Гиролазер, содержащий твердый цилиндрический усилительный стержень, и соответствующий способ возбуждения твердого цилиндрического усилительного стержня гиролазера

Авторы патента:

G01C19/66 - гирометры с кольцевыми лазерами (кольцевые лазеры вообще H01S 3/083)

Владельцы патента RU 2503925:

ТАЛЬ (FR)

Изобретение относится к лазерной гирометрии. Гиролазер содержит твердый цилиндрический усилительный стержень (SA), содержащий ось вращения (ASR) и кольцевой пьезоэлектрический элемент (PE) возбуждения упомянутого усилительного элемента на предопределенной частоте f вдоль упомянутой оси вращения (ASR). При этом пьезоэлектрический элемент (PE) неподвижно установлен на одной из двух крайних секций усилительного стержня (SA) таким образом, чтобы его ось вращения совпадала с упомянутой осью вращения (ASR) усилительного стержня (SA). При этом на свободной крайней секции пьезоэлектрического элемента (PE) неподвижно установлен кольцевой динамический противовес (CBD), таким образом, чтобы его ось вращения совпадала с упомянутой осью вращения (ASR) усилительного стержня (SA). Размеры усилительного стержня (SA) определены таким образом, чтобы его можно было рассматривать как недеформирующийся на частоте возбуждения f. Технический результат заключается в обеспечении возможности получения высокой частоты механического возбуждения без ухудшения геометрических характеристик усилительного стержня. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Настоящее изобретение касается гиролазера, содержащего твердый цилиндрический усилительный стержень, системы измерения от одной до трех угловых скоростей, а также соответствующего способа возбуждения твердого усилительного элемента.

Гиролазер является датчиком движения, который позволяет измерять скорость вращения системы координат датчика по отношению к галилеевой системе координат по одной или нескольких осей.

В большинстве лазерных гирометров, называемых гиролазерами, используют газовую усилительную среду, которая обычно представляет смесь гелия и неона. Вместе с тем, можно использовать гиролазер с твердотельной усилительной средой, например, представляющей собой матрицу из YAG (алюмоиттриевого граната, легированного неодимом.

Принцип работы гиролазера основан на эффекте Саньяка лазерного резонатора, выполненного в виде двунаправленного кольца и приводимого в движение вращения. Эффект Саньяка индуцирует разность частоты (между двумя оптическими модами излучения, называемыми модами противоположного распространения, распространяющимися в противоположных направлениях внутри резонатора. В обычно используемых твердых средах, в том числе Nd:YAG, моды, распространяющиеся в противоположных направлениях, совместно используют одинаковые усиливающие атомы. В этом случае говорят об однородном коэффициенте усиления. Когда две моды противоположного распространения имеют равные или очень близкие частоты, получаемый в результате сигнал интерференции, является стоячей и, возможно, бегущей волной. Атомы среды усиления тем больше участвуют в процессе стимулированной эмиссии, чем ближе они находятся к пучности стоячей волны, и тем меньше, чем ближе они находятся к узлу. При этом в усилительной среде возникает решетка инверсии населенности, описанная стоячей волной. Эта решетка остается до тех пор, пока частоты двух мод противоположного распространения являются достаточно близкими. Ее контрастность тем слабее, чем больше разность частоты по отношению к обратной величине времени существования возбужденного уровня.

Во французской патентной заявке FR 2905005 (THALES) описан гиролазер, содержащий, по меньшей мере, один кольцевидный оптический резонатор и твердотельную усилительную среду, выполненные таким образом, чтобы две оптические моды противоположного распространения могли распространяться в противоположных друг другу направлениях внутри упомянутого оптического резонатора и проходить через усилительную среду. Усилительная среда связна с преобразующим устройством, обеспечивающим периодическое поступательное движение усилительной среды вдоль оси, по существу параллельной направлению распространения упомянутых оптических мод.

Такое устройство позволяет модулировать продольное положение активного кристалла вокруг среднего положения, чтобы атомы кристалла находились в движении относительно узлов и пучностей интерференционной картины, образованной двумя модами противоположного распространения, независимо от разности частоты между этими двумя модами. Такое устройство позволяет ослабить контрастность решетки усиления и, следовательно, ее отрицательное влияние на гирометрические измерения, не меняя при этом длины резонатора. Оно позволяет также ослабить влияние обратного рассеяния, индуцируемое усилительной средой. Наконец, это устройство потенциально является устройством обработки мертвой зоны, которое в зависимости от случая может заменять или дополнять обычное устройство механической активации.

Такое устройство должно обеспечивать повышенную частоту возбуждения, необходимую для использования в области гражданской авиации или в системе вооружений. Эта частота возбуждения должна быть больше разности частот, которая появляется между двумя модами противоположного распространения, для угловой скорости на входе гирометра, соответствующей искомой области измерения.

Техническая трудность заключается в получении достаточно высокой частоты механического возбуждения, порядка нескольких сот кГц, в сочетании с большой амплитудой колебания, порядка нескольких микрон, без ухудшения геометрических и размерных характеристик кристалла, образующего твердую усилительную среду. Действительно, искомая частота возбуждения приближается к собственным частотам вибраций кристалла или любого другого твердого тела аналогичного размера, порядка нескольких миллиметров.

Задачей настоящего изобретения является решение различных вышеупомянутых проблем.

В частности, настоящее изобретение позволяет реализовать идеальный механический резонатор, отвечающий вышеупомянутым условиям, и одновременно:

- ограничить размер и число элементов этого устройства, чтобы избежать резонанса между ненужными частями, который может даже создавать возмущение для искомой вибрации системы;

- предусматривать соединения между этими элементами без риска ослабления возбуждения и нежелательных деформаций на уровне кристалла;

- использовать архитектуру резонатора, обеспечивающую максимально возможную изоляцию относительно внешней опоры, например, с применением принципа диапазона, согласно которому вибрацию части резонатора (кристалла) динамически уравновешивают вибрацией другой, идеально симметричной части (противовес), получая, таким образом, почти нулевую результирующую вибрации в точке соединения, выбранной в качестве точки крепления, изолированной от внешней опоры.

Таким образом, в соответствии с одним аспектом изобретения предлагается гиролазер, содержащий твердый цилиндрический усилительный стержень, содержащий ось вращения. Гиролазер также содержит:

- кольцевой пьезоэлектрический элемент возбуждения упомянутого твердого усилительного элемента на предопределенной частоте f по упомянутой оси вращения, при этом упомянутый кольцевой пьезоэлектрический элемент неподвижно установлен на одной из двух крайних прямых секций твердого цилиндрического усилительного стержня таким образом, чтобы его ось вращения совпадала с упомянутой осью вращения упомянутого твердого цилиндрического усилительного стержня; и

- кольцевой динамический противовес неподвижно установлен на свободной крайней прямой секции упомянутого кольцевого пьезоэлектрического элемента таким образом, чтобы его ось вращения совпадала с упомянутой осью вращения упомянутого твердого цилиндрического усилительного стержня;

при этом размеры упомянутого твердого цилиндрического усилительного стержня определены таким образом, чтобы его можно было рассматривать как недеформирующийся на упомянутой частоте возбуждения f.

Согласно указанным выше принципам, такой гиролазер позволяет получать возбуждение твердого кристаллического стержня на предусмотренных частоте и амплитуде для искомых вариантов применения и одновременно обеспечивает минимум возмущений геометрического порядка или размерных изменений кристалла, которые могут помешать нормальной работе гиролазера.

Согласно варианту выполнения, внутренний диаметр упомянутого кольцевого пьезоэлектрического элемента и внутренний диаметр упомянутого кольцевого динамического противовеса больше порога.

Таким образом, падающий лазерный пучок не встречает препятствий или ограничений, так как этот порог превышает диаметр лазерного пучка.

В варианте выполнения внутренний диаметр упомянутого кольцевого пьезоэлектрического элемента и внутренний диаметр упомянутого кольцевого динамического противовеса равны.

Таким образом, все свободное пространство вокруг прохода пучка оказывается оптимизированным, чтобы обеспечивать компактность и жесткость составных элементов резонатора, так же как и способ их соединения.

Согласно варианту выполнения, твердый усилительный элемент содержит любую комбинацию следующих твердых усилительных сред: кристалл Nd:YAG, Nd:KGW, Nd:YVO4, Yb:GdCOB и Nd,Cr:GSGG.

В заявленном гиролазере упомянутая частота f может составлять от 100 до 250 кГц.

В варианте выполнения упомянутые неподвижные монтажи представляют собой жесткие клеевые соединения с модулем Юнга порядка ГПа и с небольшой толщиной менее 0,02 мм.

Использование жестких клеевых соединений представляет то преимущество, что позволяет уменьшить напряжения и деформации кристаллического стержня во время его соединения с другими элементами и получить надежную и эффективную границу раздела при передаче вибрационных волн с небольшим ослаблением возбуждения в толщине клеевого соединения.

Согласно варианту выполнения, упомянутый кольцевой пьезоэлектрический элемент содержит два поверхностных электрода в виде центральных венцов, расположенных на крайних прямых секциях упомянутого кольцевого пьезоэлектрического элемента.

Поверхностные электроды, управляемые по электрическому напряжению, позволяют управлять вибрациями твердого цилиндрического усилительного стержня.

В варианте выполнения гиролазер содержит средства подвески, выполненные с возможностью крепления и разъединения вибрационной связи твердого цилиндрического усилительного стержня с внешней системой или опорой, на которой он установлен, при этом упомянутые средства подвески содержат наружный венец упомянутого кольцевого пьезоэлектрического элемента.

Таким образом, внешнее кольцевое сечение кольцевого пьезоэлектрического элемента выполняет роль подвески, обеспечивающей крепление и разъединение вибрационной связи твердого цилиндрического усилительного стержня относительно системы, на которой установлен гиролазер, или опоры, такой как внешний корпус гиролазера.

Согласно варианту выполнения, упомянутые средства подвески содержат, кроме того, мягкий клей с модулем Юнга порядка МПа.

Использование такого мягкого клея тоже способствует разъединению вибрационной связи твердого цилиндрического усилительного стержня относительно системы, на которой установлен гиролазер, или опоры, такой как внешний корпус гиролазера.

Система измерения от одной до трех угловых скоростей или измерения от одного до трех относительных угловых положений по соответствующим осям, отличающаяся тем, что содержит от одного до трех гиролазеров по одному из предыдущих пунктов, соответственно ориентированных по упомянутым соответствующим осям и установленных на общей механической конструкции.

Такая многоосная система измерения позволяет объединить все под-узлы, такие как зеркала, или вспомогательные средства, такие как устройства активации, в компактном и однородном узле, обеспечивающем соответствующие габариты, вес и эффективность.

Способ возбуждения твердого цилиндрического усилительного стержня гиролазера, содержащего ось вращения, отличающийся тем, что упомянутый твердый усилительный элемент возбуждают на предопределенной частоте f при помощи кольцевого пьезоэлектрического элемента, неподвижно установленного на одной из двух крайних прямых секций твердого цилиндрического усилительного стержня таким образом, чтобы его ось вращения совпадала с упомянутой осью вращения упомянутого твердого цилиндрического усилительного стержня, и индуцируемый дисбаланс уравновешивают при помощи кольцевого динамического противовеса, неподвижно установленного на свободной крайней прямой секции упомянутого кольцевого пьезоэлектрического элемента, таким образом, чтобы его ось вращения совпадала с упомянутой осью вращения упомянутого твердого цилиндрического усилительного стержня.

Настоящее изобретение будет более понятно из нижеследующего описания нескольких вариантов выполнения, представленных в качестве не ограничительных примеров, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - структурная схема в разрезе варианта выполнения гиролазера в соответствии с одним аспектом изобретения.

Фиг.2 - структурная схема внешний вида гиролазера, показанного на фиг.1, в соответствии с одним аспектом изобретения.

На различных фигурах одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями.

На фиг.1 в разрезе показан гиролазер с осью симметрии вращения ASR.

Гиролазер содержит твердый цилиндрический усилительный стержень, такой как кристалл Nd:YAG, обозначенный SA. В варианте, твердотельный усилительный элемент может представлять собой любую комбинацию твердых усилительных сред Nd:KGW, Nd:YVO4, Yb:GdCOB и Nd,Cr:GSGG.

Кольцевой пьезоэлектрический элемент РЕ, управляемый двумя кольцевыми электродами ELT1 ELT2, позволяет приводить в состояние вибрации твердый усилительный элемент в виде цилиндрического стержня SA на предопределенной частоте f вдоль оси ASR. Геометрию твердого цилиндрического усилительного стержня SA и, в частности, его размеры определяют таким образом, чтобы на частоте вибрации F его можно было рассматривать как недеформирующееся твердое тело. Кольцевой пьезоэлектрический элемент РЕ неподвижно устанавливают при помощи жесткого клеевого соединения на крайней кольцевой секции твердого цилиндрического усилительного стержня SA. С функциональной точки зрения геометрию твердого цилиндрического усилительного стержня SA и, в частности, его размеры определяют таким образом, чтобы на частоте вибрации F его можно было рассматривать как недеформирующееся твердое тело. Как правило, жесткое клеевое соединение имеет толщину примерно менее 0,02 мм и модуль Юнга порядка ГПа.

В варианте это приведение в состояние вибрации на частоте, которая может достигать 250 кГц, можно осуществлять при помощи теплового, механического, магнитного возбуждения или при помощи любой комбинации этих возбуждений.

Гиролазер содержит динамический противовес или противовес CBD, неподвижно установленный при помощи жесткого клеевого соединения толщиной примерно менее 0,02 мм и с модулем Юнга порядка ГПа на свободной крайней прямой секции кольцевого пьезоэлектрического элемента РЕ таким образом, чтобы его ось вращения совпадала с осью вращения ASR твердого цилиндрического усилительного стержня SA.

Таким образом получают активную упругую зону, образованную центральной частью кольцевого пьезоэлектрического элемента РЕ, и неактивную упругую зону, образованную периферической частью кольцевого пьезоэлектрического элемента РЕ.

Центральную часть возбуждают электрически в осевом направлении для получения необходимого колебания твердого цилиндрического усилительного стержня SA, но создавая при этом эффект в радиальном направлении, так как кольцевой пьезоэлектрический элемент РЕ деформируется также в радиальном направлении. Вместе с тем, неактивная наружная часть кольцевого пьезоэлектрического элемента РЕ позволяет фильтровать основную часть вибраций, которые передаются на внешнюю систему или на опору, на которой она установлена.

Таким образом, получают разъединение вибрационной связи, которое можно улучшить, например, за счет мягкого клеевого соединения с модулем Юнга порядка МПа.

Противовес CBD позволяет уравновесить осевую вибрацию твердого цилиндрического усилительного стержня SA. Этот динамический противовес CBD, в свою очередь, приводится в состояние вибрации в направлении, противоположном вибрации твердого цилиндрического усилительного стержня SA. Таким образом, получают по существу нулевую результирующую осевой вибрации на уровне промежуточного пьезоэлектрического элемента РЕ, который служит точкой крепления узла, что обеспечивает отличное динамическое разъединение относительно внешней опоры.

Например, можно получать вибрации на частоте f, превышающей 250 кГц при высоте твердого цилиндрического усилительного стержня примерно 3 мм и с диаметром примерно 3 мм. При этом наружный диаметр DEpe кольцевого пьезоэлектрического элемента РЕ составляет примерно 10 мм, а внутренний диаметр DI, общий для кольцевого пьезоэлектрического элемента РЕ и для динамического противовеса CBD составляет примерно 3 мм.

Настоящее изобретение позволяет получить гиролазер, содержащий твердый усилительный элемент с поступательным вибрационным движением на высокой частоте, которая может достигать 250 кГц.

1. Гиролазер, содержащий твердый цилиндрический усилительный стержень (SA), содержащий ось вращения (ASR), отличающийся тем, что содержит:
кольцевой пьезоэлектрический элемент (PE) возбуждения упомянутого твердого усилительного элемента на предопределенной частоте f по упомянутой оси вращения (ASR), при этом упомянутый кольцевой пьезоэлектрический элемент (PE) неподвижно установлен на одной из двух крайних прямых секций твердого цилиндрического усилительного стержня (SA) таким образом, чтобы его ось вращения совпадала с упомянутой осью вращения (ASR) упомянутого твердого цилиндрического усилительного стержня (SA); и
- кольцевой динамический противовес (CBD) неподвижно установлен на свободной крайней прямой секции упомянутого кольцевого пьезоэлектрического элемента (PE) таким образом, чтобы его ось вращения совпадала с упомянутой осью вращения (ASR) упомянутого твердого цилиндрического усилительного стержня (SA);
при этом размеры упомянутого твердого цилиндрического усилительного стержня (SA) определены таким образом, чтобы его можно было рассматривать как недеформирующийся на упомянутой частоте возбуждения f.

2. Гиролазер по п.1, в котором внутренний диаметр (DI) упомянутого кольцевого пьезоэлектрического элемента (PE) и внутренний диаметр (DI) упомянутого кольцевого динамического противовеса (CBD) больше порога.

3. Гиролазер по п.2, в котором внутренний диаметр (DI) упомянутого кольцевого пьезоэлектрического элемента и внутренний диаметр (DI) упомянутого кольцевого динамического противовеса равны.

4. Гиролазер по п.1, в котором твердый усилительный элемент (SA) содержит любую комбинацию следующих твердых усилительных сред: кристалл Nd:YAG, Nd:KGW, Nd:YVO₄, Yb:GdCOB и Nd, Cr:GSGG.

5. Гиролазер по п.1, в котором упомянутая частота f может составлять от 100 до 250 кГц.

6. Гиролазер по п.1, в котором упомянутые неподвижные монтажи представляют собой жесткие клеевые соединения с модулем Юнга порядка ГПа и с небольшой толщиной менее 0,02 мм.

7. Гиролазер по п.1, в котором упомянутый кольцевой пьезоэлектрический элемент (PE) содержит два поверхностных электрода (ELT1, ELT2) в виде центральных венцов, расположенных на крайних прямых секциях упомянутого кольцевого пьезоэлектрического элемента (РЕ).

8. Гиролазер по одному из предыдущих пунктов, содержащий средства подвески, выполненные с возможностью крепления и разъединения вибрационной связи твердого цилиндрического усилительного стержня (SA) с внешней системой или опорой, на которой он установлен, при этом упомянутые средства подвески содержат наружный венец упомянутого кольцевого пьезоэлектрического элемента (PE).

9. Гиролазер по п.8, в котором упомянутые средства подвески дополнительно содержат мягкий клей с модулем Юнга порядка МПа.

10. Система измерения от одной до трех угловых скоростей или измерения от одного до трех относительных угловых положений по соответствующим осям, отличающаяся тем, что содержит от одного до трех гиролазеров по одному из предыдущих пунктов, соответственно ориентированных по упомянутым соответствующим осям и установленных на общей механической конструкции.

11. Способ возбуждения твердого цилиндрического усилительного стержня (SA) гиролазера, содержащего ось вращения (ASR), отличающийся тем, что упомянутый твердый усилительный элемент (SA) возбуждают на предопределенной частоте f при помощи кольцевого пьезоэлектрического элемента (PE), неподвижно установленного на одной из двух крайних прямых секций твердого цилиндрического усилительного стержня (SA) таким образом, чтобы его ось вращения совпадала с упомянутой осью вращения (ASR) упомянутого твердого цилиндрического усилительного стержня (SA), и индуцируемый дисбаланс уравновешивают при помощи кольцевого динамического противовеса (CBD), неподвижно установленного на свободной крайней прямой секции упомянутого кольцевого пьезоэлектрического элемента (PE) таким образом, чтобы его ось вращения совпадала с упомянутой осью вращения (ASR) упомянутого твердого цилиндрического усилительного стержня (SA).

Способ позиционирования трех передвижных зеркал в лазерном гирометре, содержащем три кольцевых лазерных резонатора, осуществляется при запуске гирометра. Каждый из резонаторов содержит среду, возбуждаемую для генерирования световых волн.

Лазерный гироскоп // 2488773

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для измерения угловой скорости, выполненным на кольцевых лазерах в системах ориентации и навигации подвижных объектов.

Резонатор лазерного гироскопа // 2487317

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для измерения угловой скорости, выполненным на кольцевых лазерах. .

Оптическая схема бездрейфового кольцевого лазерного одноосного датчика угловой скорости лазерного гироскопа // 2454630

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к оптическим схемам преобразователей угловой скорости на кольцевых лазерах. .

Устройство для увеличения срока службы трехосного гироскопа // 2426973

Изобретение относится к лазерным гироскопам и предназначено для увеличения срока службы трехосного гироскопа. .

Четырехмодовый гироскоп на стабилизированном твердотельном лазере без зоны нечувствительности // 2382333

Изобретение относится к твердотельным лазерным гироскопам, предназначенным для измерения скорости вращения или относительных угловых положений, и используется, в частности, в области аэронавигации.

Гироскоп на стабилизированном твердотельном лазере без зоны нечувствительности // 2382332

Изобретение относится к твердотельным лазерным гироскопам, предназначенным для измерения скорости вращения или относительных угловых положений, и может быть использовано, в частности, в области аэронавигации.

Лазерный гироскоп с твердотельной полупроводниковой средой вертикальной структуры // 2381450

Изобретение относится к области твердотельных лазерных гироскопов, используемых в инерциальных системах, в частности в авиационных. .

Твердотельный лазерный гироскоп со стабилизированным масштабирующим фактором // 2381449

Изобретение относится к области твердотельных лазерных гироскопов, используемых для измерения скоростей вращения или угловых положений, в частности, в аэронавтике.

Лазерный гироскоп // 2364837

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно устройствам для измерения угловой скорости, выполненным на кольцевых лазерах. .

Блок лазерных гироскопов // 2503926

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к гироскопическим преобразователям угловой скорости, выполненным на кольцевых лазерах. Блок лазерных гироскопов содержит выполненные в основании три лазерных гироскопа, имеющих замкнутые четырехугольные контуры. На каждой из одних трех граней основания установлена комбинация рефлектора и трехгранной призмы, на каждой из других трех граней расположена комбинация рефлектора с устройством регулировки периметра контура. В основании расположены три пары анодов, катод в отверстии основания, от которого отходят три отверстия. В местах установления комбинаций рефлектора и трехгранной призмы и комбинаций рефлектора с устройством регулировки периметра контура в основании выполнены углубления, каждое из которых дополнено идущим вглубь основания пазом. При этом продольная ось паза смещена относительно центральной оси углубления, отношение длины паза к его ширине доходит до трех. В каждый паз выходит одно из трех отверстий, отходящих от катода. Изобретение позволяет снизить требования к источнику высоковольтного питания по мощности и напряжению, повысить надежность блока. 1 з.п. ф-лы, 14 ил.

Твердотельный лазерный гироскоп-мультигенератор с использованием кристаллической среды усиления со срезом на <100> // 2504732

Изобретение относится к лазерным гироскопам, которые являются датчиками вращения. Лазерный гироскоп-мультигенератор, который позволяет измерять угловую скорость или относительное угловое положение по оси вращения, содержит по меньшей мере один кольцевой оптический резонатор (1), твердотельную усиливающую среду (2) и измерительное устройство (6), расположенные таким образом, что первая распространяющаяся линейно поляризованная мода и вторая распространяющаяся линейно поляризованная мода, перпендикулярно первой моде, могут распространяться в первом направлении в резонаторе и что третья распространяющаяся линейно поляризованная мода, параллельно первой моде, и четвертая распространяющаяся линейно поляризованная мода, параллельно второй моде, могут распространяться в противоположном направлении в резонаторе. Усиливающая среда представляет собой симметричный кубический кристалл, который срезан таким образом, что входная и выходная грани перпендикулярны кристаллографическому направлению <100> и что различные моды распространяются в направлениях, перпендикулярных указанным граням. Изобретение позволяет повысить стабильность измеряемых сигналов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Лазерный гироскоп // 2507482

Изобретение относится к области лазерной техники и может быть использовано при создании навигационных систем различного типа, в частности в безинерциальных навигационных системах. Гироскоп содержит треугольный оптический моноблок со сформированными оптическими каналами, зеркала полного отражения, полупрозрачное зеркало, призму и источник оптического излучения на основе полупроводникового лазера. Для обеспечения одномодового режима излучения полупроводниковый лазер снабжен дополнительным внешним оптическим резонатором в виде усеченной призмы, которая покрыта светоотражающим покрытием. На боковых гранях усеченной призмы, которые образуют угол 40-60 градусов по отношению к ее основанию, параллельно основанию и симметрично сформированы два оптически прозрачных отверстия на уровне, совпадающем с уровнем оптических каналов моноблока, для создания в резонаторе продольного оптического канала по геометрии и положению совпадающего с основным оптическим каналом моноблока. Изобретение обеспечивает повышение надежности системы. 4 ил.

Твердотельный гиролазер с управляемой оптической накачкой // 2526893

Изобретение относится к гиролазерам. Гиролазер содержит кольцеобразный оптический резонатор, содержащий три зеркала и твердотельную усилительную среду с накачкой от лазерного диода. Гиролазер относится к классу В и представляет собой лазер, для которого время отклика инверсии заселенности является очень большим по сравнению с другими характерными временами, которые представляют собой время существования когерентностей и характерное время затухания резонатора. При этом гиролазер содержит средство измерения различия оптической частоты, присутствующей между двумя оптическими модами. Кроме того, гиролазер содержит средство измерения общей оптической мощности, циркулирующей в оптическом резонаторе, и первое средство управления током, подаваемым от источника питания таким образом, чтобы поддерживать по существу постоянную общую оптическую мощность, при этом первое средство управления током оптимизировано для работы с первой полосой частот, по существу центрированной на частоте релаксации лазера и шириной 1/(4πT1), где T1 представляет собой время отклика инверсии заселенности в усилительной среде. Технический результат заключается в улучшении инерционных характеристик гиролазера. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Стабилизированный твердотельный лазерный гироскоп // 2532997

Предложенное изобретение относится к твердотельным лазерным гироскопам, в которых производится коррекция параметров встречных лазерных лучей. Предложенный твердотельный лазерный гироскоп содержит устройство для стабилизации сил света, позволяющее поддерживать равновесие двух встречных мод, имеющее средство для вычисления измерения вращения, резонатор, средство для измерения команды управления, средство для сохранения модели изменения смещения частоты, вызванного посредством устройства для стабилизации сил света, как функции от команды управления, средство для вычисления смещения частоты, вызванного посредством устройства для стабилизации сил света на основе значения команды управления и модели, средство для вычисления смещения при измерении вращения, вызванного посредством смещения частоты, средство для компенсации смещения при измерении вращения. Предложенный лазерный гироскоп позволяет устранить смещение в ходе лазерных лучей, связанное с двойным лучепреломлением в оптическом резонаторе. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ отбраковки кольцевых резонаторов лазерных гироскопов // 2570096

Изобретение касается отбраковки кольцевых резонаторов лазерных гироскопов по величине порога зоны нечувствительности (порога захвата) и значениям нелинейных искажений масштабного коэффициента. Способ заключается в том, что возбуждают в кольцевом резонаторе волны собственных колебаний с помощью излучения внешнего лазера и определяют величину порога полосы захвата кольцевого резонатора, по превышению допустимого значения которого принимают решение об отбраковке кольцевого резонатора. Дополнительно возбуждают в кольцевом резонаторе собственное колебание во встречном направлении путем установки у выходного зеркала кольцевого резонатора возвратного зеркала, и проводят измерение временных зависимостей интенсивностей встречных волн, выходящих из кольцевого резонатора, при продольном перемещении возвратного зеркала на расстояние, превышающее половину длины волны лазерного излучения, а величину порога полосы захвата кольцевого резонатора определяют по результатам измерений временных зависимостей интенсивностей встречных волн. Технический результат заключается в повышении точности отбраковки. 3 ил.

Способ прецизионной обработки сигналов лазерного гироскопа // 2571437

Изобретение относится к лазерной технике, в частности к гироскопии, и может быть использовано для прецизионного измерения угловых перемещений лазерного гироскопа. Способ прецизионной обработки сигналов лазерного гироскопа со знакопеременной частотной подставкой, при котором оцифровывают первичные квадратурные сигналы, отражающие перемещения интерференционной картины, образованные выведенными из кольцевого лазера встречными лазерными пучками, осуществляют аппроксимацию эллипсом множества точек на плоскости переменных, соответствующих отсчетам первичных сигналов, и восстановление временного ряда для изменений разности фаз интерферирующих волн (угловых перемещений кольцевого лазера) за равные интервалы времени, при этом частота дискретизации первичных сигналов определяется верхним пределом диапазона измеряемых угловых скоростей; частота обновления отсчетов угловых перемещений кольцевого лазера выбирается вблизи верхнего предела, обеспечивающего гарантированное определение параметров первичных квадратурных сигналов; полученный временной ряд угловых перемещений кольцевого лазера преобразуется в угловые перемещения лазерного гироскопа с помощью цифрового режекторного узкополосного фильтра с бесконечной импульсной характеристикой, центр полосы подавления которого соответствует частоте знакопеременной подставки. Технический результат - уменьшение погрешности при измерениях в реальном времени угловых перемещений. 6 ил.

Лазерный гироскоп // 2582900

Лазерный гироскоп содержит многоугольный оптический моноблок с оптическими каналами, зеркала полного отражения и полупрозрачное зеркало. В качестве источника оптического излучения используется полупроводниковый лазер. Оптический моноблок выполнен по форме равностороннего правильного шестиугольника, в геометрическом центре которого выполнены термоэлектрический модуль и источник излучения, находящийся в тепловом контакте с радиатором термоэлектрического модуля. Зеркала полного отражения и полупрозрачное зеркало, выполненное в виде интерференционного преобразователя в форме линзы, примыкают непосредственно к граням оптического моноблока. При этом коэффициенты линейного температурного расширения материалов зеркал полного отражения лучистой энергии и полупрозрачного зеркала равны или близки к коэффициенту линейного температурного расширения оптического моноблока, а полупрозрачное зеркало установлено в юстировочном приспособлении. Технический результат заключается в компенсации температурной погрешности, обеспечении работоспособности устройства при высоких и низких температурах. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Лазерный гироскоп с компенсацией составляющей, вносимой виброподставкой // 2613043

Изобретение относится к области приборостроения и касается лазерного гироскопа с компенсацией составляющей, вносимой виброподставкой. Лазерный гироскоп (ЛГ) содержит кольцевой лазер (КЛ), устройство виброподставки, блок обработки сигналов КЛ, выход которого подключен к блоку компенсации, датчик параметров относительных крутильных колебаний КЛ в виде оптико-электронной системы определения положения КЛ. Оптико-электронная система включает в себя полупроводниковый лазер, дифракционную решетку, поляризационный светоделитель, отражающее зеркало, коллиматор, четвертьволновую пластину, фокусирующий объектив и оптический транспарант с измерительными метками, установленный на КЛ. В обратном ходе лучей от светоделителя последовательно установлены цилиндрическая линза и многоплощадный фотодетектор. Кроме того, ЛГ содержит блок автоматического регулирования размера световых пятен, формирователь квадратурных сигналов и блок преобразования квадратурных сигналов. Технический результат заключается в упрощении конструкции, повышении надежности и точности измерений. 9 ил.

Способ сборки кольцевого резонатора лазерного гироскопа (варианты) // 2626725

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к системам навигации. Предложенные способы сборки кольцевого резонатора включают в себя установку зеркал, сварку электродов, электровакуумную обработку и герметизацию. Перед установкой зеркал определяют рассеивающие свойства, по меньшей мере, одного зеркала на основе зарегистрированного трехмерного изображения его поверхности, выделяют анизотропную составляющую рассеяния, вызванную линейно структурированными дефектами в условиях лазерного излучения, падающего на зеркало под углом, характерным для данного типа резонатора, осуществляют выбор углового положения плоскости падения лазерного луча, соответствующего минимальной величине рассеяния. В качестве указанной минимальной величины рассеяния может быть выбрана величина обратного рассеяния, полного интегрального рассеяния или композиция полного интегрального и обратного рассеяния. Затем осуществляют установку, по меньшей мере, одного зеркала на кольцевой резонатор таким образом, что угловое положение, соответствующее минимальной величине рассеяния, совмещается с плоскостью кольцевого резонатора. Это позволяет снизить погрешности измерения угловой скорости. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.