DK164607B - Ringlaser-gyroskop - Google Patents

Description

i

DK 164607 B

Opfindelsen angår et ringlaser-gyroskop af den i krav l's indledning angivne art. Ringlaser-gyroskoper af denne art er kendt fra tysk offentliggørelsesskrift nr. 2 900 125.

De omfatter et anslagsorgan med flere katode- og anode-5 elektroder til at anslå det gasformige laserforstærkningsmedium. Den foreliggende opfindelsen beskæftiger sig med undgåelse af målefejl, som beror på en ikke ønsket påvirkning af frekvenserne af de elektromagnetiske bølger, som udbreder sig i ringlaseren.

10

Laser-gyroskoper arbejder sædvanligvis med to eller flere bølger, som udbreder sig i modsat retning langs en lukket udbredelsesvej, som indeholder et laserforstærkningsmedium, således at en drejning af systemet omkring en akse, 15 som går igennem den lukkede udbredelsesvej, medfører en ændring af vejen for de i modsat retning roterende bølger i afhængighed af rotationshastigheden.

Lysets udbredelseshastighed i et bevæget medium afhænger 20 af hastigheden af det omhandlede bevægede medium. I et laser-gyroskop forskyder en bevægelse af mediet lysets eller laserkildens resonansfrekvens svarende til mediets bevægelse, hvorved der opstår en frekvensforskydning, som simulerer en rotationshastighed. Denne frekvensforskyd-25 ning betegnes som Fresnel-Fizeau-forskydning, som svarer til en udgangsspænding af gyroskop-udgangen.

En helium-neon-gasudladningsstrækning inden for laser-gy-roskopet fremstiller et sådant bevæget lasermedium. Frem-30 komsten af en Langmuir-strømning, ved hvilken de tunge ioner i plasmaet er stærkere koblet med gasudladningsrørets vægge end elektronerne, medfører en effektiv strømning af gasser i nærheden af rørets centrum i retning mod katoden og en tilbagestrømning langs væggene i den mod-35 satte retning. I overensstemmelse dermed optræder en forholdsvis stor gradient af strømningshastigheden i tværsnittet af laser-gyroskopets resonanshulrum.

2

DK 164607 B

Fresnel-Fizeau-forskydningen er en allerede tidlig erkendt fejlkilde ved laser-gyroskoper med to frekvenser samt også med et højere antal frekvenser. Det er allerede forsøgt at undertrykke eller slette denne forskydningsef-5 fekt, idet der blev valgt en fuldstændig symmetrisk opdeling af udladningen, hvorved en præcis symmetrisk elektronstrømkilde (til at ramme to anoder) er nødvendig for at sikre ensartetheden af elektronstrømmene i hver halvdel af den opdelte udladningsvej ved modsat strømnings-10 vej. Lyskilderne, som udbreder sig og er i resonans, rammer mod gasstrømningen på grund af den opspaltede udladningsstrøm, og forskydningseffekten af den ene udladningsstrøm virker i retning af en ophævelse af forskydningseffekten af den anden udladningsstrøm.

15

Et andet forsøg forudså frembringelsen af en lavfrekvent amplitudemodulation af strømmen til hver af de to anoder med et med to frekvenser arbejdende ringlaser-gyroskop, for at frembringe en modulation af gasudladningsstrømmens 20 hastighed, hvilket fører til en ophævelse af Fizeau-ef-fekten. Denne foranstaltning nødvendiggør dog væsentlige elektroniske koblinger uden for ringlaserens optiske bølgeudbredelsesvej .

25 Opfindelsen har til formål at tilvejebringe et ringlaser-gyroskop af den indledningsvis angivne art, som er således udformet, at Fresnel-Fizeau-forskydningseffekten kan undgås, uden at der kræves et flertal af anoder eller katoder i anslagsorganerne til at anslå laserforstærknings-30 mediet og dermed en høj nøjagtighed af apparatet til frembringelse af den elektriske udladning inden for laser-forstærkningsmediet .

Dette formål opnås ved, at laser-gyroskopet er udformet 35 som anført i krav l's kendetegnende del.

3

DK 164607 B

Hensigtsmæssige udførelsesformer og videreudviklinger er gjort til genstand for underkrav.

Opfindelsen skal i det følgende nærmere beskrives med 5 henvisning til tegningen, hvorpå: fig. 1 viser et isometrisk billede af en enkeltakset optisk blok til et ringlasergyroskop ifølge opfindelsen, 10 fig. 2 viser arbejdskarakteristikker for et mange-oscil-lationsringlasergyroskop som det på fig. 1 viste, fig. 3 et blokdiagram af et mange-oscillationsringlaser-gyroskopsystem ifølge opfindelsen, 15 fig. 4 et diagram af et firkantringlasergyroskophulrum med en enkelt selvkompenserende gasudladningsbane, fig. 5 et diagram af et foretrukkent firesidet ringlaser-20 gyroskophulrum, som omfatter en selvkompenserende gasudladningsbane, fig. 6A et skematisk diagram for gasudladningskredsløbet 25 30 35 4

DK 164607 B

til et ringlasergyroskop, hvor der benyttes et spændingskil def o rspændingsnet værk , fig. 6B viser spændings-strømkarakteristik for henholdsvis ønskede og uønskede gasudladningsbaner tilligemed en ar-5 bejdslinie for valg af et stabilt arbejdspunkt for den ønskede udladningsbane, fig. 7A et skematisk diagram for et gasudladningskredsløb til et ringlasergyroskop, hvor der benyttes et strømkilde-for. spændingsnetværk, 10 fig. 7B viser spændings-strømkarakteristikkurver for ønskede og uønskede gasudladningsbaner tillige med en arbejds-linie for valg af et stabilt arbejdspunkt for den ønskede gasudladningsbane, fig. 8 viser et diagram over et firkantringlasergyro-15 skophulrum, som illustrerer den kendte anvendelse af to anoder til frembringelse af to gasudladningsbaner, fig. 9 viser isometrisk en udførelsesform for en dobbeltakset ringlasergyroskopblok, hvor hver ring er udformet i henhold til opfindelsen og er indbyrdes forbundne, og 20 hvor der er tilvejebragt en enkeltgasudladningsstrøm fra en anode til en katode, medens fig. 10 isometrisk viser to særskilte, lukkede ringlaserbaner, som er placeret i en fælles optisk blok, og hvor hver ikke-plane ring er udformet i henhold til op-25 findelsen.

5

DK 164607 B

På fig. 1 er vist et diagram af en optisk lasergyroskop 10, som har en anode 12, en anodeudboring 13, en katode 14 i et katodehulrum 17, en katodeudboring 15 og en ringvej 16A, 16B, 16C, 16D, 16E og 16F for de laserstråler, som frembrin-5 ges af fire reflektorer 18, 20, 22 og 24. En kanal 28 mellem reflektorerne 20 og 24 og i serie med laservejene 16B og 16E udgør en enkelt selvkompenserende gasudladningsvej mellem anoden 12 og kato-den 14 for et 1 aserforstærkningsme- dium 26, som omfatter en helium-neongasblanding. En blanding 3 20 22 10 af He, Ne og Ne i forholdet 8:0,53:0,47 foretrækkes, selv om andre blandinger ligesåvel kan bruges. Katodeudboringen 15 medfører en forbindelsesvej mellem ringvejs-segmenterne 16B og 16C og katoden 14, medens anodeudboringen 13 medfører en forbindelsesvej mellem ringvejsseg-15 menterne 16E og 16F og anoden 12.

Gyroblokken 10 er fortrinsvis fremstillet af et materiale med lav varmeudvidelseskoefficient, såsom keramisk glas-materiale for at formindske temperaturvariationers indflydelse på et lasergyroskopsystem. Et foretrukkent, kom-20 mercielt tilgængeligt materiale forhandles under navnet "Cer-l/ifC-lOl af Owens-Illinois Company. Som et alternativ kan "Zerdour" fra Schott benyttes.

Lasergyroskopblokken til den foretrukne udførelsesform, som udnytter fire bølgefrekvenser, arbejder på en måde, 25 som er beskrevet i de tidligere anførte referencer. De elektromagnetiske laserbølger udbredes langs den lukkede ringvej 16A, 16B, 16C, 16D, 16E og 16F. Fig. 2 viser en forstærkningskurve for et lasermedium, hvor de fire bølge frekvenser er vist. Bølger med frekvensen f^ og f^ 30 cirkulerer i retning med uret, medens bølger med frekvensen f^ og fj cirkulerer i retning imod uret. Alle fire bølger er fortrinsvis cirkulært polariserede, således at bølgerne ved frekvenserne f^ og er cirkulært venstre polariserede (LCP), og således at bølgerne ved frekven-

DK 164607 B

s serne f^ og f^ er cirkulært højre polariserede (RCP).

Under henvisning til fig. 1 omfatter ringlaservejen en første sektion af ringsegmenter 16A, 16E og 16F, som er beliggende i XZ-planet, og omfatter en anden sektion af 5 ringsegmenter 16B, 16C og 16D, som er beliggende i YZ-pla-net. Kanalen 28 er anbragt langs skæringsområdet i disse to planer. Denne ikke-plane ring har den egenskab, at den kun understøtter cirkulært polariserede bølger, uden at der skal bruges en krystalrotator. Placeringen af reflek-10 torerne 18 - 24 i ringvejen 16A - 16F, medfører et faseskift, som skifter bølgernes resonansfrekvenser. Resultatet er som vist på fig. 2, at bølgerne, som er cirkulært venstre polariserede, (f^ og f^) vil have en resonansfrekvens, som er forskellig fra resonansfrekvensen for de cirkulært 15 højre polariserede bølger (f^ og f^). Denne ikke-plane elektromagnetiske bølgeringresonator er vist og beskrevet i USA patent nr. 4 110 045.

På fig. 3 er vist en Faraday-rotator 30 i et af ringlaser-vejens segmenter mellem reflektorerne 18 og 20. Dette ikke-20 reciproke magneto-optiske organ frembringer en faseforsinkelsesforskydning, som er forskellig for bølger, som med enhver cirkulær polarisation udbreder sig i urets retning, i forhold til bølger, som med en tilsvarende polarisation udbreder sig i retning mod uret. Kombinationen 25 af reflektorerne 18 - 24 og Faraday-rotatoren 30 medfører, at ringresonatoren oppebærer bølger med de på fig. 2 viste svingningsfrekvenser. Der findes imidlertid alternative midler for opnåelse af samme resultater, som kan opnås ved hjælp af Faraday-rotatoren. Et alternativt middel gør 30 brug af Zeeman-effekten, som er forklaret i beskrivelsen til USA patent nr. 4 229 106.

Den optiske lasergyroskopvej 16A - 16F er vist på fig. 3 tilligemed forbindelser til ekstern elektronik og optik for lasergyroskop. Højspændingsforsyningen 34 frembringer en 7

DK 164607 B

stor negativ spænding på katoden 14 og en stor negativ spænding til det piezoelektriske drivorgan 38. Den elektroniske styreenhed 36 for udladningen medfører regulering af strømstyrken mellem anoden og katoden til en for-3 udbestemt og konstant værdi, idet forskellige gyroblokke kan kræve forskellige katodestrømstyrker afhængig af de optiske tab i den bestemte gyroblok.

Vejlængdestyresystemet er et tilbagekoblet netværk, som opretholder konsistens og optimal optisk vejlængde 10 i gyrohulrummet. 5ystemet omfatter en detektor for forstærker 42, en vejlængdestyring 40 og højspændingsstyrekredsløb 38 for det piezoelektriske drivorgan. Den optiske vejlængde styres ved hjælp af en reflektor 22, som er anbragt på en piezoelektrisk transor (PZT) 31. Højspændingsdrivor-15 ganet overfører en spænding på mellem 0 og 400 volt til PZT 31. Da der forekommer stabile arbejdspunkter eller svingningstyper ved vejlængdeintervaller på 1/2 laser-bølgelængde, vælges den svingningstype, som nærmest svarer til midten af transorens dynamikområde, normalt som et 20 permanent arbejdspunkt. Detektor for forstærkeren 42 adskiller vekselstrømssignaler og jævnstrømssignaler i signalerne, som er modtaget fra udgangsoptikken 32. Jævnstrøms-signalerne benyttes til vejlængdestyringen. Vekselstrøms-signalerne er sinusbølger og repræsenterer gyroudgangs-25 signalet, og disse signaler overføres til en signalbehandlingsenhed 44, hvor de omsættes til to digitale impuls-rækker f-j-f^)» ^01- der frembringes en impuls for hver cyclus inden for den indkommende spændingsbølgeform. Vejlængdestyringen er forklaret i beskrivelsen 25 til USA patent nr. 4 108 553, til hvilken der henvises for yderligere beskrivelse.

Udgangsoptikken 32 udtager en del af hver stråle, som cirkulerer inden for laserhulrummet, til frembringelse af de to udgangssignaler, ^^2 °9 f-j-f^, sorn f"/er repræsen- 8

DK 164607 B

terer frekvensforskellen mellem bølgepar, som har samme cirkulær polarisationstype i hulrummet som vist på fig. 2. Udgangsreflektoren 18 har på den ene side en transmissions-belægning og har en stråleopdelende belægning på den anden 5 side. Begge belægninger er af standardtyper med kvartbølge- stakke af TiC^ og SiC^· Den stråleopdelende belægning transmitterer halvdelen af den indfaldende intensitet og reflekterer den anden halvdel. Der benyttes et retroreflekterende prisme til at heterodynstyre de to stråler. Dette retvin-10 klede prisme er fremstillet af smeltet kvarts og har sølvbelagte overflader. Mellem sølvlaget og den smeltede kvarts findes en dielektrisk belægning for at opnå minimal fasefejl ved reflektionen. For at adskille de fire frekvenser, som er til stede i hver stråle, benyttes en kvart-15 bølgeplade efterfulgt af pladepolarisatorer. Kilen benyttes mellem det retroreflekterende prisme kvartbølgepladen for at opnå den ønskede indfaldsvinkel. Udgangsoptikken 32 afsluttes af et fotodiode dækglas (med antireflektionbelægning på den ene side) og et fotodiodehus. Mellem de for-20 skellige indvendige flader benyttes en optisk cement (som er hærdet ved hjælp af ultraviolet lys) for at opnå vedhæftning og minimal reflektion. Udgangsoptikken er nærmere forklaret i beskrivelsen til USA patent nr. 4 141 651.

Spredningen af laserforstærkningsmediet påvirker ydelsen af 25 et ringlasergyroskop dels med statiske virkninger og virkninger hidrørende fra mediebevægelser. Den statiske virkning på vejlængdestyringen og temperaturfølsomheden for et ring-lasergyroskops forspænding hidrørende fra spredningen kan elimineres ved passende valg af neonisotopblanding og ar-30 bejdspunktet for vejlængdestyreorganerne. Den væsentligste virkning, hidrørende dét'bevægelige medium hidrører fra den jævnstrømsexiciterede helium-neongasudladning, som medfører frekvensskift af laserresonansen, hvilket betegnes som Fresnel-Fizeau suget (FF-drag). FF-drag virk-35 ningen hidrører fra det fænomen, som betegnes Langmuir-strøm- 9

DK 164607 B

ningen, hvorefter tunge ioner i et plasma er kraftigere koblet til gasudladningsrørets vægge, end det er tilfældet for elektronerne, hvorved der opstår en nettogasstrømning ned langs rørets midte i retning mod katoden ^ og en returstrømning langs væggene i den modsatte retning.

Ifølge opfindelsen er der angivet en yderligere vej eller kanal 28, som på fig. 1 er vist i gyroblokken 10, hvorved der er etableret en selvkompenserende gasudladnings-strømvej med lille modstand, hvilken strømvej betegnes Z-^ vejen 16E, 28 og 16B. Z-vejen omfatter to segmenter 16B og 16E af ringlaservejen i serie med kanalen 28. Fig. 3 viser, at Z-vejen medfører, at der løber en enkel elektrisk udladningsstrøm I i samme og i modsat retning i forhold til laserbølgerne, hvorved virkning af Fresnel-Fizeau 15 suget fjernes.

Under henvisning til fig. 4 findes der tre mulige udlad-ningstrømveje, som elektrisk set er parallelt koblet mellem anoden 12 og katoden 14 i dette firkantringlaser-gyrodiagram. Vejene er BCE, AGF og ADE. 1 tilfælde af, 20 at C=G og A=E, vil BCE=AGF, og de elektriske egenskaber for BCE vil være de samme som for AGF. Udladningen skal der-fro tilvejebringes ned langs den ønskede vej ADE og ikke ned langs en uønsker vej BCE (eller AGF). Hvis kun en af disse veje bryder ned under initieringen af udladningen, 25 kan denne vej gøres stabil ved korrekt udformning af et ydre forspændingskredsløb. Hvis både den ønskede vej og den uønskede vej bryder ned, kan lavresistansvejen vælges af det ydre forspændingskredsløb forudsat, at resistansen af de to veje er tilstrækkelige forskellige. Resistans-30 kravet kan imødekommes ved passende valg af udladningsvejens geometri, såsom længden og diameteren af vejkanalen.

Resistanskravet kan tilfredsstilles under følgende betingelser: Det antages, at r er en vægtkoefficient, som afhænger af vejsegmentet D's geometri i forhold til 10

DK 164607 B

geometrien for C, hvor r vektor resistansen for D i forhold til resistansen af siden C, således at C=rD. Betingelsen er tilfredsstillet for en ønsket udladningsvej, som har lavere resistans end en uønsket udladnings-5 vej, hvis

A + rD + E<B + C + E

idet C = A + B eller B = C - A, hvor A + rD + E <C - A + + E eller

A + rD + E <2C + E - A

10 hvis A = E fås,

2A + rD <2C

hvis D er således, er r = ~ , og J 2 idet der substitueres for r og D, hvor D = C/r fås

15 2A + —_ ( y/~T~ C) 2C

v/2

2A + C <2C

hvilket medfører grænsebetingelsen 2A = C.

Fig 5 viser en skematisk fremstilling af en vredet, ligesidet ringlasergyrokonstruktion. Længden af udladnings-20 vejen, som tilfredsstiller de ovennævnte betingelser, frem går af det følgende:

A + rD + E<B + C + E

hvis A = E og'B = C - A, da er 11

DK 164607 B

A + rD + A<C-A + C + E 2A + rD <2C

1 C.

og hvis r = - 1— og D = - fås v/ 2

2A + -— C) < 2C

\J 2 5 eller 2A = C, som er den samme grænsebetingelse som for den på fig. 4 viste firkantgyrokonstruktion. På fig. 5 kan D imidlertid gøres kortere end siden C, således at resistansen D kan gøres lig med eller mindre end resistansen af C, hvorved det gøres muligt at forøge længden af ring-10 segmenterne A og E, hvorved der opnås forbedrede laserforstærkningsfordele samtidigt med, at der opretholdes en total resistans, som er mindre end resistansen af den uønskede vej. På fig. 6A er der vist et forspændingskredsløb for udladningsvejen. Forspændingskildenetvær-15 ket 90 omfatter en spændingsforspændingskilde i serie med en strømblokerende diode Dl og en forspændingsmodstand R^, som er forbundet til anoden 12 i et udladnings-organ. En startspændingskilde Vs er anbragt i serie med den ene side af en omskifter SI, hvis anden side er for-20 bundet til en strømblokerende diode D2 i serie med en modstand R . Den anden side er modstanden R er også forbun-s s det til anoden 12. Udladningsorganets katode 14 er forbundet til den negative side af begge spændingskilder Vb og V . På figuren er der vist to mulige udladnings-25 veje A og B mellem anoden 12 og katoden 14, og de respektive strømme I. og ID er også vist. A er den ønskede ud-ladningsvej, og B er den uønskede udladningsvej. De geometriske forhold for udladningsvejene er således, at deres respektive spænding-strøm (V-I) karakteristikker svarer 30 til den på fig. 6B viste relation.

12

DK 164607 B

Under henvisning til fig. 6A antages det, at der ikke hersker udladning for t mindre end 0, og det antages, at startspændingskilden Vs er tilstrækkelig til at bryde begge veje A og B ned, således at der tiden t = 0, hvor 5 omskifteren sluttes, vil ske nedbrydning af begge veje, således at den resulterende udladningsstrøm vil blive opretholdt af både V og V^ . Begge udladningsvejene A og B skal arbejde ved samme udladningsspænding V^, hvor + I = I „ + In. Når omskifteren åbnes, vil den ønskede ud-10 ladningsvej blive opretholdt af forspændingskilden V^ via forspændingsmodstanden R^, hvis arbejdslinien for dette forspændingskredsløb skærer V-1 kurven for vejen A på fig. 6B i et stabilt arbejdspunkt. På fig. 6B er der vist to V-I kurver for vejene A og B foruden arbejdslinierne 15 for start- og forspændingsnetværkerne. Kravet for stabilitet i det resulterende kredsløb er, at forspændingsarbejdslinien skal skære V-I kurven i et punkt, hvor d θ

Rk + > 0, hvor jdie er hældningen af V-I kurven i di skæringspunktet. For det på fig. 6A viste kredsløb op-20 nås en stabil udladning ved arbejdspunktet P på fig. 6B, hvor udladningsstrømmen er lig med "i" og udladningsspændingsfaldet er lig med "e". Der findes intet skæringspunkt mellem arbejdslinien og kurven B, og der kan derfor ikke opretholdes en udladning i denne uønskede vej.

25 Forspændingsspændingskredsløbet 90, som er vist på fig.

6A, kan erstattes af et forspændingsstrømkredsløb 92, som er vist på fig. 7A. Til et lasergyroskop foretrækkes et strømkilde forspændingsnetværk til styring af strømmen gennem laservejen. Forspændingsnetværket består af en 30 spændingskilde V^ i serie med en parallel kombination af zenerdiode V og et ikke-ideelt strømkildekredsløb 94, som, når det arbejder inden for dets .dynamikområde, frembringer en konstant strøm I . V begrænser maksimum- OS z 13

DK 164607 B

spændingen over strømkilden til en sikker værdi. Dioden i serie med strømkilden har til formål at blokere for revers-strømblokering. Spændingskilden V i serie med omskifteren

S

S ^ og modstanden frembringer startsspændingen for udlad-3 mngsorganet. Dioden i serie med Rg er en anden revers strømsbi oker ende diode, og modstanden er for spændingsmodstanden til etablering af den rigtige arbejdslinie. Dynamikområdet af strømki Ideforspændingskredsløbet 92 er lig med (Di — D2 ^ som vist på fig. 7B. Uden for strømkildens dynamik-10 område, dvs. for en spænding, som er større end \l^ eller mindre end V^, har forspændingskredsløbet karakter af en spændingskilde og kan sidestilles med en spænding i serie med forspændingsmodstanden R^. Det på fig. 7A viste forspændingskredsløb vil efter starten medføre stabil drift i 15 punktet Q for den ønskede udladningsvej A.

Fig. 8 viser et kendt princip for opsplitning af udladningen med henblik på at eliminere Fresnel-Fizeau sugeeffekten, idet der benyttes to anoder 60 og 62 og en katode 64.

En præcis, elektronisk strømkilde er påkrævet for at op-20 retholde lighed mellem de elektriske udladningsstrømme 1 Al og 1^2 i hver anode-katodevej. Strømmene skal stemme nøjagtigt overens som funktioner til temperaturen. De med uret (cw) og mod uret (ccw) udbredende lysbølger påvirkes af begge gasstrømninger, som hidrører fra udladningsstrømmenes 25 og 1^2* strømmene løber i modsatte retninger i hver anode-katodevej i forhold til retningerne for de udbredende lysbølger, vil FF-drag virkningen i den ene bølge have tendens til at udslukke FF-drag-virkningen i den anden bølge. Opfindelsen medfører imidlertid den fordel, at det ikke 30 er nødvendigt at benytte to strømme, som er præcist sty ret i forhold til hinanden, og at der kun kræves halvdelen af den totale katodestrøm (1^ + 1^) **·* °Pnåelse af samme optiske forstærkning i et ringlasergyroskop. Som vist på fig. 5 eksisterer der kun én udladningsstrømvej 35 16E, 28 og 16B, dvs. Z-vejen, som udgøres af segmenterne 14

DK 164607 B

A + D + E. Den reducerede katodestrøm medfører den fordel, at katodearealet kan gøres halvt så stort, dvs. selve katoderne kan gøres mindre, hvorved selve den optiske lasergyroskopblok kan gøres mindre.

5 Under henvisning til fig. 9 vil det blive forklaret, hvorledes den selvkompenserende Z-udladningsstrømvej også kan benyttes til at reducere antallet af elektroder i et mange-aksegyroskop. Eksempelvis er der på fig. 9 vist et to-akset, vredet ligesidet ringlasergyroskop i en enkelt blok 70, 10 hvor der benyttes en anode og en katode. På fig. 9 er vist en første laserring 16A - 16F med Z-vejen 16E, 28, 16A (jfr. fig. 1) i gyroblokken 70 tilligemed en anden laser-ring, som er defineret er ringsegmenter 80A, 80B, 80C, 80D, 80E og 80F, som også har en udladningsstrøm Z-vej, som 15 er defineret af ringsegmenterne 80B og 8DE i serie med kanalen 82. Ringlaservejene indeholder et 1 aser forstærkningsmedium 26, som omfatter en helium-neongasblanding som tidligere forklaret. Blokken 70, som omfatter nævnte første og anden ring, indeholder kun en anode 84 i tilknyt-20 ning til en anodeudboring 85 og en katode 14 inden i et katodehulrum 17 samt en katodeudboring 15. En yderligere udboring 86 medfører en forbindelsesvej mellem den første og den anden ring, hvorved en enkel udladningsstrøm kan løbe fra anoden 84 til katoden 14 via udladningsvejene 85, 80E, 82, 80B, 86, 16E, 28, 16B og 15. Den anden ring 25 80A - 80F omfatter fire reflektorer 72, 74, 76 og 78 til frembringelse af laserbølger i den anden ringvej. Den anden ring omfatter også et magneto-optisk organ (ikke vist) såsom en Faraday-rotator, således som det tidligere har været beskrevet for den første rings vedkommende. FF-30 drag effekten udslukkes i den anden laserring 80A - 80F ved hjælp af udladningsstrømmen, som løber fra anoden fra anoden 84 til katoden 14 og gennem modsatte retninger i laservejssegmenterne 80E og 80B i forhold til retningen for de udbredende lysbølger i disse segmenter, hvilken ud-

DK 164607B

15 ladningsstrøm er tilstrækkelig til at opretholde den optiske forstærkning i huer ring inden for de betingelser, der hersker for to-akseringlasergyroskoper. Den vigtige forbedring ved at benytte en enkelt udladningsstrømvej 5 i en mange-aksegyroskopblok er, at der kan anbringes i det mindste to ringe inden for samme størrelse gyro-blok, som er nødvendig til et enkelt-akset ringlasergyro-skop, og at der kan benyttes samme størrelse for katoden, som det er tilfældet for en enkelt-akset lasergyroskop-10 blok.

På fig. 10 findes der i en enkelt blokstruktur 100 to uafhængige, ikke plane lasergyroskopringe. Denne gyroblok er magen til den på fig. 1 viste gyroblok, som kun viser en laserring 16A - 16F, bortset fra, at der i dette tilfælde 15 findes en anden uafhængig laserring 110A - 110 F i blokken, hvilken ring omfatter fire reflektorer 102, 104, 106, 108 , en anode 114, en anodeudboring 116, en katode 118 og en katodeudboring 120. Endvidere har den anden laserring en Z-udladningsstrømvej beliggende mellem anoden 114 og kato-20 den 118, hvilken strømvej er defineret af ringsegmen terne HOB og 110E i serie med en kanal 112. I den anden ring findes også et 1 aserforstærkningsmedium 122, som omfatter en blanding af helium-neongas, som tidligere forklaret.

25 Multi-frekvensdriften af hver ringlaser, som er på vist på fig. 10, er den samme som tidligere beskrevet for den enkelte ringlaser fra fig. 1. Selv om det ikke er vist på fig. 10, er et ikke-reciprokt magneto-optisk organ, såsom en Faraday-rotator 30 som vist og tidligere beskrevet 30 i forbindelse med fig.3, et nødvendigt element i hver af de lukkede ringlaser veje i fig. 10, således som det vil være velkendt for en fagmand. En fordel ved en gyroblok med to uafhængige ringlasere, såsom den på fig. 10 viste, sammenlignet med en gyroblok med to ringlasere, der 16

DK 164607 B

er indbyrdes forbundne til opnåelse af en enkel udladnings-strøm, der kun kræver en anode og en katode (fig. 9) er, at der opnås større pålidelighed på grund af redundansen.

5

Claims (7)

1. Ringlaser-gyroskop, som har en lukket bølgeudbredel-5 sesvej, i hvilken to elektromagnetiske bølger udbredes i indbyrdes modsatte retninger, og som har anslagsorganer til at anslå laserforstærkningsmediet ved hjælp af en elektrisk udladning, som finder sted i laserforstærkningsmediet, kendetegnet ved, at anslagsorga-10 nerne kun har en anode (12; 84; 114) og kun har en katode (14, 118) og er udformet således, at kun en enkelt strømvej er virksom for den elektriske udladning, at udladningsstrømvejen indeholder to lige lange afsnit (16B, 16E; 80B, 80E; HOB, 110E) af den lukkede bølgeudbredel-15 sesvej (16A til 16F; 80A til 80F; 110A til 110F) samt en kanal (28; 82; 112), som ikke ligger i den lukkede bølgeudbredelsesvej , men forbinder to punkter i denne, og at udladningsstrømvejen (16B, 28, 16E; 80B, 82, 80E; HOB,

112, HOE) er ført således i Z-form, at den enkelte ud-20 ladningsstrøm i det ene afsnit af den lukkede udbredelsesvej følger en rundtløbende bølge i dens udbredelsesretning og går i modsat retning af denne bølge i det andet afsnit af den lukkede udbredelsesvej.

2. Gyroskop ifølge krav 1, kendetegnet ved, at anoden (12) og katoden (14) kan forbindes med en forspændingskilde (90; 92).

3. Gyroskop ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 30 laserforstærkningsmediet (26; 122) indeholder eller består af en helium-neonblanding.

4. Gyroskop ifølge ethvert af kravene 1 til 3, kendetegnet ved, at en del af den lukkede bølgeud- 35 bredelsesvej er lagt i et første plan og en anden del er lagt i et andet plan, som skærer det første plan, at kanalen (28; 82; 112), som ikke ligger i den lukkede bølge- DK 164607 B udbredelsesvej, langs snitlinien imellem de to planer, som danner en vinkel med hinanden, forløber i den lukkede udbredelsesvej, og at strømvejen til at anslå laserforstærkningsmediet (26, 122) i serie imellem katoden (14) 5 og anoden (12) omfatter et i det første plan af den lukkede bølgeudbredelsesvej beliggende afsnit (16E; 80E; 110E) af denne vej, kanalen (28, 82; 112) langs snitlinien samt et i det andet plan beliggende afsnit (16B; 80B; HOB) af den lukkede bølgeudbredelsesvej. 10

5. Gyroskop ifølge et af kravene 1 til 4, kendetegnet ved, at den lukkede bølgeudbredelsesvej omfatter magnetooptiske organer (30) til indføring af en ikke reciprok frekvensstyret forspænding til de elektro- 15 magnetiske bølger, som udbreder sig i indbyrdes modsatte retninger.

6. Gyroskop ifølge et af kravene 1 til 5, kendetegnet ved, at den lukkede bølgeudbredelsesvej samt 20 kanalen (28; 82; 112), som ikke ligger i den lukkede bølgeudbredelsesvej, er anbragt i en enhedsblok (10; 70; 100).

7. Gyroskop ifølge et af kravene 1 til 6, med en anden 25 lukket bølgeudbredelsesvej, kendetegnet ved en forbindelseskanal (86) imellem de to lukkede bølgeudbredelsesveje (16A til 16F, 80A til 80F), over hvilken den enkelte strømvej for udladningsstrømmen til at anslå laserforstærkningsmediet (26) er ført således, at denne en-30 kelte, imellem en katode (14) og en anode (84) forløbende strømvej tjener til anslag i begge de lukkede bølgeudbredelsesveje (16A til 16F, 80A til 80F). 35