JPS5821385A - レ−ザ通路長の調整方法 - Google Patents
レ−ザ通路長の調整方法Info
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- JPS5821385A JPS5821385A JP57102360A JP10236082A JPS5821385A JP S5821385 A JPS5821385 A JP S5821385A JP 57102360 A JP57102360 A JP 57102360A JP 10236082 A JP10236082 A JP 10236082A JP S5821385 A JPS5821385 A JP S5821385A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
- G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
- G01C19/66—Ring laser gyrometers
- G01C19/661—Ring laser gyrometers details
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
- H01S3/083—Ring lasers
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ジャイロスコープとして平面リングレーザを使用するこ
とは知られている。
とは知られている。
典型的に、リングレーザジャイロスコープは3又は4辺
のレーザ路を使用している。レーザ路は、高安定ガラス
から通常外られるレーザハウジング内にレーザ路の形状
に形成された穴(bore )に局限されたレーザ動作
室からなる。
のレーザ路を使用している。レーザ路は、高安定ガラス
から通常外られるレーザハウジング内にレーザ路の形状
に形成された穴(bore )に局限されたレーザ動作
室からなる。
レーザ鏡は、レーザ室の穴とレーザ路が方向を変えると
ころに配置される。穴は鏡から鏡へと延在しており、そ
の孔はレーザ光のぼやけを防ぐに十分大きなものである
。
ころに配置される。穴は鏡から鏡へと延在しており、そ
の孔はレーザ光のぼやけを防ぐに十分大きなものである
。
2つのレーザ路を反対方向に生じるようにリングレーザ
を励起するためには、レーザハウジングのどこかに少な
くとも1つのカソードを取付け、かクアノードを該アノ
ードとカソードを幾何学形状でレーザ穴に連結する導管
とともにレーザハウジングに設け、このことによってカ
ソードとアノード間のイオンと電子の運動がレーザ現象
を励起するようにしていることが通例である。
を励起するためには、レーザハウジングのどこかに少な
くとも1つのカソードを取付け、かクアノードを該アノ
ードとカソードを幾何学形状でレーザ穴に連結する導管
とともにレーザハウジングに設け、このことによってカ
ソードとアノード間のイオンと電子の運動がレーザ現象
を励起するようにしていることが通例である。
典型的に、穴内のレーザガスは極低圧のヘリウム−ネオ
ン混合物である。カソード及び7ノ一ド間のガスをイオ
ン化するためにカソードと7ノ′−ドとに十分大きな電
圧の印加が与えられて、カソードから7ノートへの電子
の移動と、7ノードからカソードへの正イオンの移動を
レーザガスの利得穴内で生じさせて、レーザガスを励起
し、次いで所望の特定のレーザ周波数に対してレーザ長
を調整することによって同調が行なわれる。
ン混合物である。カソード及び7ノ一ド間のガスをイオ
ン化するためにカソードと7ノ′−ドとに十分大きな電
圧の印加が与えられて、カソードから7ノートへの電子
の移動と、7ノードからカソードへの正イオンの移動を
レーザガスの利得穴内で生じさせて、レーザガスを励起
し、次いで所望の特定のレーザ周波数に対してレーザ長
を調整することによって同調が行なわれる。
TEMoo、すなわち発振のオン軸(on−axis)
モードのみが出現することが通常望ましい。
モードのみが出現することが通常望ましい。
そのため、鏡の1つはレーザ路における発振のオフ軸(
off−axis )モードを抑圧するように開口され
ている。
off−axis )モードを抑圧するように開口され
ている。
2つのレーザ発振が同時に生じる場合、すなわち1つが
レーザ路を第1の方向に進行する光で、他方がレーザ路
を他の方向に進行する光の場合には、このようなレーザ
はレーザ路の平面に直交する軸についてのレーザハウジ
ングの角回転を検出するジャイロスコープとして使用さ
れうろことは周知である。
レーザ路を第1の方向に進行する光で、他方がレーザ路
を他の方向に進行する光の場合には、このようなレーザ
はレーザ路の平面に直交する軸についてのレーザハウジ
ングの角回転を検出するジャイロスコープとして使用さ
れうろことは周知である。
レーザ路の長さを同調するためには、レーザ振巾がピー
クに達する迄ネジ機構等により内方に鏡の1つを動かす
のが通例である。部分的に透過する鏡を介してのレーザ
の出力は同調する鐘の位置をサーボ制御するため使用さ
れることができる。
クに達する迄ネジ機構等により内方に鏡の1つを動かす
のが通例である。部分的に透過する鏡を介してのレーザ
の出力は同調する鐘の位置をサーボ制御するため使用さ
れることができる。
典型的に、レーザビームはまた、実質的に均一な断面の
レーザビームを発生するように大きな半径の鏡によって
焦点に集められる。
レーザビームを発生するように大きな半径の鏡によって
焦点に集められる。
この特長は、マクグロウ・ヒル社、1966年ウィリア
ムブイ・スミス及びペターピー・ソロキインによる「レ
ーザ」の傘2図〜第4D図に示されている。
ムブイ・スミス及びペターピー・ソロキインによる「レ
ーザ」の傘2図〜第4D図に示されている。
本発明の好ましい実施例においては、レーザ路の2つの
分岐の交点に大きな半径の凹面鏡を取付けることによる
レーザの変更と、対称に配置した開口鏡の角錐角での傾
斜とに関するものである。典型的に、4辺レーザ路では
、それは開口されかつ傾斜された凹面鏡に対向した平面
鏡である。傾斜平面鏡と凹面鏡は適当なレーザ作用が生
じるまで互に上下動される。そしてそれらは位置を固定
される。
分岐の交点に大きな半径の凹面鏡を取付けることによる
レーザの変更と、対称に配置した開口鏡の角錐角での傾
斜とに関するものである。典型的に、4辺レーザ路では
、それは開口されかつ傾斜された凹面鏡に対向した平面
鏡である。傾斜平面鏡と凹面鏡は適当なレーザ作用が生
じるまで互に上下動される。そしてそれらは位置を固定
される。
傾斜は典型的には1乃至3ア一ク分(are−minu
te )で、レーザ光の波長、利得穴の径及びレーザモ
ード量に依存する。空胴長は、いくぶんかレーザ利得に
実質的に損失を生じるように利得穴によりモード量に影
響を及ぼさせることなく少なくとも2分の1波長だけ変
えることができなければならない。レーザ路の長さを変
えるため鏡の1つを傾斜すると、レーザ路の平面は鏡と
同じ角度上方に傾斜される。ジャイロスコープでは、検
知軸はレーザ路の平面に直交していることが必要である
。
te )で、レーザ光の波長、利得穴の径及びレーザモ
ード量に依存する。空胴長は、いくぶんかレーザ利得に
実質的に損失を生じるように利得穴によりモード量に影
響を及ぼさせることなく少なくとも2分の1波長だけ変
えることができなければならない。レーザ路の長さを変
えるため鏡の1つを傾斜すると、レーザ路の平面は鏡と
同じ角度上方に傾斜される。ジャイロスコープでは、検
知軸はレーザ路の平面に直交していることが必要である
。
ジャイロスコープとして役立つレーザを得るためには、
ジャイロスコープのベースも、取付ベースがレーザガス
の平面に平行であるように傾斜の同じ角度傾けられる必
要がある。
ジャイロスコープのベースも、取付ベースがレーザガス
の平面に平行であるように傾斜の同じ角度傾けられる必
要がある。
本発明の整合の改良では、リングレーザジャイロスコー
プは極めて小さく作られ、レーザ路の各辺の長さは実質
的に1インチ(2・54センチメートル)以下である。
プは極めて小さく作られ、レーザ路の各辺の長さは実質
的に1インチ(2・54センチメートル)以下である。
このような小型のレーザでは、レーザのカソードは好ま
しくはレーザブロックそれ自体と同じオーダの大きさで
ある。カソードは、レーザに必要なエネルギーを供給す
るためレーザ路の利得穴内に十分な電流を発生するに十
分大きく作られなければならない。カソードブロックに
形成された半球ボウルの表面上に被膜を付された半球カ
ソードを有するカソードブロックは、典型的にレーザブ
ロックの底に取付けられている。通路が実質的に、カソ
ード面を画成している球面の中心から上方にレーザブロ
ック内に、そこからレーザリングに直接外方に作られて
いる。一対のアノードが対称に配置されて、電子及びイ
オン路を分割させ、レーザ路の利得大部分を通じて2つ
の方向に進行させる。アノードはレーザ路の外に配置さ
れ、導管が7ノードの面をレーザ路と連結するためレー
ザブロックに作られている。
しくはレーザブロックそれ自体と同じオーダの大きさで
ある。カソードは、レーザに必要なエネルギーを供給す
るためレーザ路の利得穴内に十分な電流を発生するに十
分大きく作られなければならない。カソードブロックに
形成された半球ボウルの表面上に被膜を付された半球カ
ソードを有するカソードブロックは、典型的にレーザブ
ロックの底に取付けられている。通路が実質的に、カソ
ード面を画成している球面の中心から上方にレーザブロ
ック内に、そこからレーザリングに直接外方に作られて
いる。一対のアノードが対称に配置されて、電子及びイ
オン路を分割させ、レーザ路の利得大部分を通じて2つ
の方向に進行させる。アノードはレーザ路の外に配置さ
れ、導管が7ノードの面をレーザ路と連結するためレー
ザブロックに作られている。
カソード及び7ノ一ド間の電圧の印加により\ガスのイ
オン化をカソードボウル内に生じさせ、実質的に垂直な
通路を介して上方に、そこからレーザ路へ外方に、そこ
からレーザ路の利得穴沿って異なる方向に、そして7ノ
ートの表面に至る。
オン化をカソードボウル内に生じさせ、実質的に垂直な
通路を介して上方に、そこからレーザ路へ外方に、そこ
からレーザ路の利得穴沿って異なる方向に、そして7ノ
ートの表面に至る。
レーザをレーザ路の平面に直交する検出軸と整合するた
めには、カソードハウジングの底の平面はジャイロの容
易な整合のためレーザ路の平面に平行に構成される。
めには、カソードハウジングの底の平面はジャイロの容
易な整合のためレーザ路の平面に平行に構成される。
従って、本発明の目的は新規の同調機構を有する改良さ
れた光学共振器を提供することにある。
れた光学共振器を提供することにある。
本発明のより特定の目的はリングレーザを同調すること
にある。
にある。
本発明の更に特定の目的は、ジャイロスコープとして使
用されるように構成されたリングレーザを提供すること
にある。
用されるように構成されたリングレーザを提供すること
にある。
他の目的は図面を参照して行なう以下の説明から明らか
になるであろう。
になるであろう。
ジャイロスコープとして使用される本発明のリングレー
ザの好ましい実施例が図面に示されている。リングレー
ザは好ましくはガラスセラミックから作られるレーザブ
ロック10とカソードブロック12とを有する。典型的
ニはこのガラスセラミックは商標CERVIT。
ザの好ましい実施例が図面に示されている。リングレー
ザは好ましくはガラスセラミックから作られるレーザブ
ロック10とカソードブロック12とを有する。典型的
ニはこのガラスセラミックは商標CERVIT。
ZERODUR及びULgで知られている。これらの材
料はレーザの使用できるレンジ内で実質的に零の膨張を
有する。レーザブロック10はレーザ路を担持している
。カソードブロック12はカソード16を担持し、レー
ザブロック10は2つのアノード52及び54を担持し
ている。カソード及び7ノ一ド間の電圧はレーザのため
のエネルギーを与えるためにレーザガスをイオン化する
。7ノード52.54及びカソード16間に電圧を印加
するための電源は示されていないが、任意の典型区な直
流電源が使用でき〜正電圧が7ノード52及び54に接
続される一方、負電圧がカソード16に接続される。し
−ザブロック10とカン−ドブロック12//′!大気
圧トインジウム半田のような封止材とKよって互に保持
されている。
料はレーザの使用できるレンジ内で実質的に零の膨張を
有する。レーザブロック10はレーザ路を担持している
。カソードブロック12はカソード16を担持し、レー
ザブロック10は2つのアノード52及び54を担持し
ている。カソード及び7ノ一ド間の電圧はレーザのため
のエネルギーを与えるためにレーザガスをイオン化する
。7ノード52.54及びカソード16間に電圧を印加
するための電源は示されていないが、任意の典型区な直
流電源が使用でき〜正電圧が7ノード52及び54に接
続される一方、負電圧がカソード16に接続される。し
−ザブロック10とカン−ドブロック12//′!大気
圧トインジウム半田のような封止材とKよって互に保持
されている。
好t シIt>レー+f’路14 a、 14 b、
14 c及び14dFi方形のレーザ路で、よシ詳
細には図面に示されるように実質的に正方形である。レ
ーザブロックは典型的には、正方形のレーザブロックで
あるが、このブロックの使用しない部分はコストと製造
の難点を最小にするため任意に切除され得、結果として
のブロックは図示のように8角形に整形される。
14 c及び14dFi方形のレーザ路で、よシ詳
細には図面に示されるように実質的に正方形である。レ
ーザブロックは典型的には、正方形のレーザブロックで
あるが、このブロックの使用しない部分はコストと製造
の難点を最小にするため任意に切除され得、結果として
のブロックは図示のように8角形に整形される。
レーザ分岐の交差点になる正方形レーザブロックの4辺
、又は8角形レーザブロツクの隣接しない交互の辺には
、レーザビームを反射するための鏡面を内部に有する4
つの鏡ブロック22.24.26及び2Bが取付けられ
ている。少なくとも1つの鏡はレーザビームを放出させ
るように部分的に透過性で、少なくとも1つの鏡は発振
のオフ軸モード(off−axio mode )の発
生をさまたげるように開口され、鏡の1つはレーザビー
ムを焦点に集めるため適当な半径の曲率の凹面である。
、又は8角形レーザブロツクの隣接しない交互の辺には
、レーザビームを反射するための鏡面を内部に有する4
つの鏡ブロック22.24.26及び2Bが取付けられ
ている。少なくとも1つの鏡はレーザビームを放出させ
るように部分的に透過性で、少なくとも1つの鏡は発振
のオフ軸モード(off−axio mode )の発
生をさまたげるように開口され、鏡の1つはレーザビー
ムを焦点に集めるため適当な半径の曲率の凹面である。
レーザ路でのレーザ作用は3.2 Torr の極低
圧のヘリウム−ネオンガス混合体において起る。ガス混
合体は、典型的には、ヘリウムが20、ネオン20が1
そしてネオン22が1の割合のものである。レーザ動作
路にレーザガスを収容するために、4つの実質的に共面
状の導管30 a130 b、 30 e及び30dが
、鏡を結ぶレーザブロック1oにくりぬがれている。こ
れらは、レーザビームとの干渉なく小さな角度、典型的
には3〜5゛ア一ク分(3′〜5’ ) (Dオ−タで
レーザビームの面の移行及び傾きを許容することのでき
るだけの大きな径である。
圧のヘリウム−ネオンガス混合体において起る。ガス混
合体は、典型的には、ヘリウムが20、ネオン20が1
そしてネオン22が1の割合のものである。レーザ動作
路にレーザガスを収容するために、4つの実質的に共面
状の導管30 a130 b、 30 e及び30dが
、鏡を結ぶレーザブロック1oにくりぬがれている。こ
れらは、レーザビームとの干渉なく小さな角度、典型的
には3〜5゛ア一ク分(3′〜5’ ) (Dオ−タで
レーザビームの面の移行及び傾きを許容することのでき
るだけの大きな径である。
周囲がレーザ路によって画成されている領域内、好まし
くはレーザブロック10の中心には、導管30m、30
b、30c、及び30dの面に直交する導管がある。こ
の導管は2つの部分32及び34を有し、部分32はレ
ーザブロック10の上部に至り、部分34はカソード面
16により形成される空胴に至る。導管32及び34は
、典型的には実質的に導管30 m、 30 b、 3
0 c及び30dの面にある導管36により導管30
a、30b。
くはレーザブロック10の中心には、導管30m、30
b、30c、及び30dの面に直交する導管がある。こ
の導管は2つの部分32及び34を有し、部分32はレ
ーザブロック10の上部に至り、部分34はカソード面
16により形成される空胴に至る。導管32及び34は
、典型的には実質的に導管30 m、 30 b、 3
0 c及び30dの面にある導管36により導管30
a、30b。
30c及び30dと連結されている。
鏡22.24.26及び28の領域には4つの部屋38
.40.42及び44があり、これらの部屋はレーザ導
管の分岐30a、30b。
.40.42及び44があり、これらの部屋はレーザ導
管の分岐30a、30b。
30e及び30dに対する終端領域で、しかもレーザ光
と干渉することのないよう十分大きい。空胴40は導管
36によって導管32及び34に連結されている。
と干渉することのないよう十分大きい。空胴40は導管
36によって導管32及び34に連結されている。
導管34は好ましくは半球形のカソード面16に中心を
有するが、そのように導管34がそのような中心を持た
ないであってもよい。
有するが、そのように導管34がそのような中心を持た
ないであってもよい。
更に、導管34はレーザ路14m、14b。
14c及び14dの面に直交して示されているが、導管
34を傾けることもできる。導管34はレーザブロック
に封止されたガラス又は金属のステムによって取囲まれ
ているレーザブロック10の外面まで延長している。更
に理解すべきことは、導管32は導管を空にするだめの
もので、レーザブロックの中心にあるその位置が臨界的
なものでないということである。しかし、適当なガラス
ドリルによる加工上導管32及び34を一線に形成する
ことが好都合である。更に注目すべきことは、レーザ路
14 a、 14 b、 14 c及び14dの通路
に直交して示されてhるが導管32は望ましい場合傾け
ても良い。・ ステム50はシステムを空にして低圧の要求ガスをそれ
に再充填するために使用される。
34を傾けることもできる。導管34はレーザブロック
に封止されたガラス又は金属のステムによって取囲まれ
ているレーザブロック10の外面まで延長している。更
に理解すべきことは、導管32は導管を空にするだめの
もので、レーザブロックの中心にあるその位置が臨界的
なものでないということである。しかし、適当なガラス
ドリルによる加工上導管32及び34を一線に形成する
ことが好都合である。更に注目すべきことは、レーザ路
14 a、 14 b、 14 c及び14dの通路
に直交して示されてhるが導管32は望ましい場合傾け
ても良い。・ ステム50はシステムを空にして低圧の要求ガスをそれ
に再充填するために使用される。
ステム50が金属の場合、それは7ノードとしても使用
されうる。導管32はカソード面16内の領域へ導管3
4を介して、レーザ導管30 a、 30 b、 3
Q c及び30dへ導管36を介して連結されている。
されうる。導管32はカソード面16内の領域へ導管3
4を介して、レーザ導管30 a、 30 b、 3
Q c及び30dへ導管36を介して連結されている。
排出ポンプ(図示せず)がシステムから全ての空気を除
去するためにステム50に取付けられうる。
去するためにステム50に取付けられうる。
更に、ゲッター(図示せず)がステム50か、又はステ
ム50に隣接するステム(図示せず)に取付けられる導
管領域内に配置されうる。
ム50に隣接するステム(図示せず)に取付けられる導
管領域内に配置されうる。
システムが排気されてゲッターされた後、要求されるレ
ーザガスが極低圧でシステムに充填され、ステムが尖端
を切られてシステムを封止する。カン」1ブロツク12
は、カソード面16によって形成される部屋内の低圧の
真空とインジュウム半田のような封止材料との両方によ
ってレーザブロック10上に保持されている。
ーザガスが極低圧でシステムに充填され、ステムが尖端
を切られてシステムを封止する。カン」1ブロツク12
は、カソード面16によって形成される部屋内の低圧の
真空とインジュウム半田のような封止材料との両方によ
ってレーザブロック10上に保持されている。
区画38及び42の領域には、金属導体でかつレーザブ
ロック10の外側から部、屋38及び42内に向って延
びている一対の7ノード52及び54がある。
ロック10の外側から部、屋38及び42内に向って延
びている一対の7ノード52及び54がある。
正電圧がアノード52及び54に、負電圧がカソード1
6に連結される場合には、電子とイオンがカソード16
によって形成される部屋及び区画40への導管34及び
36によって画成される通路においてカソードから7ノ
ード及びアノードからカソードヘトリフトし始める。区
画40では、通路が分かれ、イオン−電子ドリフトの一
部が利得穴を介して区画40から区画3Bへ、そしてそ
こから7ノード52へ一方向に行く。反対方向のレーザ
路の利得穴内での2方向の電子及びイオンの移動はよυ
高エネルギ状態にその中のガスを励起し、この高エネル
ギ状態から低エネルギ状態に降下してレーザ路が同調し
ている周波数の光を発生する。従って、エネルギはカソ
ード16並びに7ノード52及び54に連結される電源
からレーザに与えられる。
6に連結される場合には、電子とイオンがカソード16
によって形成される部屋及び区画40への導管34及び
36によって画成される通路においてカソードから7ノ
ード及びアノードからカソードヘトリフトし始める。区
画40では、通路が分かれ、イオン−電子ドリフトの一
部が利得穴を介して区画40から区画3Bへ、そしてそ
こから7ノード52へ一方向に行く。反対方向のレーザ
路の利得穴内での2方向の電子及びイオンの移動はよυ
高エネルギ状態にその中のガスを励起し、この高エネル
ギ状態から低エネルギ状態に降下してレーザ路が同調し
ている周波数の光を発生する。従って、エネルギはカソ
ード16並びに7ノード52及び54に連結される電源
からレーザに与えられる。
典型的には、レーザ空胴の長さはわん曲された鏡と開口
された鏡を可動にすることによって同調される。2つの
可動鏡の1つはその鏡の上下動がレーザ信号を最大にす
るべく鏡をレーザ路に対して内方及び外方に動かすよう
に角錐角で傾斜されている。
された鏡を可動にすることによって同調される。2つの
可動鏡の1つはその鏡の上下動がレーザ信号を最大にす
るべく鏡をレーザ路に対して内方及び外方に動かすよう
に角錐角で傾斜されている。
し−かし、本発明の好ましい実施例では、開口鏡は小さ
な角錐角、典型的には3′〜5′内方に傾斜されていて
、レーザ路に開いている開口を保持するように凹面鏡2
2を導管30 &、 30 bs 30 c及び30d
並びに開口鏡26に対し直角な方向に動かしてレーザ2
つの平面間の角錐角は90°からそれらの間の2平面角
(dihedral angle ) を差し引いた
ものとして定義される。2平面角はブアンノーストラン
ド アンド カンパニー(Van Nostrong
& Company ) 社発行のジ工−ムズ アン
ド ジエームズによる「数学辞典(Mathemati
cs Dictionary ) J第3版によって定
義されている。即ち、「1つの線とこの線を1つの共通
縁としている有する2つの半分の平面との結合。この線
は2平面角の縁であり、線の平面の1つとの結合は1つ
の面である。2平面角の平面角は2平面角の面と縁に直
交する平面との交点である2つの線によって形成される
1つの角である。任意の2つの平面角は合同である。2
平面角の大きさはその平面角の1つの大きさである。」
傾斜鏡と導管30 a、 30 b、 30 c及び3
0d並びに鏡ブロック24及び28によって画成される
平面との間の2平面角は90°より若干小さいがほとん
ど90°であり、典型的に極めて小さい傾斜鏡の平面の
角錐角だけ90゜と異なる。角錐角はレーザ波長、利得
穴径及びレーザモード量によって決定される。レーザ利
得においていくぶんかの損失を生じる方法で利得穴によ
ってモード量に影響を及はさせることなく少なくともレ
ーザ光の2分の1波長だけ空胴長を変えることができな
ければならない。凹面鏡を上下動すると、レーザ路も上
下動して傾斜鏡の異なる部分に当るようになシ、レーザ
ビームに対してよシ短いか又は長い通路を形成する。傾
斜鏡の異なる部分に当ることによって、オン軸ビームは
傾斜鏡も開口をレーザビームと再整合するように動かさ
なければ開口絞シにより消失されるだろう。
な角錐角、典型的には3′〜5′内方に傾斜されていて
、レーザ路に開いている開口を保持するように凹面鏡2
2を導管30 &、 30 bs 30 c及び30d
並びに開口鏡26に対し直角な方向に動かしてレーザ2
つの平面間の角錐角は90°からそれらの間の2平面角
(dihedral angle ) を差し引いた
ものとして定義される。2平面角はブアンノーストラン
ド アンド カンパニー(Van Nostrong
& Company ) 社発行のジ工−ムズ アン
ド ジエームズによる「数学辞典(Mathemati
cs Dictionary ) J第3版によって定
義されている。即ち、「1つの線とこの線を1つの共通
縁としている有する2つの半分の平面との結合。この線
は2平面角の縁であり、線の平面の1つとの結合は1つ
の面である。2平面角の平面角は2平面角の面と縁に直
交する平面との交点である2つの線によって形成される
1つの角である。任意の2つの平面角は合同である。2
平面角の大きさはその平面角の1つの大きさである。」
傾斜鏡と導管30 a、 30 b、 30 c及び3
0d並びに鏡ブロック24及び28によって画成される
平面との間の2平面角は90°より若干小さいがほとん
ど90°であり、典型的に極めて小さい傾斜鏡の平面の
角錐角だけ90゜と異なる。角錐角はレーザ波長、利得
穴径及びレーザモード量によって決定される。レーザ利
得においていくぶんかの損失を生じる方法で利得穴によ
ってモード量に影響を及はさせることなく少なくともレ
ーザ光の2分の1波長だけ空胴長を変えることができな
ければならない。凹面鏡を上下動すると、レーザ路も上
下動して傾斜鏡の異なる部分に当るようになシ、レーザ
ビームに対してよシ短いか又は長い通路を形成する。傾
斜鏡の異なる部分に当ることによって、オン軸ビームは
傾斜鏡も開口をレーザビームと再整合するように動かさ
なければ開口絞シにより消失されるだろう。
平面鏡24.26及び2゛8の全てが導管3’Oa、3
0b、30c及び30dの平面によって画成される同じ
平面に直交するそれらの鏡の平面を有する場合、凹面鏡
22の上下動はレーザ路の長さを変えることなくレーザ
ビームを単に上下動する。しかし、角錐角で傾斜した平
面を有する鏡26では、レーザ路の全体の平面は、傾斜
鏡上の入射及び反射レーザ光線が鐘の面に直交するよう
にその小さな角錐角だけ上方に傾斜される。このことに
よって、レーザビームと凹面鏡22の凹部と、:′ の交点はその凹面上で動かされる。凹面が球面の場合に
は、変位量はその凹面鏡の半径と平面鏡26の上記角錐
角の傾斜とによって決定される。 □ 代りに、凹面鏡面を担持しているブロックが単に小さな
角錐角だけ傾斜され、そのことにより上下動しないが小
さな角錐角で傾斜されるブロックの動きによってレーザ
路長さは長くなった9短かくな1つたりし、鏡24.2
6及び28上のレーザ路の交点が動かされる。鏡26は
また、開口を新しいレーザ路と整合するた“めに上゛下
動される必要がある。レーザ路を担持している導管は上
述した位置に振動を収容するに十分大きいものである。
0b、30c及び30dの平面によって画成される同じ
平面に直交するそれらの鏡の平面を有する場合、凹面鏡
22の上下動はレーザ路の長さを変えることなくレーザ
ビームを単に上下動する。しかし、角錐角で傾斜した平
面を有する鏡26では、レーザ路の全体の平面は、傾斜
鏡上の入射及び反射レーザ光線が鐘の面に直交するよう
にその小さな角錐角だけ上方に傾斜される。このことに
よって、レーザビームと凹面鏡22の凹部と、:′ の交点はその凹面上で動かされる。凹面が球面の場合に
は、変位量はその凹面鏡の半径と平面鏡26の上記角錐
角の傾斜とによって決定される。 □ 代りに、凹面鏡面を担持しているブロックが単に小さな
角錐角だけ傾斜され、そのことにより上下動しないが小
さな角錐角で傾斜されるブロックの動きによってレーザ
路長さは長くなった9短かくな1つたりし、鏡24.2
6及び28上のレーザ路の交点が動かされる。鏡26は
また、開口を新しいレーザ路と整合するた“めに上゛下
動される必要がある。レーザ路を担持している導管は上
述した位置に振動を収容するに十分大きいものである。
上述した構体をもってすれば、最小のレーザジャイロが
構成されうる。4辺14a114b、14c及び14d
の長さの和は例えば長さ6.8センチメートルにしうる
。
構成されうる。4辺14a114b、14c及び14d
の長さの和は例えば長さ6.8センチメートルにしうる
。
カソード面16”は典型的にはアルミニウムで作られ、
インジュウム半田がアルミニウムに接合されて60及び
62で位置決めされ、負電圧がアルミニウムカソード1
6に印加されるようになる。
インジュウム半田がアルミニウムに接合されて60及び
62で位置決めされ、負電圧がアルミニウムカソード1
6に印加されるようになる。
排気及び充填ステム50は高周波加熱で燃焼するゲッタ
ーを収容するように底にフレアのあるガラス管切片で典
型的に作られる。代りに、ステムは図示より小さくしう
る。それはまた金属から作られてもよく、7ノードとし
ても使用できる。
ーを収容するように底にフレアのあるガラス管切片で典
型的に作られる。代りに、ステムは図示より小さくしう
る。それはまた金属から作られてもよく、7ノードとし
ても使用できる。
8角形のレーザブロック10の取付面は典型的には単に
1センチメートルの径であシ、鏡ブロック22.24.
26及び28は典型的には0.8センチメートル又はそ
れ以下の径である。鏡面それ自体は典型的には径が7.
75ミリメートルで、4ミリメートルの典型的な厚さを
有する。ブロック22のわん曲した凹面鏡面は60セン
チメートルのオーダの極めて長い曲率半径を有する。鏡
26は、オン軸TEMoo モードを許容しつつオフ
軸モード動作が抑圧されることを保証するように開口さ
れている。レーザ動作は、鏡26の開口の外側に直角な
光線も凹面鏡22の半径上にあるように傾斜鏡26の開
口が整合されたとき最も良く行なわれる。鏡ブロック2
2.24.26及び28と同様カソードブロック12は
典型的にはインジウム−金金属封止材で封止される。レ
ーザブロック10の本体は、所望の温度範囲に亘って膨
張係数が極めて小さいカ又は零のガラスセラミック材料
からなる。
1センチメートルの径であシ、鏡ブロック22.24.
26及び28は典型的には0.8センチメートル又はそ
れ以下の径である。鏡面それ自体は典型的には径が7.
75ミリメートルで、4ミリメートルの典型的な厚さを
有する。ブロック22のわん曲した凹面鏡面は60セン
チメートルのオーダの極めて長い曲率半径を有する。鏡
26は、オン軸TEMoo モードを許容しつつオフ
軸モード動作が抑圧されることを保証するように開口さ
れている。レーザ動作は、鏡26の開口の外側に直角な
光線も凹面鏡22の半径上にあるように傾斜鏡26の開
口が整合されたとき最も良く行なわれる。鏡ブロック2
2.24.26及び28と同様カソードブロック12は
典型的にはインジウム−金金属封止材で封止される。レ
ーザブロック10の本体は、所望の温度範囲に亘って膨
張係数が極めて小さいカ又は零のガラスセラミック材料
からなる。
鏡被膜の反射率は典型的には99.94チのオーダであ
る。透過率は典型的には0.1 %以下で、散乱損失は
典型的には100 ppmのオーダである。典型的な最
低レーザ閾値アノード−カソード電流はS〜23Aミリ
アンペアのオーダである。同調は鏡ブロックをワックス
で取付けそして鏡ブロック22及び26を動かすことに
よって行なわれる。次いで、レーザが同調された後、鏡
ブロックの位置が測定され、鏡とワックスを取シ去って
、鏡ブロックがインジウム−全半田封止材で正確にその
場所に半田付けされる。
る。透過率は典型的には0.1 %以下で、散乱損失は
典型的には100 ppmのオーダである。典型的な最
低レーザ閾値アノード−カソード電流はS〜23Aミリ
アンペアのオーダである。同調は鏡ブロックをワックス
で取付けそして鏡ブロック22及び26を動かすことに
よって行なわれる。次いで、レーザが同調された後、鏡
ブロックの位置が測定され、鏡とワックスを取シ去って
、鏡ブロックがインジウム−全半田封止材で正確にその
場所に半田付けされる。
共振周波数は典型的には10”Hzのオーダの光学周波
数である。通常の使用では、空胴の共振周波数は利得曲
線の中心、又はこの中心に出来る丈近い波長の分数に同
調されることが望ましい。第4図、第5図、第6図、第
7図、及び第8図には、角錐角が符号αで示されている
。第6図には、2つΩレーザ路が示され、1つは数字1
4 a、 14 b、 14 c及び14dで画成
され、他方は数字14e、14f、14g及び14hに
よシ画成されている。レーザ路は通常正方形であるが、
レーザ路の下動によシ、通路長は14a、14b。
数である。通常の使用では、空胴の共振周波数は利得曲
線の中心、又はこの中心に出来る丈近い波長の分数に同
調されることが望ましい。第4図、第5図、第6図、第
7図、及び第8図には、角錐角が符号αで示されている
。第6図には、2つΩレーザ路が示され、1つは数字1
4 a、 14 b、 14 c及び14dで画成
され、他方は数字14e、14f、14g及び14hに
よシ画成されている。レーザ路は通常正方形であるが、
レーザ路の下動によシ、通路長は14a、14b。
14c及び14dによって示されるものからよシ長い通
路14e、14f、14g及び14hによって示される
ものに変わる。鐘の移動と通路長との関係は、第7図に
より図式化して示されている。ここで次の2つの制限が
与えられる。第1に、レーザビームはレーザ穴30 a
、 30 b、 30 c及び30dによってほかされ
てはいけカ<□、第2に、ビームは鏡ブロック26上の
鏡の開口内になければならない。第6図の垂直の突部は
第4図に示されている。
路14e、14f、14g及び14hによって示される
ものに変わる。鐘の移動と通路長との関係は、第7図に
より図式化して示されている。ここで次の2つの制限が
与えられる。第1に、レーザビームはレーザ穴30 a
、 30 b、 30 c及び30dによってほかされ
てはいけカ<□、第2に、ビームは鏡ブロック26上の
鏡の開口内になければならない。第6図の垂直の突部は
第4図に示されている。
第1の近似に対して、公称通路長で割った波長に等しい
距離(6X10 センチメートル16.8センチメー
トルすなわち約0.001%)だけ空胴長を変えたとす
ると、変位h(第4図)は傾斜鏡26の開口を距離de
=h tanαだけ内方に有効に移行する。rsJで第
7図に示される方向の所望の移動はレーザ光の波長の%
のオーダである。第7図から判ることは、s −0,7
07d (正方形のレーザ路を仮定)で、dは6.33
X 10 センチメートルに等しい1.414で割
られた波長である。
距離(6X10 センチメートル16.8センチメー
トルすなわち約0.001%)だけ空胴長を変えたとす
ると、変位h(第4図)は傾斜鏡26の開口を距離de
=h tanαだけ内方に有効に移行する。rsJで第
7図に示される方向の所望の移動はレーザ光の波長の%
のオーダである。第7図から判ることは、s −0,7
07d (正方形のレーザ路を仮定)で、dは6.33
X 10 センチメートルに等しい1.414で割
られた波長である。
レーザビーム径dBは0.089センチメートル以下で
あるが、穴30a、30b、30e及び30dは典型的
には0.1778センチメートルに少なくとも等しい径
d である。dに対する許容可能な総移動Δdはh=±
G1.0440センチメートルの場合0.0“880セ
ンチメートルである。このことから、角αは比α:hす
なわち1.017 X 10−”ラジアンとして計算さ
れ、これは約3.49ア一ク分(3,49’ )である
。
あるが、穴30a、30b、30e及び30dは典型的
には0.1778センチメートルに少なくとも等しい径
d である。dに対する許容可能な総移動Δdはh=±
G1.0440センチメートルの場合0.0“880セ
ンチメートルである。このことから、角αは比α:hす
なわち1.017 X 10−”ラジアンとして計算さ
れ、これは約3.49ア一ク分(3,49’ )である
。
第5図において、面の曲率は誇張されていて、半径Ri
比例していない。ブロック22上の凹面鏡の半径は極め
て短く示されているが、実際には60センチメートルの
オーダである。わん面鏡面上のビーム位置はαが零の死
点からこの死点からΔrの点までで、Δr=aR=
(1−017X 1 0−3ン (60)=0.0
611?ンチメートル。ビーム半径は0.0898を2
又は0.0449センチメートルで割ったものである。
比例していない。ブロック22上の凹面鏡の半径は極め
て短く示されているが、実際には60センチメートルの
オーダである。わん面鏡面上のビーム位置はαが零の死
点からこの死点からΔrの点までで、Δr=aR=
(1−017X 1 0−3ン (60)=0.0
611?ンチメートル。ビーム半径は0.0898を2
又は0.0449センチメートルで割ったものである。
距離Δr=0.061センチメートル変位されたビーム
ではビームの縁はわん面鏡の中心から0.1059セン
チメートルの距離にある。わん面鏡は典型的に直径o、
4、半径0.2センチメートルの開口を有する。従って
、0.2−0.11−0.09センチメートルの余裕変
が与えられる。これは角度αの許容される増加量、わん
面鏡22の面上のレーザビームの許容しうるシフト量に
ついての制限を 0.09/60=1.5X10 フジアンに設定す
る。更に、穴30 a、 30 b、 30 c及び3
0dは鏡がシフトできる量を制限する。鏡36が傾斜さ
れた場合、レーザ動作路の平面も角度αだけ傾き、第8
図に示されるようにカソードブロック12のベースはベ
ースがレーザ平面に平行になるように同一角度だけ傾け
られる必要がある。そして、カソードブロック12のベ
ースは例えば、リングレーザによって与えられる情報か
ら決定される角測定はレーザ路と取付面との両方に直交
する角度と測定した角速度であることを認識する案内シ
ステムに取付けられうる。
ではビームの縁はわん面鏡の中心から0.1059セン
チメートルの距離にある。わん面鏡は典型的に直径o、
4、半径0.2センチメートルの開口を有する。従って
、0.2−0.11−0.09センチメートルの余裕変
が与えられる。これは角度αの許容される増加量、わん
面鏡22の面上のレーザビームの許容しうるシフト量に
ついての制限を 0.09/60=1.5X10 フジアンに設定す
る。更に、穴30 a、 30 b、 30 c及び3
0dは鏡がシフトできる量を制限する。鏡36が傾斜さ
れた場合、レーザ動作路の平面も角度αだけ傾き、第8
図に示されるようにカソードブロック12のベースはベ
ースがレーザ平面に平行になるように同一角度だけ傾け
られる必要がある。そして、カソードブロック12のベ
ースは例えば、リングレーザによって与えられる情報か
ら決定される角測定はレーザ路と取付面との両方に直交
する角度と測定した角速度であることを認識する案内シ
ステムに取付けられうる。
正方形のレーザ路が示されたが、ここに説明した原理は
3角形8角形の通路においても使用されうろことは明ら
かである。本発明は角錐角で鏡の少なくとも1つを傾斜
することによってこのような通路に適用されるものであ
る。
3角形8角形の通路においても使用されうろことは明ら
かである。本発明は角錐角で鏡の少なくとも1つを傾斜
することによってこのような通路に適用されるものであ
る。
また明らかなことは、3辺レーザ路が使用できるし、そ
の代シに、4つよシ多い分販を有する多辺レーザ路が凹
面鏡の摺動がレーザ路を短かくしたり、又は長くしたシ
するようにして小さな角錐角を有する鏡の少なくとも1
つと及び凹面鏡の開口とともに使用されうる。
の代シに、4つよシ多い分販を有する多辺レーザ路が凹
面鏡の摺動がレーザ路を短かくしたり、又は長くしたシ
するようにして小さな角錐角を有する鏡の少なくとも1
つと及び凹面鏡の開口とともに使用されうる。
本発明の装置と方法は、傾斜鏡の傾斜方向への動きによ
って共振器の通路長が短かくなったシ、又は長くなった
シするようにして共振器鋺の1つを傾斜することによシ
他の光学共振器を同調するために使用できることは明ら
かである。
って共振器の通路長が短かくなったシ、又は長くなった
シするようにして共振器鋺の1つを傾斜することによシ
他の光学共振器を同調するために使用できることは明ら
かである。
本発明は直線同様非直線の光学共振器を含むものである
。
。
また、能動共振器だけでなく受動共振器の同調も含むも
のである。
のである。
更に、光学共振器が安定または非安定であっても問題は
ない。
ない。
本発明は上述の特定の実施例を説明したが、その説明に
よって制限されるものでない。
よって制限されるものでない。
第1図は、互に連結した典型的なレーザブロックとカソ
ードブロックの外面図で、尖端を切った排気ステムを示
す組立図である。 第2図は、第1図の2−2について取った断面図である
。 第3図は、第1図の3−3について取った断面図である
。 第4図は、第1図の装置の凹面鏡と対向した平面鏡との
好ましい実施例を示す簡路線図である。 第5図は、レーザ平面の変位に対する凹面鏡の曲率の関
係′を示す、簡略図である。 第6図は、凹面鏡と傾斜平面鏡の変位によるレーザ光線
の変位を示す簡路線図である。 第7図は、第6図の7に取った拡大筒略図である。 第8図は、リングレーザジャイロスコープとして使用す
るためレーザ平面と平行な外形にカソードブロックのベ
ースを曲げることを示している図である。 〔主要部分の符号の説明〕 10・・・・・・レーザブロック 12・・・・・・カソードブロック 14・・・・・・レーザ路 16・・・・・・カソード 52.54・・・・・・アノード 22.24.26.28・・・・・・鏡30a、30b
、30e、30d ”・・レーザ導管出願人 リ
ドン システムズ インコーホレーテッド 3I匈、3
ードブロックの外面図で、尖端を切った排気ステムを示
す組立図である。 第2図は、第1図の2−2について取った断面図である
。 第3図は、第1図の3−3について取った断面図である
。 第4図は、第1図の装置の凹面鏡と対向した平面鏡との
好ましい実施例を示す簡路線図である。 第5図は、レーザ平面の変位に対する凹面鏡の曲率の関
係′を示す、簡略図である。 第6図は、凹面鏡と傾斜平面鏡の変位によるレーザ光線
の変位を示す簡路線図である。 第7図は、第6図の7に取った拡大筒略図である。 第8図は、リングレーザジャイロスコープとして使用す
るためレーザ平面と平行な外形にカソードブロックのベ
ースを曲げることを示している図である。 〔主要部分の符号の説明〕 10・・・・・・レーザブロック 12・・・・・・カソードブロック 14・・・・・・レーザ路 16・・・・・・カソード 52.54・・・・・・アノード 22.24.26.28・・・・・・鏡30a、30b
、30e、30d ”・・レーザ導管出願人 リ
ドン システムズ インコーホレーテッド 3I匈、3
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 リングレーザビームを生じさせるレーザ路を収容す
るためのレーザ導管を有する少なくともレーザブロック
を有し、前記導管内にレーザ利得媒体があり、前記導管
の連結部に鏡があり、カソードと少なくとも1つのアノ
ードが通路によって前記導管に連結され、前記カソード
と少なくとも1つの7ノードとの間の通路がレーザ路の
反対方向に前記導管の少なくとも利得穴部を含み、前記
鏡の少なくとも1つが凹面で開口を有し、残りの鏡が実
質的に平面で、前記凹面鏡の少なくとも1つが他の前記
鏡に対しである角錐角で傾斜されているリングレーザの
レーザ通路長を調整する方法において、少なくとも前記
凹面鏡をレーザビームに対して前記角錐角の方向に移行
し、かつ前記凹面鏡をその位置に固定することを特許と
するレーザ通路長の調整方法。 2 リングレーザビームを生じさせるレーザ路を収容す
るための4つのレーザ導管をもった少なくともレーザブ
ロックを有し、前記導管内にレーザ利得媒体があシ、前
記導管の連結部に鏡があり、カソードと少なくとも1つ
の7ノー、ドが通路によって前記導管に連結され、漏記
カソードと少なくとも1つの7ノードと間の通路がレー
ザ路の反対方向に前記導管の少なくとも利得穴部を含み
、前記鏡の少なくとも1つが凹面で、残シの鏡が実質的
に平面で、前記凹面鏡に隣接しない平面鏡が他の前記鏡
に対しである角錐角で傾斜されているリングレーザのレ
ーザ通路長を調整する方法におい□て、前記凹面鏡を移
行してレーザビームを同調し、開口を整合して発振のオ
フ軸モードを抑圧するため前記傾斜鏡を前記角錐角の方
向に移行し、かつ前記凹面で傾斜した鏡の位置を固定す
ることを特徴とするレーザ通路長の調整方法。 3 少なくとも1つが凹面である少なくとも2つの鏡と
、前記凹面鏡の少なくとも1つを他の前記鏡に対しであ
る角錐角の傾斜で支持するための支持手段とを有する光
学共振器の長さを調整する方法において、少なくとも前
記傾斜凹面鏡をレーザビームに対して前記角錐角の方向
に移行し、そして前記傾斜した凹面鏡の位置を固定する
ことを特徴とする光学共振器長の調整方法。 4 少なくとも1つが凹面で、残りの鏡が平面である少
なくとも2つの鏡と、前記平面鏡の少なくとも1つを他
の前記鏡に対しである角錐角の傾斜で支持するための支
持手段とを有し、前記傾斜鏡が発振のオフ軸モードを抑
圧するように開口されている光学共振器の長さを調整す
り方法において、前記凹面鏡の少なくとも一つを光学共
振器を同調するように移行し、前記開口を整合して発振
のオフ軸モードを抑圧するように前記傾斜鏡を前記角錐
角の方向に移行し、かつ前記移行した鏡の位置を固定す
ることを特徴とする光学共振器長の調整方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US94735578A | 1978-10-02 | 1978-10-02 | |
US947355 | 1978-10-02 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5821385A true JPS5821385A (ja) | 1983-02-08 |
JPS5910078B2 JPS5910078B2 (ja) | 1984-03-06 |
Family
ID=25486010
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP54126484A Expired JPS584475B2 (ja) | 1978-10-02 | 1979-10-02 | リング レ−ザ |
JP57102360A Expired JPS5910078B2 (ja) | 1978-10-02 | 1982-06-16 | レ−ザ通路長の調整方法 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP54126484A Expired JPS584475B2 (ja) | 1978-10-02 | 1979-10-02 | リング レ−ザ |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JPS584475B2 (ja) |
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