SE449664B - Forfarande for reglering av laserbanans lengd i en optisk resonator samt optisk resonator for utforande av forfarandet - Google Patents

Forfarande for reglering av laserbanans lengd i en optisk resonator samt optisk resonator for utforande av forfarandet

Info

Publication number
SE449664B
SE449664B SE7908117A SE7908117A SE449664B SE 449664 B SE449664 B SE 449664B SE 7908117 A SE7908117 A SE 7908117A SE 7908117 A SE7908117 A SE 7908117A SE 449664 B SE449664 B SE 449664B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
laser
mirror
mirrors
optical resonator
plane
Prior art date
Application number
SE7908117A
Other languages
English (en)
Other versions
SE7908117L (sv
Inventor
Jr D C Grant
T J Hutchings
Original Assignee
Litton Systems Inc
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 Litton Systems Inc filed Critical Litton Systems Inc
Publication of SE7908117L publication Critical patent/SE7908117L/sv
Publication of SE449664B publication Critical patent/SE449664B/sv

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/58Turn-sensitive devices without moving masses
    • G01C19/64Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
    • G01C19/66Ring laser gyrometers
    • G01C19/661Ring laser gyrometers details
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/081Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
    • H01S3/083Ring lasers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/081Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
    • H01S3/083Ring lasers
    • H01S3/0835Gas ring lasers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • Lasers (AREA)

Description

15 20 25 30 35 449 664 2 Dä två lasersvängningar uppträder samtidigt, var- vid en har ljuset gående i en första riktning runt laser- banan medan den andra har sitt ljus gående i motsatt riktning runt laserbanan, är det välkänt att en dylik laser är användbar som gyroskop för detektering av laser- husets vinkelrotation kring en axel som är vinkelrät mot planet för laserbanorna.
För att avstämma laserbanans längd är det vanligt att förflytta en av speglarna inåt, kanske med hjälp av en skruvmekanism, tills laseramplituden uppvisar toppvär- de. Laserns utsignal via en partiellt genomsläppande spegel kan användas för servostyrning av läget för avstämnings- spegeln.
Laserstrålen är normalt fokuserad av en spegel med stor radie för att alstra en laserstråle med huvudsakligen homogent tvärsnitt. Denna egenskap återges i fig. 2 - 4D i boken "The Laser" av William V. Smith och Peter P. Sorokin, McGraw-Hill, 1966.
Redogörelse för uppfinningen Vid den föredragna utföringsformen hänför sig upp- finningen till en modifierad laser där en konkav spegel med stor radie är monterad vid skärningen mellan två grenar av laserbanan och den symmetriskt placerade hålförsedda spegeln har en pyramidal vinkellutning. I en fyrsidig laserbana är det den plana spegeln, som är förlagd mitt emot den konkava spegeln, som är hälförsedd och lutande. Den lutande plana spegeln och den konkava spegeln förflyttas tillsammans upp och ned tills korrekt laserverkan erhålles. Därefter låses de i sina lägen. Lutningen är amfllan en och tre bågminuter beroende på laserljusets våglängd, förstärkarkanalens diame- ter och lasermodens volym. Man måste kunna ändra hâlighets- längden med minst en halv våglängd utan att modvolymen på- verkas av förstärkarkanalerna på något sätt som ger väsent- liga förluster i laserförstärkningen. Genom att luta en av speglarna för att variera längden på laserbanan gör också att laserbanans plan får en uppâtlutning av samma vinkel- tjocklek som spegelns lutning. I ett gyroskop behöver av- wc 10 15 20 25 30 35 449 664 3 kännaraxeln vara vinkelrät mot laserbanans plan. För att åstadkomma en laser som är användbar som ett gyroskop måste gyroskopets underlag också vara förlagt i samma lutnings- vinkel, så att apparatunderlaget blir parallellt med laser- gasernas plan.
Med den lägesförbättring som föreliggande uppfin- ning innebär kan ringlasergyroskopet göras mycket litet med en längd på varje sida hos laserbanan som är väsentligt kortare än ett par centimeter. Med en sådan liten laser är laserkatoden företrädesvis av samma storleksordning som själva laserblocket. Katoden måste göras stor nog för att ge tillräcklig ström i laserbanans förstärkningskanaler för att mata lasern med erforderlig energi. Ett katodblock med en halvrund katodbeläggning pålagd på ytan av en halv- sfär utformad i katodblocket är anbringad på laserblockets botten. En passage är upptagen ungefär från sfärens cent- rum för att avgränsa katodytan uppåt mot laserblocket och därmed direkt ut mot laserringen. Ett par anoder är symmet- riskt förlagda för att få elektron- och jonbanan att bli uppdelad till att gå i två riktningar genom förstärknings- kanaldelarna av laserbanan. Anoderna är förlagda utanför laserbanan och en ledare är inbyggd i laserblocket för att ansluta anodernas ytor till laserbanan.
Påläggningen av en spänning mellan katoden och anod- erna förorsakar jonisation av gasen inuti katodsfären och uppåt genom den huvudsakligen vertikala passagen och där- efter utåt till laserbanorna utefter deras förstärkarkana- ler i olika riktningar och fram till anodernas ytor.
För att lägesinställa lasern med sin avkännings- axel vinkelrät mot laserbanans plan för planet för katod- husets botten konstrueras att vara parallellt med planet för laserbanan vid gyrons tomgångsinställning.
Ett ändamål med den föreliggande uppfinningen är därför att åstadkomma en förbättrad optisk resonator med en ny avstämningsanordning. Närmare bestämt är ändamålet en förbättrad avstämning av en rínglaser. Ändamålet är även att utföra en ringlaser sådan att den är användbar som ett 10 15 20 25 30 35 449 664 H gyroskop. Andra ändamål kommer att framgå i den nedan givna beskrivningsdelen.
Föredragen utföringsform Uppfinningen kommer nedan att beskrivas i samband med bifogade ritningar, där fig. 1 visar en sídovy av ett typiskt laserblock och katodblock, vilka block är hopsatta, varvid evakuerings- röret är förslutet, fig. 2 visar ett tvärsnitt 2 - 2 enligt fig. 1, fig. 3 visar en toppvy 3 - 3 enligt fig. 1, fig. U visar ett schematiskt stråldiagram för en föredragen utföringsform av en konkav spegel och dess mot- ställda plana spegel i anordningen enligt fig. 1, fig. 5 visar med ett schematiskt stråldiagram rela- tionerna mellan den konkava spegelns kurvform och förskjut- ningen av laserplanet, fig. 6 visar med ett schematiskt stråldiagram för- skjutningen av laserstrålarna vid förskjutning av den kon- kava och den lutande plana spegeln, fig. 7 visar en förstorad schematisk vy enligt pil- en 7 i fig. 6 och fig. 8 visar avvinklingen av katodblockets underdel till ett läge parallellt med laserplanet för användning som 'ringlasergyroskop.
Den föredragna utföringsformen av ringlasern enligt uppfinningen och som utnyttjas som gyroskop återges i figur- erna. Rínglasern har ett laserblock 10 och ett katodblock 12, företrädesvis tillverkat av en glaskeramik. Typiska acceptabla glaskeramiska material är kända under varunamnen CERVIT, ZERODUR och ULE. Dessa material har huvudsakligen en nollexpansion inom det användbara området för lasern.
Laserblocket 10 uppbär laserbanan ln. Katodblocket 12 upp- bär katoden 16 medan laserblocket 10 uppbär två anoder-S2, 54. En spänning mellan katoden och anoderna joniserar laser- gasen för att ge energi till laserfunktionen. Någon ström- källa för spänningsmatning av anoderna 52, 54 och katoden 16 är ej visad, men vilken som helst härför vanlig likspän- 10 15 20 25 30 35 449 664 5 ningskälla kan användas och den positiva spänningen är an- sluten till anoderna 52, SU medan den negativa spänningen är ansluten till katoden 16. Laserblocket 10 och katodblocket 12 är sammanhållna såväl av atmosfärstrycket som av en tät- ning såsom índiumlod.
Den föredragna laserbanan lä är rektangulär och i synnerhet huvudsakligen en fyrkantig laserbana såsom visas i figurerna. Laserblocket är typiskt ett fyrkantigt laser- block, men outnyttjade delar av blocket kan valfritt skäras bort för att hålla kostnader och fabrikationssvårigheterna minimala, så att det erhållna blocket blir åttsidigt såsom visas i figurerna. På fyra sidor av det fyrkantiga laser- blocket eller på varannan sida av det åttasidiga laser- blocket är fyra spegelblock 22, 2H, 26, 28 anordnade vid skärningarna mellan lasergrenarna. Spegelblocken uppvisar spegelytor på sina insider för reflexion av laserstrålen.
Minst en av speglarna är delvis transmissivt för att till- låta att laserstrålen utsändes. Minst en av speglarna är hålförsedd för förhindrande av att utomaxiella svängnings- moder alstras och en av speglarna 22 är konkav med lagom radie för att fokusera laserstrålen.
Laserfunktionen i laserbanan alstras i en helium- neongasblandning vid mycket lågt tryck av 3,2 torr. Gas- uiafiningen utgörs av 20 delar helium till en del neon 20 och en del neon 22. För att kvarhålla lasergasen i laser- banan är fyra, huvudsakligen i samma plan förlagda ledare 30a, b, c, d uppborrade i laserblocket 10 för att förbinda speglarna. De har tillräckligt stor diameter för att medge att laserstrålplanet kan förställas och lutas en mindre vinkel i storleksordningen 3 - 5 bågminuter utan någon ínterferens med laserstrålen. Ledarna skall kunna lutas parallellt med laserstrâlen.
Inom det område vars omfång definieras av laserba- nan och företrädesvis i laserblockets 10 centrum före- ligger en ledare som är vinkelrät mot ledarnas 30a, b, c, d plan. Denna ledare har två delar 32, som leder till laserblockets 10 översida, och BU som leder till den kavitet 10 15 20 25 30 35 . 449 664 6 eller det hålrum som bildas av katodytan 16. Ledardelarna 32, 34 är hopkopplade med ledarna 3Ûa, b, c, d via en ledare 36 som ligger i huvudsak i samma plan som ledarna 30a, b, c, d.
I områdena för speglarna 22, 2U, 26, 28 föreligger fyra kamrar 38, H0, H2, HU som utgör avslutningsomrâden för ledarna 3Ua, b, c, d och är stora nog för att förhindra interferens med laserljuset. Hálrummet H0 är via ledaren 36 förbunden med ledardelarna 32, 3H.
Lcdardelen 3H är företrädesvis centrerad på den halvrunda katodytan 16, men avsikten är att denna beskriv- ning även skall täcka det utförande där ledardelen SH icke är centrerad på detta sätt. Även om ledardelen 3k visas vinkelrät mot planet för laserbanan lua, b, c, d är avsikten vidare att denna beskrivning skall inbegripa en lutande ledardel 34. Ledardelen 32 sträcker sig ut till laserblockets 10 yta där den omges av ett glas- eller metallrör som tätar mot laserblocket. Det skall vidare förstås att ledardelen 32 är avsedd för evakueríng av ledarna och dess läge i laser- blockets centrum är ej kritiskt. Det är emellertid enkelt att utforma ledardelarna 32, 34 kolinjärt som en enda pas- sage medelst en glasborr. Vidare bör noteras att ledardelen 32 även kan göras lutande om så önskas trots att den här visas vinkelrät mot laserbanan lua, b, c, d.
Röret 50 utnyttjas för evakuering av systemet och återfylla det med erforderlig gas med lågt tryck. När röret 50 utgörs av metall kan det även användas som anod, Obser- vera att ledardelen 32 är anslutet via ledardelen 34 till området inom katodytan 16 och via ledaren 36 till laser- ledarna 30a, b, c, d. En utsugningspump (ej visad) kan an- slutas till röret 50 för att bortföra all luft från systemet.
Vidare kan ett getter (ej visat) antingen placeras inuti röret 50 eller inom området för ledarna som är anslutna' till röret 50 (ej visade) i närheten av röret 50. Efter det att systemet evakuerats och erhållit getter pâfylles erforderlig lasergas i systemet med mycket lågt tryck, var- efter röret hopsmältes för att systemet skall vara tätt.
Mi 10 15 20 25 30 35 449 664 7 Katodblocket 12 kvarhålles mot laserblocket 10 såväl tack vare det låga trycket inuti den av katodytan 16 bildade kam- maren som av tätningsmaterial, exempelvis indiumlod.
I området för kamrarna 38, H2 föreligger ett par anoder 52, 54, som utgörs av metalliska ledare och sträcker sig från laserblockets 10 utsida inåt mot kamrarna 38, 42.
Med en positiv spänning pålagd anoderna 52, 54 och en negativ spänning på katoden 16 börjar elektroner och joner att driva från katod till anod och från anod till katod i den bana som definieras av den kammare som bildas av katoden 16, ledardelen 34 och ledaren 36 in i kammaren H0. Vid kammaren H0 uppdelas banan och en del av jon/elekt- ronströmmen går i en riktning genom en förstärkningskanal från kammaren H0 till kammaren 38 och därefter till anoden 52. Den andra delen av jon/elektronströmmen går från kam- maren H0 genom förstärkningskanalen 3Db till kammaren H2 och därefter till anoden SH. Elektronernas och jonernas rörelse i två riktningar inom förstärkningskanalerna i den föreslagna laserbanan exciterar gaserna i denna till en högre energinivå, varifrån den faller ned till en lagre energínivå och alstrar ljus av den frekvens på vilken laserbanan är avstämd. Energi inmatas sålunda på lasern från den källa som är ansluten till katoden 16 och anod- 54.
Längden på laserhålrummet avstämmes genom att de erna 52, böjda och hâlförsedda speglarna görs rörliga. En av de två rörliga speglarna lutar med en pyramidal vinkel så att en uppåt- och nedåtgående förflyttning av den spegeln även ger spegeln en inåt- och utåtgäende rörelse relativt laser- banan för att ge lasersignalen ett toppvärde.
I den föredragna utföringsformen av den föreligg- ande uppfinningen är emellertid den hâlförsedda spegeln inåtlutande med ett litet pyramidalt vinkelvärde, ungefär 3 - 5 bågminuter, så att en förflyttning av den konkava spegeln 22 i normalriktningen mot ledarna 30a, b, c, d och den hålförsedda spegeln 26 för att hålla hålöppningen i laserbanan förlänger och förkortar laserbanan. 10 15 20 25 30 35 449 664 8 En pyramidal vinkel mellan två plan defineras som 900 minus den V-formade vinkeln mellan dessa båda plan. En V-formad (dihedralisk) vinkel definieras i "Mathematics Distionary" tredje upplagan av James och James, publicerad av VanNostrand & Company. "Föreningspunkten mellan en linje och två halvplaner som har denna linje som gemensam sida.
Linjen är den V-formade vinkelns sida och föreningspunkten mellan linjen och ett av planen bildar en yta. En planvinkel i en V-formad vinkel är en vinkel som bildas av de två linjer som utgör skärningar mellan den V-formade vinkelns ytor och ett plan som är vinkelrätt mot sidan. Varje planvinkelpar är kongruenta. Ett mått på en V-formad vinkel är ett mått på en av dess planvinklar." Den V-formade vinkeln mellan den lutande spegeln och det plan som definieras av ledarna 30a, b, c, d och de båda parallella plana speglarna på spegel- blocken 24, 28 är något mindre än men nästan 900. Skillna- den från 9o° är lika med den pynaniaala vinkeln för den lutande spegelns plan, vilken vinkel typiskt är mycket liten.
Den pyramidala vinkeln bestämmes av laservåglängden, för- stärkningskanalens diameter och laserfunktionens modvolym.
Man måste kunna ändra hâlrumslängden med minst en halv våg- längd för laserljuset för att få modvolymen påverkad av förstärkningskanalerna på ett sätt som orsakar en väsentlig förlust i laserförstärkningen. Eftersom den konkava spegeln * förflyttas uppåt och nedåt är även laserbanan förflyttad uppåt och nedåt och därmed träffar den olika delar av den lutande spegeln, varvid en dylik spegeldel bildar en kortare eller längre bana för laserstrålen. Genom att träffa en annan del av den lutande spegeln kan den axiella strålen utsläckas av hâlstoppet om den lutande spegeln icke tillika är förflyttad för att återställa hålöppningen i linje med laserstrâlen.
Om samtliga plana speglar 2%, 26, 28 hade sina - spegelplan vinkelrätta mot samma plan som definieras av ledarnas 30a, b, c, d plan så skulle en rörelse av den kon- kava spegeln 22 uppåt eller nedåt enbart förflytta laser- strålen uppåt eller nedåt utan att laserbanans längd för- ul Il! 10 15 20 25 30 35 449 664 9 ändrades. Med spegelns 26 plan lagt i en lutning i en pyra- midal vinkel så kommer emellertid hela laserbanans plan att lutas uppåt med denna lilla pyramidala vinkel så att planet för infallande och reflekterade lasersträlar på den lut- ande spegeln är vinkelräta mot spegelytan. Detta medför att en skärning mellan laserstrålen och den konkava delen av den konkava spegeln 22 förflyttas på den konkava ytan. Om den konkava ytan är sfärisk bestämmes storleken på för- flyttníngen av radien för denna konkava spegel och ovan nämnda vinkellutning av den plana spegeln 26.
Alternativt kan blocket 22, som uppbär den kon- kava spegelytan, ha lutats inåt motsvarande den lilla pyramidala vinkeln, varvid förflyttningen av blocket 22 icke upp och ned utan inåt med den lilla pyramidala vinkeln skulle förlänga och förkorta laserbanans längd och för- flytta skärningen för laserbanan på speglarna 2H, 26, 28.
Spegeln 26 skulle också behöva förflyttas uppåt och nedåt för att inställa hålöppningen i linje med den nya laser- banan. Ledarna som ger laserbanan måste vara tillräckligt stora för att täcka varíationerna i de beskrivna position- erna.
Med den beskrivna konstruktionen kan en mycket liten lasergyro erhållas. Summan av de fyra dornas lua, b, c, d längder kan exempelvis uppgå till 6,8 cm.
Katodytan 16 är utförd av aluminium och indiumkod kan ansluta till aluminiumytan vid lägena 60, 62 så att den negativa spänningen kan inmatas på aluminiumkatoden 16.
Evakuerings- och päfyllningsröret 50 är tillverkat av en glasrörsbit, som är utkragad vid bottnen för att hålla ett radiofrekvent aktiverbart getter. Evakuerings- och påfyllningsröret kan alternativt vara klenare än vad som visas. Det kan även vara av metall, varvid evakuerings- och påfyllningsröret kan användas som anod. ““ Det åttasidiga laserblockets 10 monteringssida är normalt bara en centimeter bred och spegelblocken 22, 24, 26, 28 har vanligen 0,8 cm eller mindre diameter. Själva spegelytorna är 7,75 mm i diameter och är U mm tjocka. Den 10 15 20 25 30 35 449 664 10 konkava spegelytan i blocket 22 har en mycket stor kurvradie i storleksordningen 60 cm. Spegeln 26 är hâlförsedd för att säkerställa att utomaxiella funktionsmoder undertryckes medan den axiella TEMÛ0-moden bringas till laserfunktíon.
Laserfunktíonen sker med fördel när den lutande spegelns 26 öppning ligger i linje så att den stråle som är normal till spegelns 26 öppningsperiferi även ligger på en radie till den konkava spegeln 22. Spegelblocken 22, ZH, 26, 28 är liksom katodblocket 12 avtätat med indium-guldmetall. Laser- blockets 10 kropp är av glaskeramiskt material som har extremt låg expansionskoefficient, företrädesvis lika med noll. över önskat temperaturområde.
Spegelbeläggningens relfexionsförmâga är av stor- leksordningen 99,94 %. Genomgången är mindre än 0,1 % och spridningsförlusterna är av storleksordningen 100 ppm. En ordinär anod/katodtröskelström för laserfunktion är av storleksordningen 0,5 - 2,5 mA. Avstämning sker genom an- bringning av spegelblocken med vax och genom förflyttning av spegelblocken 22, 26. Efter det att lasern är avstämd uppmäts lägena för spegelblocken, speglarna och vaxet tas bort och spegellocken blir fastlödda i korrekt läge medelst indium-guldlod som tätar.
Resonansfrekvensen är en optisk frekvens i storleks- ordningen 101% Hz. Vid normal användning är det önskvärt att resonansfrekvensen för hålrummet avstämmes mot centrum på förstärkarkurvan eller så nära som möjligt på detta centrum med en ytterst liten del av våglängden. I fig. 4, 5, 5, 7 och 8 betecknas den pyramidala vinkeln med symbolen a. I fig. 6 visar två laserboanor, en definieras med hän- visningsbeteckningarna lüa, b, c, d och den andra med hänvis- ningsbeteckníngarna lfle, f, g, h. Laserbanans längd be- skriver nominellt en fyrkant, men förskjutning av laser- banan nedåt varierar banlängden från det värde som visas” med lüa, b, c, d till det värde som återges med den längre banlängden läe, f, g, h. Relationen mellan spegelrörelsen och banlängden visas mer grafiskt i fig. 7. Två begräns- ningar förelígger: För det första får laserstràlen icke hamna utanför laserkanalerna 30a, b, c, d och för det andra N) A) |n\ 10 15 20 25 30 35 449 664 11 måste laserstrålen ligga inom spegelns öppning i spegel- blocket 26. En vertikalprojektion av fig. 6 återges i fig.
U.
Om man skall ändra hålrumslängden med ett värde som är lika med våglängden dividerad med den nominella banlängd- en (6 x 10~5 cm/6,8 cm eller ungefär 0,001 %) utgör en för- skjutning h (fig. H) en första approximation som effektivt förflyttar den lutande spegelns 26 öppning inåt en sträcka d=h-tan a. Den önskade förflyttningen i de i fig. 7 visade fíkLningarnas är i storleksordningen halva laserljusvåg- längden. Av fíg. 7 framgår att s= 0,707 d (en fyrkantig laserbana förutsättes) och d= våglängden dividerad med 1,u1u, vilket är lika med s,33x1o"5 cm.
Laserstrålens diameter dB är mindre än eller lika med 0,089 cm medan kanalerna 30a, b, c, d har en diameter dg som minst är lika med 0,1778 cm. Den totala tillåtna för- flyttningen av d är minst lika med Ad= 0,0880 cm, där h=i0,0Hk0 cm. Härav kan vinkeln a beräknas såsom förhåll- andet mellan d och h eller 1,017x10_3 ungefär 3,H9 bågminuter. radianer, vilket är I fig. 5 har ytans kurvform överdrivíts och radien R är oproportionerlig. Radien för den konkava spegeln i blocket 22 visas vara mycket kort men i själva verket är den av storleksordningen 60 cm. Strålläget på den böjda spegel- ytan går från det döda centrumet, där a=0, till en punkt Ar från centrum, Ar=aR=(1,017-10-3)-60=0,061 cm. Strålradien är 0,0898 om dividerad med 2, dvs 0,0HH9 cm. Med strålen förskjuten en sträcka Ar=0,061 cm kommer strålens kant att ligga på ett avstånd 0,1059 cm från den böjda spegelns centrum. Den böjda spegeln uppvisar en öppning av storleks- ordningen 0,4 cm i diameter eller med radien 0,2 cm. Så- lunda föreligger en marginal på 0,2-0,11=0,09 cm. Detta sätter gränsen för tillåten ökning av vinkeln d till _* 0,09/so=1,s-1o'3 laserstrâlen på den böjda spegelns 22 yta. Dessutom begräns- radianer, den tillåtna förändringen av ar kanalerna 30a, b, c, d den sträcka som speglarna kan ändras. När spegeln 26 lutas kommer även laserbanan att luta med en vinkel a och katodblockets 12 underlag måste, såsom 10 15 20 25 30 35 449 664 12 visas i fig. 8, lutas med samma vinkel så att underlaget blir parallellt med laserplanet. Katodblockets 12 underlag kan sedan fastsättas i exempelvis en styrningsanordning I med vetskapen om att det vinkelmått som bestämmes ur in- formation erhállen av ringlasern utgör en vinkel och vinkel- hastigheten mätt såväl vinkelrätt mot laserbanan som mot montageytan. _ Även om en fyrkantsbana har visats är det uppenbart att de ovan angivna principerna kan användas i samband med andra rektangulära och fyrsidiga banor. Avsikten är att förutsättningarna för denna uppfinning skall kunna till- lämpas på dylika banor genom lutning av åtminstone en av speglarna med en pyramidal vinkel.
Det är även uppenbart att en tresidig laserbana kan användas eller alternativt att en flersidig laserbana med fler än fyra grenar kan användas med minst en av speglarna i ett litet pyramidalt vinkelläge, så att förskjutningen av den konkava spegeln förkortar eller förlänger laser- banan, varvid den konkava spegeln uppvisar öppningen.
Det är också uppenbart att anordningen och förfar- andena enligt föreliggande uppfinning kan utnyttjas för att avstämma andra optiska resonatorer genom lutning av en av resonatorspeglarna så att en förflyttning av den lutande spegeln i lutningsriktningen förkortar eller förlänger resonatorbanlängden.
Avsikten är att skyddet skall täcka avstämning av såväl raka som icke raka optiska resonatorbanor. Skyddet skall även inbegripa avstämningen av icke enbart aktiva resonatorer utan även av passiva resonatorer. Dessutom är det utan betydelse om den optiska resonatorn är stabil eller instabil. i detalj och vissa Avsikten är dock ej att upp- finningen skall vara begränsad av denna beskrivning utan enbart av beskrivningen tagen i samband med innehållet i efterföljande patentkrav. f Uppfinningen har ovan beskrivits utföringsformer har angivits. ut Ås

Claims (13)

10 15 20 25 30 35 449 664 13 PATENTKRAV
1. Förfarande för reglering av laserbanans längd i en op- tisk resonator vari en laserstråle leds medelst minst tre speg- lar (22, 24, 26, 28) utmed laserbanan, varvid minst en av speg- larna är konkav (22) och minst en av de återstående speglarna av att för att avstämma resonatorn förflyttas åtminstone en konkav spegel (22) är i huvudsak plan (26), k ä n n e t e c k n a t i en riktning som lutar med en vinkel både mot infallsplanet för denna konkava spegel och mot normalen för infallsplanet, var- efter den konkava spegelns läge fixeras.
2. Förfarande enligt patentkravet 1 och då den plana spe- geln (26) är hålförsedd för undertryckande av icke önskvärda svängningsmoder, k ä n n e t e c k n a t av att den plana spegeln (26) förflyttas utmed en riktning som huvudsakligen ligger i spegelns eget plan för inställning av hålöppningen i det läge där nämnda undertryckning erhålles, varefter den plana spegelns läge fixeras.
3. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e - t e c k n a t av att förskjutningen av den konkava spegeln (22) sker utmed en med nämnda vinkel lutande yta på ett stödorgan.
4. Optisk resonator innefattande organ (12, 52, 54) för att generera en laserstråle i en sluten bana (30a, b, c, d) med minst tre speglar (22, 24, 26, 28) för att leda laserstrålen, varvid minst en av speglarna är konkav (22) och minst en av speg- larna är huvudsakligen plan (26), k ä n n e t e c k n a d av organ för att förflytta den konkava spegeln (22) i en riktning som lutar med en vinkel både mot infallsplanet för den konkava spegeln och mot normalen för infallsplanet för uppnående av en längdändring hos laserstrålens genomlöpta bana.
5. Optisk resonator enligt patentkravet 4, k ä n n e - t e c k n a d vinkel och utmed vilken den konkava spegeln (22) är förskjutbar. av ett stödorgan med en yta, som lutar med nämnda
6. Optisk resonator enligt patentkravet 4, k ä n n e - t e c k n a d öppning dimensionerad för undertryckande av icke önskvärda sväng- av att den konkava spegeln (22) uppvisar en hål- ningsmoder.
7. Optisk resonator enligt patentkravet 4, k ä n n e ~ t e c k n a d av att antalet speglar (22, 24, 26, 28) är fyra, 10 15 20 25 30 449 664 14 varav tre är plana speglar (24, 26, 28) och en är konkav (22) och speglarna är anordnade vid vardera ett hörn på laserbanan (30a, b, c, d) som definieras av periferin hos en fyrhörning.
8. Optisk resonator enligt patentkravet 7, k ä n n e - t e c k n a d av att tvâ av de plana speglarna (24, 28) är huvudsakligen planparallella med varandra medan den tredje plana spegeln (26) uppvisar en hâlöppning för att undertrycka icke önskvärda svängningsmoder.
9. Optisk resonator enligt patentkravet 7, k ä n n e - t e c k n a d av att fyrhörningens kanter är plana.
10. Optisk resonator enligt patentkravet 4, k ä n n e - t e c k n a d av att åtminstone en av speglarna är plan (26) och uppvisar hâlöppning för undertryckande av icke önskade sväng- ningsmoder, varvid organ är anordnade för förflyttning av den plana spegeln i en riktning som i huvudsak ligger i spegelns eget plan för inställning av hâlöppningen i läge där nämnda undertryckning erhålles.
11. Optisk resonator enligt patentkravet 4, k ä n n e - t e c k n a d av att organen (12, 52, 54) för generering av laserstrålen innefattar laserhålrum (30a, b, c, d) i ett laser- block som innesluter ett laserförstärkningsmediunu varvyien1qfipd(13 och minst en anod (52, 54) är anordnade i laserblocket så att laserbanan mellan katoden och anoden eller anoderna omfattar en del av laserkretsen.
12. Optisk resonator enligt patentkravet 4 eller 11, k ä n n e t e c k n a d' av att den ingår i ett ringlasergyro.
13. Optisk resonator enligt patentkravet 4, k ä n n e - t e c k n a d av att vinkeln mellan förflyttningsriktningen för den konkava spegeln (22) och normalen för infallsplanet upp- går till mellan tre och fenlbâgminuter. \fi u MÉ
SE7908117A 1978-10-02 1979-10-01 Forfarande for reglering av laserbanans lengd i en optisk resonator samt optisk resonator for utforande av forfarandet SE449664B (sv)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US94735578A 1978-10-02 1978-10-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE7908117L SE7908117L (sv) 1980-04-03
SE449664B true SE449664B (sv) 1987-05-11

Family

ID=25486010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE7908117A SE449664B (sv) 1978-10-02 1979-10-01 Forfarande for reglering av laserbanans lengd i en optisk resonator samt optisk resonator for utforande av forfarandet

Country Status (9)

Country Link
JP (2) JPS584475B2 (sv)
CA (1) CA1133615A (sv)
CH (1) CH651157A5 (sv)
DE (1) DE2939804A1 (sv)
FR (1) FR2438357A1 (sv)
GB (1) GB2032169B (sv)
IL (1) IL57936A (sv)
IT (1) IT1164049B (sv)
SE (1) SE449664B (sv)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4519708A (en) * 1981-05-20 1985-05-28 Raytheon Company Mode discrimination apparatus
IL70499A (en) * 1982-12-27 1988-06-30 Litton Systems Inc Laser cathode
US4672623A (en) * 1985-08-16 1987-06-09 Honeywell Inc. Cathode construction for a laser

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3390606A (en) * 1965-03-01 1968-07-02 Honeywell Inc Control apparatus
US3462708A (en) * 1966-11-29 1969-08-19 Sperry Rand Corp Ring laser having a piezoelectric reflector external to the closed loop to cancel a frequency modulation within the loop
US3503005A (en) * 1967-10-17 1970-03-24 Honeywell Inc Ring laser which is biased to permit two equal intensity transition frequencies to be generated in opposite directions
US3581227A (en) * 1968-04-18 1971-05-25 Honeywell Inc Adjustable, thin membrane mirror for use in the stabilization of ring lasers
US3824487A (en) * 1972-05-08 1974-07-16 United Aircraft Corp Unstable ring laser resonators
CA1085031A (en) * 1976-11-08 1980-09-02 Litton Systems, Inc. Laser gyro with phased dithered mirrors
US4115004A (en) * 1976-11-15 1978-09-19 Litton Systems, Inc. Counterbalanced oscillating ring laser gyro

Also Published As

Publication number Publication date
JPS584475B2 (ja) 1983-01-26
SE7908117L (sv) 1980-04-03
CH651157A5 (de) 1985-08-30
GB2032169A (en) 1980-04-30
DE2939804A1 (de) 1980-04-10
JPS5910078B2 (ja) 1984-03-06
JPS5821385A (ja) 1983-02-08
FR2438357B1 (sv) 1984-02-17
FR2438357A1 (fr) 1980-04-30
JPS5548989A (en) 1980-04-08
CA1133615A (en) 1982-10-12
IT1164049B (it) 1987-04-08
GB2032169B (en) 1982-09-22
IL57936A (en) 1982-07-30
IT7950401A0 (it) 1979-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0212463B1 (en) Gas discharge device
US4317089A (en) Ring laser
CA1298905C (en) Hollow cathode glow discharge ring laser angular rate sensor
SE449664B (sv) Forfarande for reglering av laserbanans lengd i en optisk resonator samt optisk resonator for utforande av forfarandet
CA1290046C (en) Getter assembly
US3588737A (en) Thermally stabilized laser
US4672623A (en) Cathode construction for a laser
KR20010006909A (ko) 결정유지장치
US20030023484A1 (en) Ring laser gyroscope having combined electrode and getter
US4969157A (en) Ring laser gyroscope with hollow cathode having frusto-ellipsoidal surface
US4864586A (en) Hollow cathode glow discharge ring laser block and electrode structure for ring laser angular rate sensors
US5136606A (en) Discharge tube for a gas laser device
US4429399A (en) Gas laser tube
US3582818A (en) Gas laser having the discharge tube connection to the cathode by a conduit with a constrictive orifice
JPS5984486A (ja) 内部ミラ−形ガスレ−ザ管
RU2145140C1 (ru) Лазер на парах металла
SU457056A1 (ru) Газоразр дный индикатор ультрафиолетового излучени
JPS59147477A (ja) レ−ザ発振器
JPH09167866A (ja) ガスレーザ管
JPS5830181A (ja) イオンレ−ザ装置
SU484588A1 (ru) Блок управл емых разр дников
JPH0212983A (ja) イオンレーザ管
JPH03245581A (ja) ガスレーザ装置
JPS6021581A (ja) ガスレ−ザ管
JPS58137277A (ja) 電極構造

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed

Ref document number: 7908117-0

Effective date: 19891023

Format of ref document f/p: F