RU2117251C1 - Laser gyroscope - Google Patents
Laser gyroscope Download PDFInfo
- Publication number
- RU2117251C1 RU2117251C1 RU97107217A RU97107217A RU2117251C1 RU 2117251 C1 RU2117251 C1 RU 2117251C1 RU 97107217 A RU97107217 A RU 97107217A RU 97107217 A RU97107217 A RU 97107217A RU 2117251 C1 RU2117251 C1 RU 2117251C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mirror
- output
- diffraction grating
- blind
- polarizer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к лазерным гироскопам и может быть использовано для измерения угловой скорости и малых вариаций угловой скорости вращения, например угловой скорости вращения Земли. The invention relates to laser gyroscopes and can be used to measure angular velocity and small variations in the angular velocity of rotation, for example, the angular velocity of rotation of the Earth.
Известно, что угловая скорость вращения любого объекта может быть определена посредством измерения набега фаз оптического излучения в кольцевом лазерном интерферометре. Измеряемый набег фаз вызывается эффектом Саньяка. It is known that the angular velocity of rotation of any object can be determined by measuring the phase shift of the optical radiation in a ring laser interferometer. The measured phase incursion is caused by the Sagnac effect.
Известны лазерные гироскопы для измерения угловой скорости вращения и вариаций угловой скорости вращения, состоящие из кольцевого трехзеркального резонатора, кюветы с активной средой, элемента сведения оптических лучей и фотоприемной системы. Known laser gyroscopes for measuring the angular velocity of rotation and variations of the angular velocity of rotation, consisting of an annular three-mirror resonator, a cell with an active medium, an element for converging optical rays and a photodetector system.
Известен лазерный гироскоп для измерения угловой скорости вращения, который является наиболее близким к заявляемому и поэтому выбран в качестве прототипа. Он содержит активную среду для обеспечения генерации оптического излучения, первое и второе глухие зеркала, выходное полупрозрачное зеркало, образующие кольцевой трехзеркальный резонатор (интерферометр). Полупрозрачное зеркало на обратной стороне имеет плоскую дифракционную решетку. Выходящие лучи, совмещенные плоской дифракционной решеткой, подаются на фотоприемную систему. Активная среда размещена между двумя глухими зеркалами. Между каждым из глухих зеркал и выходным полупрозрачным зеркалом размещены преобразователи поляризации, которые представляют собой четвертьволновые пластины с двойным лучепреломлением так, чтобы их кристаллографические оси были ориентированы ортогонально. Между одной из четвертьволновых пластин и выходным полупрозрачным зеркалом помещен невзаимный элемент, использующий эффект Фарадея, так называемая "ячейка Фарадея". Между выходным полупрозрачным зеркалом и фотоприемной системой помещен поляризатор. Принцип действия такого гироскопа основан на эффекте Саньяка, который заключается в том, что частота собственных колебаний кольцевого резонатора для волны, распространяющейся но направлению вращения резонатора, уменьшается, а для встречной волны - увеличивается. Поскольку лазер излучает в двух противоположных направлениях, в кольцевом резонаторе образуются две волны, распространяющиеся одна по вращению гироскопа, другая - в противоположном направлении. Встречные волны, выходя из активной среды и попадая на четвертьволновые пластины, разворачивают свою плоскость поляризации на 45o и оказываются поляризованными ортогонально. Оптическая ячейка Фарадея позволяет за счет подводимого внешнего магнитного поля получить начальную разность частот встречных волн. Оба луча собираются дифракционной решеткой, установленной на внешней стороне выходного полупрозрачного зеркала, проходят через поляризатор, который совмещает плоскости поляризации обоих лучей, и затем подаются на фотоприемную систему. При этом на входе фотоприемной системы образуется интерфенционное поле, характеризуемое последовательностью интерференционных полос, число и скорость перемещения которых определяется разностью частот световых волн. С помощью фотоприемной системы измеряется скорость прохождения максимумов интенсивности интерфенционной картины, по которой и судят о скорости углового вращения лазерного гироскопа.Known laser gyroscope for measuring the angular velocity of rotation, which is the closest to the claimed and therefore selected as a prototype. It contains an active medium for the generation of optical radiation, the first and second blind mirrors, the output translucent mirror, forming a three-mirror ring resonator (interferometer). The translucent mirror on the back side has a flat diffraction grating. The output rays combined with a plane diffraction grating are fed to a photodetector system. The active medium is placed between two deaf mirrors. Between each of the blind mirrors and the output translucent mirror are placed polarization converters, which are quarter-wave plates with birefringence so that their crystallographic axes are oriented orthogonally. A non-reciprocal element using the Faraday effect, the so-called "Faraday cell", is placed between one of the quarter-wave plates and the output translucent mirror. A polarizer is placed between the output translucent mirror and the photodetector system. The principle of operation of such a gyroscope is based on the Sagnac effect, which consists in the fact that the frequency of the natural oscillations of the ring resonator decreases for a wave propagating along the direction of rotation of the resonator, and increases for a counterpropagating wave. Since the laser emits in two opposite directions, two waves are formed in the ring resonator, one propagating along the gyroscope and the other in the opposite direction. Counterpropagating waves, leaving the active medium and falling onto quarter-wave plates, unfold their plane of polarization by 45 ° and turn out to be polarized orthogonally. The optical Faraday cell allows, due to the input external magnetic field, to obtain the initial frequency difference of the oncoming waves. Both beams are collected by a diffraction grating mounted on the outside of the output translucent mirror, pass through a polarizer that combines the polarization planes of both beams, and then feed to the photodetector system. In this case, an interference field is formed at the input of the photodetector system, characterized by a sequence of interference fringes, the number and speed of which are determined by the frequency difference of the light waves. Using the photodetector system, the speed of passage of the intensity maxima of the interference pattern is measured, which is used to judge the speed of the angular rotation of the laser gyro.
Однако с помощью известных лазерных гироскопов невозможно измерять малые ( ≃ 0,01град. /ч) угловые скорости вращения из-за того, что эти устройства обладают достаточно широкой полосой синхронизации (порядка нескольких сотен Гц) частоты встречных волн. Эта полоса синхронизации возникает вследствие взаимодействия встречных пучков волн на неоднородностях оптической среды в резонаторе и невозможности изготовления идеальных оптических элементов. Это приводит к тому, что волны, разность частот которых меньше указанных выше величин, перестают давать сигнал разностной частоты, а это приводит к тому, что измерение угловой скорости вращения становится невозможным. Для того, чтобы уменьшить ширину полосы синхронизации встречных волн введены преобразователи поляризации и ячейка Фарадея, что позволяет уменьшить ширину полосы синхронизации в лучших образцах лазерных гироскопов до величин порядка 100 Гц. Однако известно, что невзаимные элементы, использующие эффект Фарадея, очень чувствительны не только к любым магнитным полям как управляющим, так и внешним, но и к составляющим угловой скорости, дающим проекцию на направление постоянного подмагничивающего поля. Поэтому лазерный гироскоп с невзаимным элементом, использующим эффект Фарадея, оказывается принципиально чувствительным не только к вращению вокруг оси, нормальной к плоскости резонатора, но и к угловым движениям, вектор угловой скорости которых лежит в плоскости резонатора. Кроме того, введение в резонатор невзаимного элемента сопровождается появлением потерь, которые приводят к изменению ряда характеристик гироскопа, например ухудшению добротности резонатора и, следовательно, к увеличению частотной нестабильности и ухудшению разрешающей способности прибора. However, using known laser gyroscopes, it is impossible to measure small (≃ 0.01 deg / h) angular rotation speeds due to the fact that these devices have a fairly wide synchronization band (of the order of several hundred Hz) of the frequency of counterpropagating waves. This synchronization band arises due to the interaction of counterpropagating wave beams on the inhomogeneities of the optical medium in the cavity and the impossibility of manufacturing ideal optical elements. This leads to the fact that waves whose frequency difference is less than the above values cease to give a difference frequency signal, and this leads to the fact that the measurement of the angular velocity of rotation becomes impossible. In order to reduce the synchronization bandwidth of counterpropagating waves, polarization converters and a Faraday cell have been introduced, which makes it possible to reduce the synchronization bandwidth in the best samples of laser gyroscopes to values of the order of 100 Hz. However, it is known that nonreciprocal elements using the Faraday effect are very sensitive not only to any magnetic fields, both controlling and external, but also to angular velocity components that give a projection on the direction of a constant magnetizing field. Therefore, a laser gyroscope with a nonreciprocal element using the Faraday effect is fundamentally sensitive not only to rotation around an axis normal to the plane of the resonator, but also to angular movements whose angular velocity vector lies in the plane of the resonator. In addition, the introduction of a nonreciprocal element into the resonator is accompanied by the appearance of losses that lead to a change in a number of characteristics of the gyroscope, for example, a deterioration in the quality factor of the resonator and, consequently, an increase in the frequency instability and a deterioration in the resolution of the device.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в разработке лазерного гироскопа, позволяющего измерять малые угловые скорости и малые вариации угловых скоростей вращения, т.е. достижение технического результата - повышение чувствительности устройства, при этом решаются дополнительные задачи - упрощение устройства за счет исключения ячейки Фарадея, улучшение разрешающей способности и уменьшение его частотной нестабильности. The problem to which the claimed invention is directed, is to develop a laser gyroscope that can measure small angular velocities and small variations in angular velocities of rotation, i.e. the achievement of the technical result is to increase the sensitivity of the device, while additional tasks are solved - simplification of the device by eliminating the Faraday cell, improving the resolution and reducing its frequency instability.
Сущность изобретения заключается в том, что в известный лазерный гироскоп, содержащий активную среду для генерации оптического излучения, первое и второе глухие зеркала, выходное полупрозрачное зеркало с плоской дифракционной решеткой на обратной стороне, фотоприемную систему и поляризатор, расположенный между выходным полупрозрачным зеркалом и фотодетектором, для решения поставленной задачи введены первая и вторая отражательная дифракционные решетки с возможностью отражения падающих лучей под углом, отличным от угла падения, первый и второй поляризаторы с взаимно ортогональными плоскостями пропускания, причем первая отражательная дифракционная решетка расположена между глухими зеркалами, вторая отражательная дифракционная решетка - между вторым глухим и выходным полупрозрачным зеркалом, первый поляризатор расположен между первой отражательной дифракционной решеткой и вторым глухим зеркалом, а второй поляризатор - между первой отражательной дифракционной решеткой и выходным полупрозрачным зеркалом, при этом оба глухих зеркала, выходное полупрозрачное зеркало и обе отражательные дифракционные решетки размещены в вершинах правильного пятиугольника, а активная среда расположена между первым глухим и выходным полупрозрачным зеркалом. The essence of the invention lies in the fact that in a known laser gyroscope containing an active medium for generating optical radiation, the first and second deaf mirrors, the output translucent mirror with a flat diffraction grating on the back side, a photodetector system and a polarizer located between the output translucent mirror and a photodetector, To solve this problem, the first and second reflective diffraction gratings were introduced with the ability to reflect incident rays at an angle different from the angle of incidence. the second and second polarizers with mutually orthogonal transmission planes, the first reflective diffraction grating located between the blind mirrors, the second reflecting diffraction grating between the second blind and the output translucent mirror, the first polarizer located between the first reflecting diffraction grating and the second blind mirror, and the second polarizer between the first reflective diffraction grating and the output translucent mirror, with both deaf mirrors, the output translucent mirror The bottom and both reflective diffraction gratings are located at the vertices of a regular pentagon, and the active medium is located between the first blind and output translucent mirror.
Введение новых элементов: первой и второй отражательной дифракционной решетки, первого и второго поляризатора с взаимно ортогональными плоскостями пропускания, их взаимное расположение как по отношению друг к другу, так и по отношению к известным элементам устройства позволяет достичь решения поставленной задачи - повышения чувствительности лазерного гироскопа, улучшения разрешающей способности, уменьшения частотной нестабильности, а также упростить в целом устройство, поскольку из схемы исключены преобразователи поляризации и ячейка Фарадея. The introduction of new elements: the first and second reflective diffraction gratings, the first and second polarizers with mutually orthogonal transmission planes, their relative position both with respect to each other and with respect to known elements of the device allows us to achieve the solution of the problem - increasing the sensitivity of the laser gyroscope, improve resolution, reduce frequency instability, and also simplify the whole device, since polarization and cell converters are excluded from the circuit ka Faraday.
В отличие от известного технического решения в заявленном устройстве используются два луча света, бегущие не в разных, а в одном направлении, но по разным контурам (внешнему и внутреннему, образующим составной резонатор), имеющим разную оптическую длину светового пути и обладающие за счет прохождения через отражательные дифракционные решетки взаимно ортогональными плоскостями поляризации. Оптическое излучение на одной из двух ортогональных поляризаций, циркулирующее через активную среду, первое глухое зеркало, первую отражательную дифракционную решетку, где для луча света данной поляризации угол падения равен углу отражения, первый поляризатор, второе глухое зеркало, вторую отражательную дифракционную решетку, где для луча данной поляризации угол падения равен углу отражения, и выходное полупрозрачное зеркало, образует внешний контур резонатора. Оптическое излучение на другой поляризации, циркулирующее через активную среду, первое глухое зеркало, первую отражательную дифракционную решетку, где для луча света данной поляризации угол падения не равен углу отражения, выходное зеркало, второе глухое зеркало, первое глухое зеркало, вторую отражательную дифракционную решетку, где для луча данной поляризации угол падения опять не равен углу отражения, и выходное зеркало, образует внутренний контур резонатора. Первая отражательная дифракционная решетка разделяет оптическое излучение и часть его с одной поляризацией направляет во внешний контур, другую часть с ортогональной поляризацией - направляет во внутренний контур. Поляризаторы, стоящие после первой отражательной дифракционной решетки, окончательно вычищают оптическое излучение во внешнем и внутреннем контурах от излучения с неправильной поляризацией и пропускают далее только то излучение, которое обладает строго требуемой поляризацией. Поскольку оптическая длина светового пути в двух контурах резонатора разная, то резонаторы генерируют световое излучение на разных частотах, т.е. в устройстве сразу есть начальная разность частот, и поэтому в данном устройстве нет надобности в ячейке Фарадея. Кроме того, в отличие от прототипа, где лучи поляризованы взаимно ортогонально только вне активной среды, в предлагаемом устройстве два луча света поляризованы взаимно ортогонально также и в активной среде, т.е. во всем составном резонаторе. In contrast to the known technical solution, the claimed device uses two light beams traveling not in different but in the same direction, but along different contours (external and internal, forming a composite resonator) having different optical path lengths and having due to passage through reflective diffraction gratings with mutually orthogonal planes of polarization. Optical radiation in one of two orthogonal polarizations, circulating through the active medium, the first blind mirror, the first reflective diffraction grating, where for the light beam of this polarization the angle of incidence is equal to the reflection angle, the first polarizer, the second blind mirror, the second reflective diffraction grating, where for the beam Given polarization, the angle of incidence is equal to the angle of reflection, and the output translucent mirror forms the outer contour of the resonator. Optical radiation of a different polarization circulating through the active medium, the first blind mirror, the first reflective diffraction grating, where for the light beam of this polarization the angle of incidence is not equal to the reflection angle, the output mirror, the second blind mirror, the first blind mirror, the second reflective diffraction grating, where for a beam of a given polarization, the angle of incidence is again not equal to the angle of reflection, and the output mirror forms the inner contour of the resonator. The first reflective diffraction grating separates the optical radiation and directs part of it with one polarization to the outer loop, the other part with orthogonal polarization - directs to the inner loop. Polarizers standing after the first reflective diffraction grating finally clean the optical radiation in the external and internal circuits from radiation with irregular polarization and then pass only that radiation that has a strictly required polarization. Since the optical path length in the two circuits of the resonator is different, the resonators generate light radiation at different frequencies, i.e. the device immediately has an initial frequency difference, and therefore there is no need for a Faraday cell in this device. In addition, unlike the prototype, where the rays are polarized mutually orthogonally only outside the active medium, in the proposed device two rays of light are polarized mutually orthogonal also in the active medium, i.e. throughout the composite resonator.
Все это, как известно, приводит к тому, что лучи света со взаимно ортогональными плоскостями поляризации, с разнесенными частотами и, бегущие в одном направлении, крайне слабо взаимодействуют друг с другом. Это приводит к резкому уменьшению взаимовлияния генерируемых волн, (т.е. к практическому устранению конкуренции волн). Поэтому ширина полосы синхронизации лазерного гироскопа оказывается очень узкой, а это в свою очередь приводит к повышению стабильности его работы. Ширину полосы синхронизации при тщательном изготовлении элементов устройства, можно сделать сколь угодно малой - до десятой и сотых долей Гц, тогда как начальная разность частот, зависящая от длины стороны пятиугольника, может быть сделана достаточно большой, заведомо большей, чем ширина полосы синхронизации. В результате этого при любой скорости вращения предлагаемый лазерный гироскоп будет работать вне полосы синхронизации, в нем всегда будет присутствовать сигнал разностной частоты и, следовательно, любая угловая скорость или ее вариация оказывается измеримой, причем точность измерения ограничена лишь конечной шириной линии лазерного излучения. Потенциальная чувствительность предлагаемого лазерного гироскопа может быть оценена следующим образом. Известно, что добавка к начальной разностной частоте, обусловленная вращением гироскопа, которую можно измерить современными приборами при стандартной ширине линии лазерного излучения ≃ 10-3 Гц, составляет ≃ 10-2 Гц. Следовательно, предельная величина угловой скорости, которую сможет зафиксировать заявляемый лазерный гироскоп, если не принимать специальных мер, оцененная по стандартной формуле, составит ≃ 10-7 град./с.All this, as is known, leads to the fact that light rays with mutually orthogonal planes of polarization, with spaced frequencies and traveling in the same direction interact extremely weakly with each other. This leads to a sharp decrease in the mutual influence of the generated waves (i.e., to the practical elimination of wave competition). Therefore, the synchronization bandwidth of the laser gyro is very narrow, and this in turn leads to an increase in the stability of its operation. The width of the synchronization band, when the elements of the device are carefully manufactured, can be made arbitrarily small - up to the tenth and hundredths of a Hz, while the initial frequency difference, depending on the length of the side of the pentagon, can be made sufficiently large, obviously larger than the width of the synchronization band. As a result of this, at any speed of rotation, the proposed laser gyroscope will operate outside the synchronization band, there will always be a difference frequency signal in it and, therefore, any angular velocity or its variation is measurable, and the measurement accuracy is limited only by the finite line width of the laser radiation. The potential sensitivity of the proposed laser gyroscope can be estimated as follows. It is known that the addition to the initial difference frequency, due to the rotation of the gyroscope, which can be measured with modern instruments with a standard laser line width of ≃ 10 -3 Hz, is ≃ 10 -2 Hz. Therefore, the limiting value of the angular velocity that the claimed laser gyroscope can fix, if you do not take special measures, estimated by the standard formula, will be составит 10 -7 deg./s.
Оптическая схема устройства приведена на чертеже. The optical diagram of the device is shown in the drawing.
Активная среда 1, служащая для генерации лазерного излучения, расположена между первым глухим зеркалом 2 и выходным полупрозрачным зеркалом 8, на внешней (обратной) стороне которого нанесена плоская дифракционная решетка. Первая отражательная дифракционная решетка 3 расположена между первым глухим зеркалом 2 и вторым глухим зеркалом 6. Вторая отражательная дифракционная решетка 7 расположена между вторым глухим зеркалом 6 и выходным полупрозрачным зеркалом 8. Между первой отражательной дифракционной решеткой 3 и вторым глухим зеркалом 6 расположен поляризатор 4, а между первой отражательной дифракционной решеткой 3 и внутренней поверхностью выходного полупрозрачного зеркала 8 расположен поляризатор 5, при этом зеркала 2, 6 и 8, отражательные дифракционные решетки 3 и 7 расположены в вершинах правильного пятиугольника. Между внешней поверхностью выходного полупрозрачного зеркала 8 и фотоприемной системой 10 расположен поляризатор 9. Ход оптических лучей в устройстве показан на фигуре стрелками. The active medium 1, which serves to generate laser radiation, is located between the first blind mirror 2 and the output translucent mirror 8, on the outer (back) side of which a plane diffraction grating is deposited. The first reflective diffraction grating 3 is located between the first deaf mirror 2 and the second deaf mirror 6. The second reflection diffraction grating 7 is located between the second deaf mirror 6 and the output translucent mirror 8. Between the first reflection diffraction grating 3 and the second deaf mirror 6, a polarizer 4 is located, and between the first reflective diffraction grating 3 and the inner surface of the output translucent mirror 8 is a polarizer 5, while mirrors 2, 6 and 8, reflective diffraction etki 3 and 7 are arranged at the vertices of a regular pentagon. Between the outer surface of the output translucent mirror 8 and the photodetector system 10 there is a polarizer 9. The course of the optical rays in the device is shown in the figure by arrows.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Оптическое излучение с полным набором поляризаций, выходя из активной среды 1, отражается от зеркала 2, попадает на отражательную дифракционную решетку 3, которая разделяет оптическое излучение по поляризациям и часть его с ТМ-поляризацией, для которой угол падения равен углу отражения, направляет во внешний контур составного резонатора, образованного из элементов 1, 2, 3, 4, 6, 7 и 8. (Изготовление отражательных дифракционных решеток, подобных решеткам 3 и 7, не вызывает затруднений). Другая часть излучения с ТЕ-поляризацией, ортогональной ТМ-поляризации, для которой угол отражения от дифракционной решетки 3 не равен углу падения на нее, циркулирует по внутреннему контуру составного резонатора, образованного элементами 1, 2, 3, 5, 8, 6, 2, 7, 8. При этом отражательная дифракционная решетка 7 имеет те же свойства, что и решетка 3. Поляризатор 4 внешнего контура и поляризатор внутреннего контура вычищают оптическое излучение во внешнем и внутреннем контурах от излучения с неправильной поляризацией и пропускают далее себя только то излучение, которое обладает строго требуемой поляризацией. Поскольку оптическая длина светового пути в двух контурах резонатора разная, то резонаторы генерируют световое излучение на разных частотах. Два излучения со взаимно ортогональными плоскостями поляризации с разнесенными частотами и, бегущие в одном направлении, в активной среде 1 взаимодействуют с разными группами атомов. Это приводит к резкому уменьшению взаимовлияния генерируемых волн, (т. е. к практическому устранению конкуренции волн). Поскольку волны крайне слабо взаимодействуют друг с другом, полоса синхронизации оказывается очень узкой и может достичь в зависимости от тщательности изготовления оптических элементов устройства десятых или сотых долей Гц, а это в свою очередь приводит к повышению стабильности работы лазерного гироскопа. При любой скорости вращения предлагаемый лазерный гироскоп будет работать вне полосы синхронизации, в нем всегда будет присутствовать сигнал разностной частоты и, следовательно, любая угловая скорость или ее вариация оказывается измеримой. Оба луча собираются дифракционной решеткой, установленной на внешней стороне выходного полупрозрачного зеркала 8, проходят через поляризатор 9, который совмещает плоскости поляризации обоих лучей, и затем подаются на фотоприемную систему 10. При этом на входе фотоприемной системы 10 образуется интерференционное поле, характеризуемое последовательностью интерференционных полос, число и скорость перемещения которых определяется разностью частот световых волн. С помощью фотоприемной системы 10 (как и в прототипе) измеряется скорость прохождения максимумов интенсивности интерференционной картины, по которой и судят о скорости углового вращения лазерного гироскопа. Optical radiation with a full set of polarizations, coming out of the active medium 1, is reflected from the mirror 2, gets on the reflective diffraction grating 3, which separates the optical radiation by polarization and part of it with TM polarization, for which the angle of incidence is equal to the angle of reflection, directs to the external the contour of a composite resonator formed from elements 1, 2, 3, 4, 6, 7 and 8. (The manufacture of reflective diffraction gratings, similar to gratings 3 and 7, is not difficult). Another part of the radiation with TE polarization, orthogonal to the TM polarization, for which the angle of reflection from the diffraction grating 3 is not equal to the angle of incidence on it, circulates along the inner contour of the composite resonator formed by elements 1, 2, 3, 5, 8, 6, 2 , 7, 8. In this case, the reflective diffraction grating 7 has the same properties as the grating 3. The polarizer 4 of the external circuit and the polarizer of the internal circuit clean out the optical radiation in the external and internal circuits from radiation with irregular polarization and only then pass themselves radiation that has strictly required polarization. Since the optical path length in the two circuits of the resonator is different, the resonators generate light radiation at different frequencies. Two radiation with mutually orthogonal planes of polarization with spaced frequencies and traveling in the same direction in the active medium 1 interact with different groups of atoms. This leads to a sharp decrease in the mutual influence of the generated waves (i.e., to the practical elimination of wave competition). Since the waves interact extremely weakly with each other, the synchronization band is very narrow and can reach tenths or hundredths of a Hz, depending on the thoroughness of the manufacturing of the optical elements of the device, and this in turn leads to an increase in the stability of the laser gyro. At any speed of rotation, the proposed laser gyroscope will operate outside the synchronization band, there will always be a difference frequency signal in it and, therefore, any angular velocity or its variation is measurable. Both beams are collected by a diffraction grating installed on the outside of the output translucent mirror 8, pass through a polarizer 9, which combines the polarization planes of both beams, and then are fed to the photodetector system 10. An interference field is formed at the input of the photodetector system 10, characterized by a sequence of interference fringes , the number and speed of which is determined by the frequency difference of the light waves. Using the photodetector system 10 (as in the prototype), the speed of passing the maxima of the intensity of the interference pattern is measured, which is used to judge the speed of the angular rotation of the laser gyro.
Источники информации
1. Зейгер С.Г., Климонтович Ю.Л., Ланда П.С., Ларионцев Е.Г., Фрадкин Э. Е., Волновые и флуктуационные процессы в лазерах.-М.: Наука, 1974, 416 с.Sources of information
1. Zeiger S.G., Klimontovich Yu.L., Landa P.S., Lariontsev E.G., Fradkin E.E., Wave and fluctuation processes in lasers.-M.: Nauka, 1974, 416 pp.
2. Серегин В.В., Кукулиев P.M. Лазерные гирометры и их применение, -М.: Машиностроение, 1990, 288 с. 2. Seregin VV, Kukuliev P.M. Laser gyrometers and their use, Moscow: Mashinostroenie, 1990, 288 p.
3. Бычков С. И. , Лукьянов Д.П., Бакаляр А.И., Лазерный гироскоп,- М.: Сов.радио, 1975, 425 с. - прототип. 3. Bychkov S.I., Lukyanov D.P., Bakular A.I., Laser gyroscope, - M .: Sov.radio, 1975, 425 p. - prototype.
4. Kogelnik Н.// Bell Syst. Tell. J., -1969.- v. 48, N 9, р. 2909-2948. 4. Kogelnik N. // Bell Syst. Tell. J., -1969.- v. 48, No. 9, p. 2909-2948.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97107217A RU2117251C1 (en) | 1997-05-06 | 1997-05-06 | Laser gyroscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97107217A RU2117251C1 (en) | 1997-05-06 | 1997-05-06 | Laser gyroscope |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2117251C1 true RU2117251C1 (en) | 1998-08-10 |
| RU97107217A RU97107217A (en) | 1999-01-10 |
Family
ID=20192598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97107217A RU2117251C1 (en) | 1997-05-06 | 1997-05-06 | Laser gyroscope |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2117251C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2539673C2 (en) * | 2012-03-13 | 2015-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" (ФГУП "ЦЭНКИ") | Optical circuit of input-output device of angular velocity vector measurer based on optic fibre gyroscope |
-
1997
- 1997-05-06 RU RU97107217A patent/RU2117251C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Бычков С.И. и др. Лазерный гироскоп. - М.: Советское радио, 1975, с.243 - 244. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2539673C2 (en) * | 2012-03-13 | 2015-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" (ФГУП "ЦЭНКИ") | Optical circuit of input-output device of angular velocity vector measurer based on optic fibre gyroscope |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR0173434B1 (en) | Interferometric Laser Sensor | |
| US4521110A (en) | Dual cavity laser gyro | |
| US4718766A (en) | Stabilized ring laser bias system | |
| US4410274A (en) | Ring laser gyroscope with doppler mirrors and offset actuators | |
| KR20180104786A (en) | Optical fiber Sagnac interferometer using a polarizing beam splitter | |
| US3382758A (en) | Ring laser having frequency offsetting means inside optical path | |
| US4461574A (en) | Environmentally independent fiber optic rotation sensor | |
| US3484169A (en) | Motion sensing apparatus | |
| KR20180051694A (en) | Free space Sagnac interferometer using a polarizing beam splitter | |
| EP0078931B1 (en) | Angular rate sensor | |
| Benser et al. | Development and evaluation of a navigation grade resonator fiber optic gyroscope | |
| RU2117251C1 (en) | Laser gyroscope | |
| US3433568A (en) | Motion sensing apparatus | |
| EP0874219A2 (en) | Fiber optic gyroscope | |
| US7057734B2 (en) | Integrated reaction wheel assembly and fiber optic gyro | |
| RU2167397C2 (en) | Laser gyroscope | |
| US4272194A (en) | Rotation sensitive ring laser system | |
| RU81317U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING ANGULAR SPEEDS OF ROTATION | |
| RU2676835C1 (en) | Optical radiation mixer with application of prisms of optical active materials | |
| RU2815205C1 (en) | Photonic ars on ring optical resonator | |
| US5907402A (en) | Multioscillator ring laser gyro using compensated optical wedge | |
| Martin et al. | The Litton 11 cm triaxial zero-lock gyro | |
| Dorschner | Nonplanar rings for laser gyroscopes | |
| RU2709428C1 (en) | Optical mixer of radiation of four-frequency laser gyroscope of zeeman type | |
| JPS60135816A (en) | Optical fiber gyro |