SE451765B - Monolitiskt ringlasergyro - Google Patents

Description

L '451 765 5 10 15 20 25 30 35 2 genom användning av individuella RLG:n.

De genom uppfinningen erhållna fördelarna möjliggörs genom användning av sex speglar sammankopplade via kanaler som bildar optiska banor. Varje bana innefattar fyra speglar och de kanaler som hopkopplar speglarna ligger i ett plan.

Tre inbördes vínkelräta plan skär speglarna så att varje spegel ligger i två av de tre planen. Varje plan kommer att in- begripa-vinkelräta segment hos en fyrkantig strålbana. Följ- aktligen kommer tre vinkelrätt förlagda strålbanor, som var och en uppvisar en fyrkantform, att avkänna gyrorotationens tre axlar.

Föredragen utföringsform Ovan angivna ändamål och fördelar med den förelig- gande uppfinningen kommer att framgå mer i detalj av den nedan givna beskrivningen av en föredragen utföringsform av uppfinningen. Denna beskrivning ges under hänvisning till bifogade ritningar, där fig. 1 schematiskt visar ett monolitiskt treaxligt ringlasergyro och fig. 2 visar en schematisk sprängvy av ringlaser- gyrot innefattande anoder, katoder ochfjäderupphängning.

I fig. 1 återges en schematisk bild av den förelig- gande uppfinningen. Var och en av speglarna 1 - 6 är förlagd i centrum på vardera en av ytorna på en kub. Kuben är bear- betad så att en kanal med liten diameter sammanbinder varandra närliggande speglar på återgivet sätt. Ett slutet optiskt hål- rum definieras mellan fyra, i ett plan anordnade speglar som är förbundna medelst kanaler. Ett antal av tre optiska kanaler är utbildade mellan speglarna på följande sätt: 2, 5, 4, 6; 1, 5, 3, 6 samt 1, 2, 3, 4. Hålrummet som definieras av dessa kanaler är fyllt med en helium-neongasblandning som medför laserverkan som svar på en elektrisk excitering såsom kommer att diskuteras nedan.

Enligt det utförande som visas i fig. 1 föreligger tre inbördes vinkelräta stràlbanor, vilka var och en tjänar till att avkänna vinkelrotationen kring en enskild axel. Dessa strålbanor kan definieras medelst de ovan angivna optiska kana- 10 115 20 25 30 35 451 765 _ 3 lerna mellan speglarna 2, 5, H och 5; 1, 5,'3 och 6 samt mellan 1, 2, 3 och 4. Pig. 1 visar att varje spegel ingår i strålbanan för två vinkelräta plan. Med andra ord: Varje spegel utnyttjas för två mot varandra vinkelräta RLG:n som är tillordnade två separata axlar.

I Preliminära beräkningar indikerar att tre speglar med fördel är i huvudsak plana medan de tre återstående är sfäriska. Alternativt kan alla sex speglarna vara sfäriska.

I en föredragen utföringsform av uppfinningen uppvisar samt- liga speglar en stor radie, normalt 1 - 10 meter.

Under fortsatt hänvisning till fig. 1 framgår att de mellan speglarna föreliggande kanalerna bildar segment av de ovan angivna strålbanorna utmed vilka lasersljuet pas- serar. Såsom är vanligt i RLG:n har varje RLG laserljus som frammatas i varandra motsatta riktningar. Varje frekvens- skillnad hos dessa båda ljusvågor representerar en tröghets- vridning. För att undvika problemen med denväldokumenterade låsningseffekten vibreras den monolitiska lasern kring sin axel, som delas lika mellan de tre RLG:na. Vibrationen, som är en vinkelrörelse pålagd RLG:kroppen, utgör en allmänt accepterad åtgärd föratt undvika låsningseffekten. Vibrations- axeln för den i fig. 1 visade anordningen är antydd mellan hänvisningsbeteckningarna 7, 8.

Pig. 2 visar hur en fjädervibrationsupphängning kan anordnas. Två vibrationsfjädrar 10, 11 lagrar det monolitiska RLG:t på axeln 7, 8. Dessa vibrationsfjädrar är välkända och omfattar en piezoelektrisk avkännare och motor, som via en servoförstärkare är ansluten för att vibrera det kubiska blocket kring axeln 7, 8. Víbrationsupphängningens komponenter är väldokumenterade redan tidigare och kommer därför ej att närmare förklaras här. Varje RLG-del av den föreliggande upp- finningen avkänner i motsvarighet till en av de tre strål- banorna en tillräckligt stor del av vinkelvibrationsvrid- ningen kring axeln 7, 8 för att förhindra låsning.

Kanalen 12 är koaxiellt förlagd till axeln 7, 8.

Katoderna 13, 14 är infästa på tillhörande ytor på kubens kropp och står i relation till kanalen 12. Varje vibrations- _ fjäder 10, 11 har centrala ringformiga öppningar 10a, 11a för '451 765 10 15, 20 25 30 35 U att underlätta infästningen på den kubiska kroppen. Fjäd- rarnas 10, 11 ytterändar är fixerade medan det monolotiska RLG:t genomför vibrationsrörelser.

Avkortade kanaler 15, 16, 17 medger-kommunikation mellan kanalen 12 och katoderna 13, 14 till var och en av de tre RLG-strålbanorna. Dubbellinjer användes i fig. 1 för att indikera de plasmabanor som är symmetriska med avseende på katodkanalerna 15, 16, 17.

Anoder för det monolitiska RLG:t betecknas 18-23.

De bansektioner vari anoderna är förlagda är företrädesvis symmetriska med både katoderna (såsom angivits tidigare) och lasermodformen. I annat fall kan den av Langmuir-flödet in- ducerade förspänningen ej balanseras. Dett krav underlättas av att man använder sex speglar som har samma radie.

' Var och en av de tre strâlbanorna i det monolitiska RLG:t måste hållas konstant tfll sin längd för säkerställande av korrekt funktion på samma sätt som vid konventionella RLG:n.

Detta förverkligas genom två åtgärder. För det första till- verkas RLG-kroppen av material med liten expansionsförmåga såsom Cervit eller Zerodur. För det andra görs tre av speg- larna, nämligen 2, 3 och 5, rörliga så att varje strålbana kan regleras till sin längd i enlighet med de principer som uppställs i samband med känd RLG-teknik. Detta kommer att förklaras under hämdsning till det förenklade diagrammet i fig. 2. Där det exempelvis är önskvärt att förkorta strålbanan mellan speglarna 2, 5, U Koch 6 tryckes speglarna 2 och 5 inåt med det lilla värdet_6 medan spegeln 3 förflyttas utåt.

På samma sätt kan de andra strålbanorna regleras individu- ellt aå att varje strålbana förblir konstant till sin längd trots förändringar i temperatur, acceleration osv.

Vid det monolitiska RLG:ts funktion kommer var och en av de tre strålbanorna 2, 5, H, 6; 1, 5, 3, 6 och 1, 2, 3, 4 att uppvisa tvâ varandra motriktade strålar. Hopslagnings- frekvensen för dessa kan mätas med en konventionell strål- kombinerare som är anordnad på speglarna U, 6, 1 enligt fig. 2.

Plasmaströmmen i varje ringlaserkomponent kan reg- _leras individuellt genom ändring avspänningshöjderna på anoderna 18 - 23 precis som det individuellt görs_på konventionella enkel- RLG:n.

F) .ya 10 15 i 451.” 765 . 5 Medelst den föreliggande uppfinningen kan en förbätt- ring uppnås med avseende på RLG-tekniken. Färre delar är nöd- vändiga vilket medför enklare anordningar, lägre kostnader och en mer driftsäker enhet. Uppfinningen möjliggör ett för- verkligande av en extremt kompakt enhet tack vare det delade utrymmet som de tre strâlbanorna upptar. Det kubiska RLG- blocket är mekaniskt mer stabilt än tre individuella RLG:n, som vardera betjänar en enskild axel. Även i jämförelse med-monolitiska RLG:n enligt tidigare känd teknik ger den föreliggande uppfinningen ett bättre ut-a nyttjande av tillgängligt utrymme tack vare användningen av kvadratiska RLG-hålrum i motsats till triangelformiga sådana.

Den föreliggande utföringsformen nedbringar även antalet speg- lar till minimum.

Det bör inses att uppfinningen ej är begränsad till exakt de konstruktionsdetaljer som beskrivits ovan och visats på ritningarna utan kan modifieras inom uppfinningens ram såsom den definieras av efterföljande patentkrav.

Claims (3)

10 15 20 25 30 35 451 765 PATENTKRAV 6

1. Monolitiskt ringlasergyro avsett för att avkänna tröghetsvridning kring en första, en andra och en tredje avkänningsaxel anordnade i kvadratur och med en gemensam skärningspunkt, k ä n n e t e c k n a t av en kubisk kropp vars sex ytor har tre axlar som vardera är koaxiell med de tre avkänningsaxlarna och i centrum av varje yta är en spegel (1 - 6) anordnad, varvid ett flertal kanaler är utbildade i kroppen mellan varje spegel och var och en av fyra denna närbelägna speglar så att optiska hålrum 'bildas vilka innehåller lasergas, samt av att tre inbördes vinkelräta plan skär speglarna, vilka plan vardera går genom två av avkänningsaxlarna och innefattar ett optiskt hålrum som inbegriper en fyrsidig sluten strålbana som är vinkelrät mot de övriga fyrsidiga strålbanorna, varvid en diagonal passage (12) är fylld med lasergas och anordnad i kroppen med en diagonal axel som sträcker sig genom den kubiska kroppen och genom skärningspunkten, och vidare av minst en katod (13, 14) som är infäst på kroppen och sträcker sig utåt från den diagonala passagens ena ändpunkt medan en torsionsfjäder (10, 11), som uppvisar en vibra- tionsaxel (7, 8) och är fastsatt på kroppen, koncentriskt upptar katoden för att medge en vibrering av kroppen kring vibrationsaxeln, samt av ett par anoder (18 - 23) som är anordnade i varje strålbana och av avkortade passager (15-17) vilka är fyllda med lasergas och hopkopplar den diagonala passagen med var och en av strålbanorna för överföring av elektrisk energi från katoden till anoderna medan strål- kombinerande organ optiskt kommunicerar med varje strål- bana för mätning av fastlåsningsfrekvensen för varandra mot- roterande strålar i varje bana, varvid den diagonala axeln är anordnad nära en linje som sträcker sig genom diago- nalt motsatta hörn på kuben för enkel tillverkning av den diagonala passagen och varvid varje avkortad passage har en öppning in mot den tillhörande fyrsidiga strålbanan, vilken öppning och dess par av strålbaneanoder är anordnade så, S63' 10 %4s1 vas 7 att öppningen är belägen mitt emellan strålbaneanoderna för att bilda en symmetrisk flödesbana.'

2. Gyro enligt patentkrav 1,'k ä n n e t e c k n a t av att vibrationsaxeln (7, 8) är koaxiell med den diagonala axeln för att vibrera de tre symmetriska flödesbanorna kring den diagonala axeln och för enkel montering av torsionsfjäderorganet (10, 11).

3.. Gyro enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n att av att den diagonala axeln är anordnad med en första vinkel mot det plan som innefattar de första och andra axlarna och den díagonala axeln är anordnad med en andra vinkel mot det plan som innefattar de första och tredje axlarna, varvid den första vinkeln är lika stor som den andra vinkeln. Åa-