasning av overhenglengder er derfor ikke adekvat. Der finnes mon-ter ingspunkter som vil passe til overhengsvirkningene for enhver laser, men de vil generelt ikke være de samme som de som behøves for å kompensere for de tverrgående vibrasjons-virkninger. Imidlertid kan den langsgående retning vibra-sjonsisoleres til en hvilken som helst grad uten å bevirke et tap av siktingsnøyaktighet, mens isolering av den tverrgående retning kan bevirke tap av siktingsnøyaktighet. Derfor er en løsning å anvende et monteringssystem som minimaliserer de tverrgående virkninger og isolasjon for å eliminere de langsgående virkninger.

Det bør understrekes at en av fordelene med den foreliggende oppfinnelse er at fordelene ved oppfinnelsen kan oppnås ikke bare ved å velge monteringspunkter, men ved å velge og/eller endre massefordeling, type av støttefeste (for eksempel fri pivot eller stiv forbindelse), eller jevn stivhetsfordeling i interferometerkonstruksjonen. En kontinuerlig justerbar massefordelingsplan er vist i figur 5, som viser en anordning 15 av skruetypen som er plassert på en ende (eller alternativt ved hver ende eller ved et hvilket som helst annet sted) til å gi en kontinuerlig variabel massefordeling som kan anvendes til å "trimme" konstruksjonen til å oppnå minimum vibrasjonsmessig-induserte frekvensendringer.

Stivhetsfordeling kan påvirkes ved hjelp av mange velkjente faktorer som innbefatter de følgende: 1) valg av materiale for interferometerkonstruksjonen; 2) tykkelse av interferometervegger (som kan endres ved å tilføye eller ta vekk veggmaterialet, eksempelvis ved maskinering eller sveisning); 3) dimensjoner av konstruksjonsmessige komponenter; 4) nærvær av avstivere slik som ribber eller bjelker, som enten kan være en enhetlig del av interferometerkonstruksjonen eller tilføyde anordninger som tilføyes for å endre stivhet.

I en typisk anvendelse vil optimal fordeling av avstivere finnes eksperimentelt, ved å anvende en testoppsetting som vist i figur 6 og variere stivheten ved hjelp av en av de ovenfor opplistede fremgangsmåter. Alternativt kunne den optimale stivhet bestemmes ved hjelp av dynamisk mekanisk modellering slik som NASTRAN eller annen matematisk eller datamaskinmodellering. Så snart en optimal stivhetsfordeling er blitt funnet, kan fremtidige interferometere konstrueres til å innbefatte denne optimale konfigurering.

I en typisk anvendelse på en CO2 laser, er der to tverrgående akser og en langsgående akse som skal håndteres. Ved valg av monteringspunkter er det vanligvis mulig å plukke optimale punkter som tilfredsstiller to akser. Det er best å forsøke å utligne de mest følsomme aksene. De fleste laser-anordninger har bilateral eller venstre-høyresymmetri når man betrakter et hulromstverrsnitt. Denne symmetri resulterer ofte i at den tverrgående aksen er minst følsom overfor vibrasjon, hvorved det blir mer viktig å plukke monteringspunkter, massefordelinger eller stivhetsfordelinger som vil minimalisere vibrasjonsvirkningene i de to mest følsomme aksene, den vertikale og aksielle.

Den eksperimentelle oppsetting som er vist i figur 6 tillater at man direkte måler frekvensavvikene som bevirkes av vibrasjonen på et ristebord. Man kan bevege understøttelser til å redusere vibrasjonsmessig følsomhet eller man kan, - hvis dette ikke er mulig, variere vektfordelingen eller stivhets-fordelingen inntil den optimale fordeling oppnås. Den eksperimentelle oppsetting som er vist i figur 1 gjør det unødvendig faktisk å måle banelengdeendringer ettersom en direkte frekvensavviksmåling oppnås gjennom en heterodyn-blander 16.

I figur 6 er lasersenderen 20 mekanisk koblet til vibrator 21 for med vilje å introdusere vibrasjonsmessig bevirket ustabilitet Af(t) i den utmatede optiske frekvens f. Strålesplitter 22 kombinerer senderutmatningen med et utgangssignal av fast frekvens f-fg fra lokaloscillatorlaser 23. Den kombinerte stråle detekteres av heterodynblanderen 16. Vekselstrømkomponenten i blanderutmatningen er på svevningsfrekvensen mellom de to laserne, som er fg+ Af(t). Stabiliseringssløyfen opprettholder en konstant fg ved å påføre korrigerende signaler til piezoelektriske omsettere (PZT) som styrer utgangsfrekvensen for hver laser. Den hurtig tidsavhengige del av svevningsfrekvensen er Af(t) og måles ved hjelp av spektrumanalysator 26 eller ved hjelp av frekvensdiskriminator 27 og differensieringskretsen 28. XYZ akselerometeret 29 gir akselerasjonsmålinger for sammen-ligning med den målte frekvensustabiliteten.

I praksis vil stedet for understøttelsen ikke øke frekvensstabiliteten med en faktor av 10.000 av tre grunner: 1) Nøyaktigheten med hvilken monteringspunktene kan plasseres. Virkningen av den vibrasjonsmessige innmatning vil bli redusert med den faktor lik >/3(AÆ/L) fra laservirkningene med understøttelsene ved enden av laseren, hvor A-2/L er den brøkmessige feil med hvilken monteringsstedene finnes. Disse kunne muligvis plasseres med en nøyaktighet lik 2% av den fulle lengden, hvilket ville redusere virkningene med en faktor lik 1/29. Eksperimentell avstemning ved å bevege monterings stedene eller ved å fjerne, tilføye eller "bevege vekter på laseren kan være i stand til å forbedre dette med en faktor lik 1/2 eller 1/4. 2) Den mekaniske resonansfrekvens for laserkonstruksjonen må være godt over de vibrasjonsmessige frekvenser, idet virkningene av den mekaniske resonans ellers vil endre den bøyende formen. 3) De vibrasjonsmessige inmatninger ved de to monteringsstedene må korreleres, men trenger ikke være identiske. Ikke-identiske vibrasjonsmessige innmatninger vil kreve forskjellige monteringssteder enn identiske. Hvis de vibrasjonsmessige innmatninger delvis korreleres, vil denne oppfinnelse kompensere for den korrelerte delen.

Anvendelse av den foreliggende oppfinnelse resulterer i en stivt-montert laser som er i stand til nøyaktig å bli innsiktet og er relativt ufølsom for vibrasjon i den utstrekning hva angår resonanshulromsfrekvensendringer. Den foreliggende oppfinnelse involverer ikke termisk-relaterte frekvensustabilitetsproblemer, men hindrer ikke anvendelsen av systemer som er konstruert til å motvirke termisk frekvensustabilitet.

Claims (9)

1. Interferometeranordning bestående av en interferometerkonstruksjon (1) som har et resonanshulrom som har en nøytral akse (2) og hulromreflektorer (5, 6) hvis relative posisjoner bestemmer resonanshulromsfrekvensen i nevnte resonanshulrom, samt en monteringsinnretning (7, 8) for nevnte interferometerkonstruksjon, idet monteringsinnretningen omfatter et par støtteorganer (7, 8) som er forbundet med nevnte konstruksjon (1) på steder langs den nøytrale aksen og beliggende mellom hulrommets endereflektorer, karakterisert ved at individuelle av nevnte par av støtteorganer (7, 8) hver er forbundet med nevnte konstruksjon (1) på et bestemt sted relativt en av nevnte hul-romsenderef lektorer (5, 6), idet nevnte steder er asymmetrisk anbragt i forhold til hulrommets endereflektorer, og at hvert av nevnte steder befinner seg slik at variasjoner i nevnte resonanshulromsfrekvens når nevnte konstruksjon (1) utsettes for akselererende krefter blir redusert.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved dessuten å omfatte middel (15) festet til nevnte konstruksjon for å variere massefordelingen av denne, for å redusere vibrasjonsmessig induserte endringer i nevnte resonanshulromfrekvens.

3. Anordning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at hvert støtteorgan omfatter to støtter (31, 35; 32, 37) som er festet til nevnte konstruksjon (1) på steder som er motsatt hverandre langs et plan som passerer gjennom den nøytrale aksen (2) for nevnte resonanshulrom.

4. Fremgangsmåte for å redusere variasjonen, bevirket av akselererende krefter, i resonanshulromfrekvens i en interferometeranordning som omfatter en interferometerkonstruksjon (1) som har et resonanshulrom som har en nøytral akse (2) og hulromsendereflektorer (5, 6) hvis relative posisjoner bestemmer resonanshulromsfrekvensen for nevnte resonanshulrom, og en monteringsinnretning (7, 8) for nevnte interferometerkonstruksjon, idet monteringsinnretningen omfatter et par støtteorganer (7,8) forbundet med nevnte konstruksjon på steder langs den nøytrale aksen og beliggende mellom hulrommets endereflektorer, karakterisert ved trinnene: å understøtte konstruksjonen (1) med minst et par av støtteorganer (7, 8) som er forbundet med konstruksjonen, idet støttetrinnet utføres ved å forbinde individuelle av paret av støtteorganer (7, 8) slik at hver forbindes med konstruksjonen (1) på et bestemt sted relativt en av hulromsendereflektorene (5, 6), idet nevnte steder er asymmetrisk anbragt i forhold til hulromsendereflektorene, og idet trinnet med å forbinde innbefatter et trinn med å velge, fra et flertall av mulige støttesteder, stedet for hver individuelle av paret av støtteorganene (7, 8) for å redusere variasjoner i resonanshulromsfrekvensen når konstruksjonen utsettes for akselererende krefter.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, karakterisert ved dessuten å innbefatte trinnet: å velge fordelingen av masse innenfor konstruksjonen for derved ytterligere å redusere variasjoner i resonansfrekvens bevirket av akselererende krefter.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 4 eller 5, karakterisert ved dessuten å innbefatte trinnet: å velge fordelingen av stivhet innenfor konstruksjonen for derved ytterligere å redusere variasjoner i resonansfrekvens bevirket av akselererende krefter.

7 . Fremgangsmåte som angitt 4, 5 eller 6, karakterisert ved dessuten å omfatte trinnene: å bevege minst et individuelt av nevnte par av støtte-organer , å overvåke vibrasjonsmessig induserte endringer i resonans-hulromf rekvens , og å feste støtteorganene på et sted som medfører en redusert vibrasjonsmessig følsomhet hos konstruksjonen.

8. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av kravene 4-7, karakterisert ved dessuten å omfatte trinnene: å variere massefordelingen i interferometerkonstruksjonen, å overvåke endringen i resonanshulromfrekvens bevirket av vibrasjonsmessig eksitering, og å fiksere massefordelingen på en bestemt fordeling som resulterer i en redusert vibrasjonsmessig følsomhet for resonanshulromfrekvens.

9. Fremgangsmåte for å bestemme en optimal posisjon for individuelle av et par av støtteorganer (7, 8) som er koblet til en lasersenderkonstruksjon (20), idet konstruksjonen innbefatter et resonanshulrom som har en nøytral akse (2) og et par hulroms-enderef lektorer (5, 6), idet den optimale posisjon er steder langs den nøytrale aksen og beliggende mellom hulrommets endereflektorer som minimaliserer en helning mellom endereflektoren (5, 6) på grunn av akselerasjonskrefter, karakterisert ved trinnene: mekanisk å koble lasersenderkonstruksjonen (20) til en vibrator (21), å aktivere vibratoren (21) slik at laser-senderkonstruksjonen (20) vibreres for derved å indusere en frekvensendring Af(t) i en utmatning fra lasersenderkonstruksjonen (20), å tilveiebringe en referanse-lasersender (23) som har en referanseutgangsfrekvens f-fo, å kombinere utmatingen som har frekvens f+Af(t) fra laser-senderkonstruks j onen (20) med ref eranseutmatningen som har frekvens lik f-fo, å detektere de kombinerte utmatninger med en heterodyn blander (16) for å bestemme svevingsfrekvens fc+Af(t), å måle den tidsavhengige del av Af(t) og å plassere hvert av støtteorganene (7, 8) asymmetrisk med hensyn til hulrommets endereflektorer på et sted som minimaliserer Af(t).