RU2617130C2 - Optical interference mixer for laser gyro - Google Patents

Optical interference mixer for laser gyro Download PDF

Info

Publication number
RU2617130C2
RU2617130C2 RU2014154356A RU2014154356A RU2617130C2 RU 2617130 C2 RU2617130 C2 RU 2617130C2 RU 2014154356 A RU2014154356 A RU 2014154356A RU 2014154356 A RU2014154356 A RU 2014154356A RU 2617130 C2 RU2617130 C2 RU 2617130C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
interference
focusing lens
optical
photodetector
radius
Prior art date
Application number
RU2014154356A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014154356A (en
Inventor
Николай Александрович Ус
Сергей Павлович Задорожний
Оксана Николаевна Склярова
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2014154356A priority Critical patent/RU2617130C2/en
Publication of RU2014154356A publication Critical patent/RU2014154356A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2617130C2 publication Critical patent/RU2617130C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: optical interference mixer consists of a semitransparent plane mirror, wherein the first surface with a semitransparent reflective coating or film formed by the hemispherical recess surface of radius R1. Second surface is made translucent plane mirror focusing lens radius R2. Wherein R2>R1. Wherein the longitudinal axis of the focusing lens coincides with the longitudinal axis of the hemispherical surface and the axis of the gyroscope photodetector. Thickness of the semitransparent plane mirror is much greater than the recess.
EFFECT: technical result of the invention is to improve the reliability, accuracy and stability of measurement of the angular velocity of the laser gyro with a triangular optical circuit monoblock expulsion and technological focus points of the interference of the mixer, the focusing lens and the photodetector.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для измерения угловой скорости в системах ориентации и навигации подвижных объектов, и может быть использовано при организации систем съема и обработки выходной информации с кольцевых лазерных гироскопов в виде интерференционной картины.The invention relates to the field of measurement technology, and in particular to devices for measuring angular velocity in orientation systems and navigation of moving objects, and can be used to organize systems for removing and processing output information from ring laser gyroscopes in the form of an interference pattern.

Регистрация фазового сдвига в кольцевом интерферометре основана на явлении интерференции, возникающем при суммировании встречных световых лучей. Впервые это явление в 1904 году использовал А. Майкельсон в опытах при изучении гипотезы «Эфира». Аналогичные опыты в 1913 году с целью проверки ньютоновского «светоносного эфира» были проделаны М. Саньяком [Байбородин Ю.В. Основы лазерной техники. - 2-е изд., перераб. и доп. - Киев: Выща шк. Головное изд-во, 1988. - 383 с. - С. 188].Registration of a phase shift in a ring interferometer is based on the phenomenon of interference arising from the summation of oncoming light rays. For the first time this phenomenon was used in 1904 by A. Michelson in experiments in the study of the "Ether" hypothesis. Similar experiments in 1913 in order to verify the Newtonian "luminiferous ether" were carried out by M. Sagnac [Bayborodin Yu.V. The basics of laser technology. - 2nd ed., Revised. and add. - Kiev: High school. Head Publishing House, 1988 .-- 383 p. - S. 188].

Для выделения сигнала разностной частоты встречных излучений в лазерном гироскопе, выходящих через один из отражательных элементов кольцевого резонатора, последние совмещают в специальном оптическом устройстве - оптическом интерференционном смесителе. Следует отметить, что в лазерном гироскопе лишь небольшая доля энергии оптического сигнала (примерно 1…10%) интерферирует на рабочей грани оптического смесителя. Для осуществления интерференции встречных волн лазерного гироскопа применяют различные схемы оптических смесителей. Принято различать три типа схем оптических смесителей: зеркальные, призменные и голографические [Байбородин Ю.В. Основы лазерной техники. - 2-е изд., перераб. и доп. - Киев: Выща шк. Головное изд-во, 1988. - 383 с. - С. 288].To isolate the signal of the difference frequency of counterpropagating radiation in a laser gyroscope emerging through one of the reflective elements of the ring resonator, the latter are combined in a special optical device - an optical interference mixer. It should be noted that in a laser gyroscope only a small fraction of the energy of the optical signal (approximately 1 ... 10%) interferes on the working face of the optical mixer. For the interference of counterpropagating waves of a laser gyroscope, various schemes of optical mixers are used. It is customary to distinguish between three types of optical mixer circuits: mirror, prism, and holographic [Bayborodin Yu.V. The basics of laser technology. - 2nd ed., Revised. and add. - Kiev: High school. Head Publishing House, 1988 .-- 383 p. - S. 288].

Для моноблочных конструкций лазерного гироскопа по точности совмещения наиболее предпочтительной является известная призменная схема [Богданов А.Д. Гироскопы на лазерах. - М.: Воениздат, 1973. - 72 с. - С. 36].For monoblock designs of a laser gyroscope, the well-known prism scheme is most preferable for matching accuracy [AD Bogdanov Laser gyroscopes. - M .: Military Publishing, 1973. - 72 p. - S. 36].

Конструктивное решение оптической схемы интерференционного смесителя на основе асимметричной призмы приведено на фиг. 1. Основными элементами данной схемы являются полупрозрачное плоское зеркало, которое одной стороной (зеркальной) обращено к оптическим каналам газового лазера, а другой стороной сопряжено с основанием асимметричной призмы. При прохождении через полупрозрачное плоское зеркало 1-го и 2-го оптических лучей с учетом прохождения 1-го оптического луча через асимметричную призму на ее рабочей грани происходит интерференция встречных волн. Это приводит к появлению в рабочей плоскости А-А интерференционной картины, которая может быть технически обработана, например, с помощью фотоприемного устройства. Для устойчивой работы фотоприемника в цепь обработки, как правило, дополнительно ставится фокусирующая оптическая линза.The structural solution of the optical design of an interference mixer based on an asymmetric prism is shown in FIG. 1. The main elements of this scheme are a translucent flat mirror, which on one side (mirrored) faces the optical channels of the gas laser and the other side is interfaced with the base of the asymmetric prism. When passing through a translucent flat mirror of the 1st and 2nd optical rays, taking into account the passage of the 1st optical beam through an asymmetric prism, interference of the opposing waves occurs on its working face. This leads to the appearance in the working plane AA of the interference pattern, which can be technically processed, for example, using a photodetector. For stable operation of the photodetector, a focusing optical lens is usually added to the processing chain.

Достоинством данной оптической схемы следует считать возможность ее применения практически для любой оптической схемы кольцевого лазера.The advantage of this optical design should be considered the possibility of its application for almost any optical design of a ring laser.

К недостаткам следует отнести:The disadvantages include:

1) наличие двух компонентов - полупрозрачного плоского зеркала и сопряженной с ним асимметричной призмы. Данное положение не позволяет создать интегрированную структуру и накладывает ограничения на технологию создания такой конструкции: сопряжение двух стеклянных поверхностей с заданными оптическими характеристиками;1) the presence of two components - a translucent flat mirror and an asymmetric prism conjugated with it. This provision does not allow the creation of an integrated structure and imposes restrictions on the technology for creating such a design: pairing two glass surfaces with specified optical characteristics;

2) для нормальной работы фотоприемного устройства требуется фокусирующая линза, которая является внешним добавочным элементом на выходе оптической схемы интерференционного смесителя. Это накладывает дополнительные требования технологического характера при юстировке фотоприемника, фокусирующей линзы и непосредственно интерференционного смесителя.2) for the normal operation of the photodetector, a focusing lens is required, which is an external additional element at the output of the optical circuit of the interference mixer. This imposes additional requirements of a technological nature when adjusting the photodetector, focusing lens and directly the interference mixer.

Наиболее близким к заявляемому устройству является оптическая схема, реализующая функции юстировки оптической кольцевой треугольной схемы лазерного гироскопа и выполненная на базе плоского зеркала полного отражения с полусферической поверхностью в его геометрическом центре [Горенштейн И.А., Шульман И.А. Инерциальные навигационные системы. / Под ред. канд. техн. наук И.А. Горенштейна – М.: Машиностроение, 1970. - 230 с. - С. 161-164].Closest to the claimed device is an optical circuit that implements the alignment function of the optical ring triangular scheme of a laser gyroscope and is made on the basis of a flat mirror of full reflection with a hemispherical surface in its geometric center [I. Gorenstein, I. A. Shulman Inertial navigation systems. / Ed. Cand. tech. Sciences I.A. Gorenstein - M.: Mechanical Engineering, 1970 .-- 230 p. - S. 161-164].

Сущность технического решения прототипа приведена на фиг. 2.The essence of the technical solution of the prototype is shown in FIG. 2.

В плоском зеркале (1) толщиной В технологически сформирована полусферическая область (3) радиусом R. Полусферическая поверхность углублена в первую поверхность (2) плоского зеркала на величину h. На первую поверхность (2) плоского зеркала (1) нанесена оптически непрозрачная для лазерной электромагнитной волны пленка из соответствующих материалов/слоев требуемой толщины. Вторая поверхность (4) плоского зеркала (1), в отличие от первой (2), является оптически прозрачной. В конструктивном плане, как правило, реализуются следующие основные геометрические размеры данного устройства: h=1,0…1,5 мм; В=3,0…5,0 мм.In a planar mirror (1) of thickness B, a hemispherical region (3) of radius R is technologically formed. The hemispherical surface is recessed into the first surface (2) of the planar mirror by an amount of h. On the first surface (2) of the flat mirror (1), a film of the corresponding materials / layers of the required thickness is optically opaque for the laser electromagnetic wave. The second surface (4) of the planar mirror (1), unlike the first (2), is optically transparent. In the constructive plan, as a rule, the following basic geometric dimensions of this device are realized: h = 1.0 ... 1.5 mm; B = 3.0 ... 5.0 mm.

Достоинством данной схемы является ее высокая степень интеграции - все рабочие поверхности выполнены в пределах одного элемента - плоского зеркала (1).The advantage of this scheme is its high degree of integration - all work surfaces are made within one element - a flat mirror (1).

Недостатком данной схемы является отсутствие реальной возможности обеспечивать режим интерференции встречных волн при реализации полного отражения в плоском зеркале. Однако, если изменить свойства пленки на поверхности (2), т.е. реализовать полупрозрачный режим, то в структуре возможно интерференционное преобразование, но технически обработать его практически нельзя.The disadvantage of this scheme is the lack of a real opportunity to provide the interference mode of counterpropagating waves when realizing full reflection in a plane mirror. However, if we change the properties of the film on the surface (2), i.e. to realize a translucent mode, then interference transformation is possible in the structure, but it is practically impossible to technically process it.

Общими признаками известных оптических интерференционных смесителей лазерного гироскопа являются:Common features of known optical laser gyro interference mixers are:

1) полупрозрачное плоское зеркало, сопряженное с асимметричной призмой, и фокусирующая линза;1) a translucent flat mirror coupled to an asymmetric prism, and a focusing lens;

2) продольная ось фокусирующей линзы совпадает с перпендикулярной осью рабочей грани асимметричной призмы, полупрозрачного зеркала и осью фотоприемника.2) the longitudinal axis of the focusing lens coincides with the perpendicular axis of the working face of the asymmetric prism, a translucent mirror and the axis of the photodetector.

Технический результат изобретения состоит в повышении надежности, точности и стабильности измерения величины угловой скорости лазерного гироскопа с треугольной оптической схемой моноблока и исключении технологических моментов фокусировки интерференционного смесителя, фокусирующей линзы и фотоприемного устройства за счет создания высокоинтегрированного оптического интерференционного смесителя.The technical result of the invention consists in increasing the reliability, accuracy and stability of measuring the angular velocity of a laser gyro with a triangular optical monoblock scheme and eliminating the technological aspects of focusing an interference mixer, focusing lens and photodetector due to the creation of a highly integrated optical interference mixer.

Заявляемое устройство содержит:The inventive device contains:

1) полупрозрачное плоское зеркало, первая поверхность которого покрыта полупрозрачным светоотражающим покрытием/пленкой, а его толщина достаточна для реализации процесса интерференции встречных волн в моноблоке кольцевого лазерного гироскопа на границе раздела его второй поверхности и области расположения фокусирующей линзы и фотоприемного устройства, что обеспечивает достижение технической обработки получаемой интерференционной картины с помощью фотоприемного устройства на заданном удалении зоны экрана интерференции;1) a translucent flat mirror, the first surface of which is covered with a translucent reflective coating / film, and its thickness is sufficient to implement the process of interference of counterpropagating waves in a monoblock of a ring laser gyro at the interface of its second surface and the area of the focusing lens and photodetector, which ensures the achievement of technical processing the resulting interference pattern using a photodetector at a given distance of the interference screen area;

2) полусферическую поверхность заданного радиуса, интегрированную с плоским зеркалом и сформированную на его первой поверхности на заданную глубину, причем полусферическая поверхность обращена к оптическим каналам моноблока кольцевого лазерного гироскопа;2) a hemispherical surface of a given radius, integrated with a flat mirror and formed on its first surface to a predetermined depth, the hemispherical surface facing the optical channels of a monoblock ring laser gyroscope;

3) фокусирующую линзу заданного радиуса, интегрированную с плоским зеркалом и сформированную на второй его поверхности, причем радиус фокусирующей линзы больше радиуса полусферической поверхности, а продольная ось фокусирующей линзы совпадает с продольной осью полусферической поверхности и осью фотоприемного устройства.3) a focusing lens of a given radius, integrated with a flat mirror and formed on its second surface, and the radius of the focusing lens is greater than the radius of the hemispherical surface, and the longitudinal axis of the focusing lens coincides with the longitudinal axis of the hemispherical surface and the axis of the photodetector.

Общими для заявляемого устройства и прототипа являются следующие признаки:Common to the claimed device and prototype are the following features:

1) полупрозрачное плоское зеркало заданной толщины, первая поверхность которого покрыта полупрозрачным светоотражающим покрытием/пленкой;1) a translucent flat mirror of a given thickness, the first surface of which is covered with a translucent reflective coating / film;

2) полусферическая поверхность заданного радиуса, интегрированная с плоским зеркалом и сформированная на его первой поверхности, причем полусферическая поверхность обращена к оптическим каналам моноблока кольцевого лазерного гироскопа.2) a hemispherical surface of a given radius, integrated with a flat mirror and formed on its first surface, with the hemispherical surface facing the optical channels of the monoblock ring laser gyroscope.

Отличными от прототипа являются следующие признаки:Different from the prototype are the following features:

1) толщина полупрозрачного плоского зеркала достаточна для реализации процесса интерференции встречных волн в моноблоке кольцевого лазерного гироскопа на границе раздела его второй поверхности и области расположения фокусирующей линзы и фотоприемного устройства, что позволяет выполнять техническую обработку получаемой интерференционной картины с помощью фотоприемного устройства на заданном удалении зоны экрана интерференции;1) the thickness of the translucent flat mirror is sufficient to implement the process of interference of counterpropagating waves in a monoblock of a ring laser gyro at the interface between its second surface and the area of the focusing lens and photodetector, which allows you to perform technical processing of the resulting interference pattern using a photodetector at a given distance from the screen area interference

2) фокусирующая линза заданного радиуса, интегрированная с плоским зеркалом и сформированная на второй его поверхности, причем радиус фокусирующей линзы больше радиуса полусферической поверхности, а продольная ось фокусирующей линзы совпадает с продольной осью полусферической поверхности и осью фотоприемного устройства.2) a focusing lens of a given radius, integrated with a flat mirror and formed on its second surface, the radius of the focusing lens being greater than the radius of the hemispherical surface, and the longitudinal axis of the focusing lens coinciding with the longitudinal axis of the hemispherical surface and the axis of the photodetector.

Сущность технического решения заявляемого устройства раскрывает чертеж устройства на фиг. 3. Заявляемое устройство содержит: 1 - полупрозрачное плоское зеркало; 2 - первая поверхность плоского зеркала, на которую нанесено полупрозрачное светоотражающее покрытие/пленка; 3 - полусферическая поверхность; 4 - вторая поверхность плоского зеркала, которая является оптически прозрачной для интерферирующих встречных волн; 5 - фокусирующая линза.The essence of the technical solution of the claimed device discloses a drawing of the device in FIG. 3. The inventive device contains: 1 - a translucent flat mirror; 2 - the first surface of a flat mirror on which a translucent reflective coating / film is applied; 3 - hemispherical surface; 4 - the second surface of a flat mirror, which is optically transparent for interfering counterpropagating waves; 5 - focusing lens.

Устройство оптического интерференционного смесителя лазерного гироскопа работает следующим образом. Принцип работы иллюстрирует фиг. 4. Предположим для удобства анализа, что заявляемое устройство оптического интерференционного смесителя используется с моноблочным гироскопом с открытыми оптическими каналами [Патент РФ на изобретение. Лазерный гироскоп, №2488773, G01C 19/66, заявка №2011144273/28, 01.11.2011, опубл. 27.07.2013, бюл. №21].The device optical interference mixer of a laser gyro operates as follows. The principle of operation is illustrated in FIG. 4. Assume for convenience of analysis that the inventive device of the optical interference mixer is used with a monoblock gyro with open optical channels [RF Patent for the invention. Laser gyroscope, No. 2488773, G01C 19/66, application No. 20111144273/28, 11/01/2011, publ. 07/27/2013, bull. No. 21].

В рабочую зону полусферической поверхности 3, которая сформирована на рабочей поверхности плоского зеркала 2 и имеет рабочий радиус R1, поступают одновременно два луча из каналов оптического кольцевого контура моноблока. Перемещением плоского зеркала 2 в некоторой области, перпендикулярной плоскости оптического кольцевого контура моноблока, осуществляется юстировка оптических лучей лазерного источника. В итоге, система зеркал реализует замкнутый оптический кольцевой контур моноблока. Максимальное углубление полусферической поверхности 3 в плоское зеркало 1 составляет заданную величину h, которая в практических случаях не превышает значение 1,0…1,5 мм.In the working area of the hemispherical surface 3, which is formed on the working surface of the flat mirror 2 and has a working radius R1, two beams simultaneously come from the channels of the optical ring contour of the monoblock. By moving the flat mirror 2 in a certain region perpendicular to the plane of the optical annular contour of the monoblock, the optical rays of the laser source are aligned. As a result, the system of mirrors implements a closed optical ring loop of a monoblock. The maximum deepening of the hemispherical surface 3 into a flat mirror 1 is a predetermined value of h, which in practical cases does not exceed the value of 1.0 ... 1.5 mm.

В случае треугольной оптической схемы моноблока оба оптических луча приходят в рабочую точку полусферической поверхности 3 под одинаковыми углами, равными 30°. На границе раздела двух сред «воздух-стекло» угол преломления будет составлять приблизительно 27°, что не создает полного оптического отражения на следующей границе раздела «стекло-воздух» (вторая поверхность 4 плоского зеркала 1) и определяет конкретную эффективность интерференционного процесса.In the case of a triangular optical monoblock design, both optical beams come to the operating point of the hemispherical surface 3 at the same angles of 30 °. At the interface between the two air-glass media, the angle of refraction will be approximately 27 °, which does not create full optical reflection at the next glass-air interface (second surface 4 of the planar mirror 1) and determines the specific efficiency of the interference process.

Для случая четырехугольной оптической схемы моноблока оба оптических луча приходят в рабочую точку полусферической поверхности 3 под одинаковыми углами, но уже равными 45°. Это приводит к тому, что известный угол преломления будет приблизительно равен 42°, что создает эффект полного оптического отражения на следующей границе раздела «стекло-воздух» (вторая поверхность 4 плоского зеркала 1). Это означает, что оба луча не могут выйти за пределы поверхности 4 полупрозрачного плоского зеркала 1. Данное положение указывает на то, что предложенное устройство может функционировать только с треугольной оптической схемой моноблока.For the case of a quadrangular optical monoblock design, both optical beams arrive at the operating point of the hemispherical surface 3 at the same angles, but already equal to 45 °. This leads to the fact that the known angle of refraction will be approximately 42 °, which creates the effect of total optical reflection at the next glass-air interface (second surface 4 of the plane mirror 1). This means that both beams cannot go beyond the surface 4 of the translucent flat mirror 1. This position indicates that the proposed device can only function with a triangular optical monoblock circuit.

Учитывая, что коэффициент пропускания плоского зеркала 1 составляет не более 10%, то 90% энергии встречных лучей возвращается в оптический кольцевой контур моноблока. Это обеспечивает устойчивый режим работы гироскопа.Given that the transmittance of the flat mirror 1 is not more than 10%, then 90% of the energy of the oncoming rays is returned to the optical annular contour of the monoblock. This provides a stable mode of operation of the gyroscope.

Часть энергии встречных оптических лучей (приблизительно 10%), пройдя границу раздела рабочей поверхности 2, проникают внутрь объема плоского зеркала 1 с углами приблизительно 27°. При достижении второй поверхности 4 оба луча могут выходить на поверхность 4 плоского зеркала 1, образуя интерференционную картину встречных волн в зоне экрана интерференции на удалении L от поверхности 4. Однако расстояние между интерференционными полосами зависит от удаления экрана L и расстояния между точками выхода встречных волн d на поверхности 4. Для обеспечения технической обработки интерференционной картины целесообразно зону экрана максимально приближать к поверхности 4. Как видно из фиг. 4, параметры L и d есть величины взаимообратные. Отсюда следует, что необходимо увеличивать параметр d, который пропорционально зависит от толщины Н плоского зеркала 1. Данное положение определяет следующее ограничение на соотношение параметров толщин плоского зеркала 1: Н>>h. Практические значения толщины плоского зеркала 1 могут составлять Н=10…20 мм при h=1,0…1,5 мм.Part of the energy of the opposing optical rays (approximately 10%), having passed the interface of the working surface 2, penetrate into the volume of the flat mirror 1 with angles of approximately 27 °. Upon reaching the second surface 4, both beams can exit onto the surface 4 of the plane mirror 1, forming an interference pattern of counterpropagating waves in the area of the interference screen at a distance L from surface 4. However, the distance between the interference fringes depends on the distance of the screen L and the distance between the points of exit of the opposing waves d on the surface 4. To ensure the technical processing of the interference pattern, it is advisable to bring the screen area as close to surface 4. 4, the parameters L and d are reciprocal. It follows that it is necessary to increase the parameter d, which proportionally depends on the thickness H of the flat mirror 1. This position determines the following restriction on the ratio of the thickness parameters of the flat mirror 1: H >> h. Practical values of the thickness of a flat mirror 1 can be H = 10 ... 20 mm with h = 1.0 ... 1.5 mm.

Дальнейшее повышение качества технической обработки интерференционной картины требует фокусировки встречных оптических сигналов в плоскости зоны экрана. Для этого на поверхности 4 плоского зеркала 1 интегрально сформирована фокусирующая линза 5, выполненная радиусом R2. Для уверенного захвата преломленных встречных оптических лучей на выходе смесителя должны выполняться следующие ограничения:Further improving the quality of the technical processing of the interference pattern requires focusing the oncoming optical signals in the plane of the screen zone. For this, a focusing lens 5 integrally formed with a radius R2 is integrally formed on the surface 4 of the planar mirror 1. For confident capture of refracted oncoming optical beams at the mixer output, the following restrictions must be met:

1) радиусы сферических поверхностей должны удовлетворять условию R2>R1;1) the radii of the spherical surfaces must satisfy the condition R2> R1;

2) продольная ось фокусирующей линзы 5 должна совпадать с продольной осью полусферической поверхности 3 и осью фотоприемного устройства.2) the longitudinal axis of the focusing lens 5 should coincide with the longitudinal axis of the hemispherical surface 3 and the axis of the photodetector.

Испытаниям подвергался опытный образец, созданный на базе оптического стекла типа КОИ-8 толщиной 12 мм с зеркальной поверхностью на основе пленки алюминия, созданной путем вакуумного напыления и обеспечивающей 10% пропускание мощности оптического сигнала встречных волн на рабочей длине волны 1550,0 нм. При реализации сферических поверхностей R2=50 мм и R1=20 мм удалось получить интерференционную картину в зоне экрана на удалении 5 см и обеспечить техническую обработку интерференционной картины с помощью дифференциального фотоприемника типа ВРХ 48 фирмы Siemens.The test was performed on a prototype created on the basis of optical glass of the KOI-8 type 12 mm thick with a mirror surface based on an aluminum film created by vacuum deposition and providing 10% transmittance of the optical signal power of counterpropagating waves at an operating wavelength of 1550.0 nm. When realizing spherical surfaces R2 = 50 mm and R1 = 20 mm, it was possible to obtain an interference pattern in the screen area at a distance of 5 cm and to provide technical processing of the interference pattern using a differential photodetector type BPX 48 from Siemens.

Использование заявляемого устройства позволяет существенно снизить технологические затраты как на процесс создания интерференционных смесителей, так и на процесс юстировки кольцевых моноблочных лазерных гироскопов с треугольной оптической схемой, достигая при этом повышение надежности, точности и стабильности измерения величины угловой скорости лазерного гироскопа.The use of the inventive device can significantly reduce the technological costs of both the process of creating interference mixers and the process of aligning ring monoblock laser gyroscopes with a triangular optical scheme, while achieving increased reliability, accuracy and stability of measuring the angular velocity of a laser gyroscope.

Claims (1)

Оптический интерференционный смеситель лазерного гироскопа, включающий полупрозрачное плоское зеркало толщиной Н, первая поверхность которого покрыта полупрозрачным светоотражающим покрытием/пленкой, полусферическую поверхность радиуса R1, которая интегрирована с плоским зеркалом и сформирована на его рабочей поверхности путем углубления на величину h, причем полусферическая поверхность обращена к оптическим каналам моноблока кольцевого лазерного гироскопа, отличающийся тем, что создана фокусирующая линза радиуса R2, которая интегрирована со второй поверхностью полупрозрачного плоского зеркала и ограничена соотношением радиусов сферических поверхностей R2>R1, причем продольная ось фокусирующей линзы совпадает с продольной осью полусферической поверхности и осью фотоприемного устройства гироскопа, а толщина полупрозрачного плоского зеркала существенно увеличена и ограничена соотношением H>>h, что достаточно для реализации процесса интерференции встречных волн в моноблоке кольцевого лазерного гироскопа на границе раздела его второй поверхности и области расположения фокусирующей линзы и обеспечивает достижение технической обработки получаемой интерференционной картины с помощью фотоприемного устройства на заданном удалении зоны экрана интерференции.Optical interference mixer of a laser gyroscope, including a translucent flat mirror of thickness H, the first surface of which is covered with a translucent reflective coating / film, a hemispherical surface of radius R1, which is integrated with a flat mirror and formed on its working surface by deepening by an amount of h, with the hemispherical surface facing optical channels of a monoblock ring laser gyroscope, characterized in that a focusing lens of radius R2 is created, which integ is aligned with the second surface of the translucent plane mirror and is limited by the ratio of the radii of the spherical surfaces R2> R1, the longitudinal axis of the focusing lens coincides with the longitudinal axis of the hemispherical surface and the axis of the photodetector of the gyroscope, and the thickness of the translucent plane mirror is significantly increased and limited by the ratio H >> h, which enough to implement the process of interference of counterpropagating waves in a monoblock of a ring laser gyro at the interface of its second surface and the region of positioning of the focusing lens and ensures the achievement of technical processing of the resulting interference pattern using a photodetector at a given distance of the interference screen area.
RU2014154356A 2014-12-30 2014-12-30 Optical interference mixer for laser gyro RU2617130C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014154356A RU2617130C2 (en) 2014-12-30 2014-12-30 Optical interference mixer for laser gyro

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014154356A RU2617130C2 (en) 2014-12-30 2014-12-30 Optical interference mixer for laser gyro

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014154356A RU2014154356A (en) 2016-07-27
RU2617130C2 true RU2617130C2 (en) 2017-04-21

Family

ID=56556759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014154356A RU2617130C2 (en) 2014-12-30 2014-12-30 Optical interference mixer for laser gyro

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2617130C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2676835C1 (en) * 2018-01-16 2019-01-11 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)" Optical radiation mixer with application of prisms of optical active materials
RU218489U1 (en) * 2022-11-08 2023-05-29 Акционерное общество "Серпуховский завод "Металлист" Device for measuring complex coupling coefficients in the ring cavity of a laser gyroscope

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55111185A (en) * 1979-02-21 1980-08-27 Nec Corp Laser gyro
US4973162A (en) * 1990-03-22 1990-11-27 Kennedy Thomas W Ring laser gyroscope readout
RU2487317C1 (en) * 2012-02-09 2013-07-10 Открытое акционерное общество "Раменский приборостроительный завод" (ОАО "РПЗ") Laser gyroscope resonator
RU2507482C2 (en) * 2011-12-23 2014-02-20 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Laser gyroscope

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55111185A (en) * 1979-02-21 1980-08-27 Nec Corp Laser gyro
US4973162A (en) * 1990-03-22 1990-11-27 Kennedy Thomas W Ring laser gyroscope readout
RU2507482C2 (en) * 2011-12-23 2014-02-20 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Laser gyroscope
RU2487317C1 (en) * 2012-02-09 2013-07-10 Открытое акционерное общество "Раменский приборостроительный завод" (ОАО "РПЗ") Laser gyroscope resonator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2676835C1 (en) * 2018-01-16 2019-01-11 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)" Optical radiation mixer with application of prisms of optical active materials
RU218489U1 (en) * 2022-11-08 2023-05-29 Акционерное общество "Серпуховский завод "Металлист" Device for measuring complex coupling coefficients in the ring cavity of a laser gyroscope

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014154356A (en) 2016-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013013488A1 (en) Optical system structure of laser range finder
US20180095287A1 (en) Optical device
US9243898B2 (en) Positioning device comprising a light beam
CN116222435A (en) Device and method for measuring precise angular displacement by vortex rotation and plane wave interference
CN104748720A (en) Spatial angle measuring device and angle measuring method
US20140376002A1 (en) Interferometer
RU2617130C2 (en) Optical interference mixer for laser gyro
CN109856710B (en) Double-glued axicon and method for generating long-distance high-resolution Bessel light beam
CN103513429A (en) Collimation light splitter system
CN105333816A (en) Super lateral resolution surface three-dimensional online interference measuring system based on spectral dispersion full field
US4676643A (en) Ring laser gyro readout assembly simplification with adjustment capability
KR101793831B1 (en) Collimating optics for transmitting and receiving optical signal, and Displacement amount measuring system using laser interferometer
Lee Alignment of an off-axis parabolic mirror with two parallel He-Ne laser beams
CN102519609A (en) Dual-channel lateral shearing interferometer
RU2655626C1 (en) Laser gyroscope
CN104882786B (en) Prism and balzed grating, Combined external cavity semiconductor laser
RU2012133312A (en) POSITION INTERFEROMETRIC SYSTEM
WO2013013349A1 (en) Optical system structure of laser range finder
RU2627566C1 (en) Laser gyroscope
RU2676835C1 (en) Optical radiation mixer with application of prisms of optical active materials
RU2434255C1 (en) Retroreflective element
JPH06507711A (en) Device for measuring properties of objects in integrated optical systems using interferometers
JPH0463305A (en) Polarizing beam splitter and laser interference measuring meter
US11828597B2 (en) Folding Sagnac inertia measurement unit
Haruna et al. Integrated-optic differential laser Doppler velocimeter with a micro Fresnel lens array

Legal Events

Date Code Title Description
FA94 Acknowledgement of application withdrawn (non-payment of fees)

Effective date: 20161114

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20161208

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171231