РЕЗОНАТОР ЛАЗЕРНОГО ГИРОСКОПА Российский патент 2013 года по МПК G01C19/66 

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

Известен резонатор лазерного гироскопа [1], содержащий выполненные в оптическом блоке три канала, лежащие в разных плоскостях.

Наиболее близким по технической сущности является резонатор лазерного гироскопа [2], содержащий четырехугольный контур из расположенных один за другим первого, второго, третьего и четвертого каналов, выполненных в оптическом блоке и заполненных газовой смесью, причем первые концы первого и второго каналов выходят в первую область оптического блока, второй конец второго канала и первый конец третьего канала выходят во вторую область оптического блока, второй конец третьего канала и первый конец четвертого канала выходят в третью область оптического блока, вторые концы первого и четвертого каналов выходят в четвертую область оптического блока, в месте расположения первой области оптического блока установлен первый рефлектор, в месте расположения третьей области оптического блока установлен второй рефлектор, в месте расположения второй области оптического блока установлены третий рефлектор и оптическая призма, в месте расположения четвертой области оптического блока установлен четвертый рефлектор, второй канал соединен с отверстием, предназначенным для установки подключенного к источнику высоковольтного питания постоянного тока (ИВППТ) первого анода, четвертый канал соединен с отверстием, предназначенным для установки подключенного к ИВППТ второго анода, в оптическом блоке выполнено отверстие для установки подключенного к ИВППТ катода с возможностью передачи потенциала в первую и четвертую области оптического блока, второй и четвертый каналы.

Недостатком такого резонатора лазерного гироскопа является предпосылка для возникновения стратовых колебаний плазмы в лазерном гироскопе, изменяющих частоту оптического излучения.

Технический результат изобретения заключается в повышении стабильности частоты оптических колебаний резонатора лазерного гироскопа.

Данный технический результат достигается в резонаторе лазерного гироскопа, содержащем четырехугольный контур из расположенных один за другим первого, второго, третьего и четвертого каналов, выполненных в оптическом блоке и заполненных газовой смесью, причем первые концы первого и второго каналов выходят в первую область оптического блока, второй конец второго канала и первый конец третьего канала выходят во вторую область оптического блока, второй конец третьего канала и первый конец четвертого канала выходят в третью область оптического блока, вторые концы первого и четвертого каналов выходят в четвертую область оптического блока, в месте расположения первой области оптического блока установлен первый рефлектор, в месте расположения третьей области оптического блока установлен второй рефлектор, в месте расположения второй области оптического блока установлены третий рефлектор и оптическая призма, в месте расположения четвертой области оптического блока установлен четвертый рефлектор, второй канал соединен с отверстием, предназначенным для установки подключенного к источнику высоковольтного питания постоянного тока (ИВППТ) первого анода, четвертый канал соединен с отверстием, предназначенным для установки подключенного к ИВППТ второго анода, в оптическом блоке выполнено отверстие для установки подключенного к ИВППТ катода с возможностью передачи потенциала в первую и четвертую области оптического блока, второй и четвертый каналы, тем, что в каждом из второго и четвертого каналов резонатора выполнены несколько расположенных последовательно по длине канала и имеющих цилиндрическую форму проточек, диаметр каждой из которых больше диаметра канала.

В первом частном случае во втором канале первая проточка расположена от первой области оптического блока на расстоянии до трех диаметров канала, последняя проточка расположена от предназначенного для установки первого анода отверстия на расстоянии до трех диаметров канала, в четвертом канале первая проточка расположена от четвертой области оптического блока на расстоянии до трех диаметров канала, последняя проточка расположена от предназначенного для установки второго анода отверстия на расстоянии до трех диаметров канала.

Во втором частном случае расстояние между проточками составляет до трех диаметров канала.

В третьем частном случае диаметр проточки составляет от 1,2 до 1,5 диаметра канала.

В четвертом частном случае длина проточки составляет до двух диаметров канала.

В пятом частном случае диаметры проточек в каждом из каналов равны, а также равны длины проточек в каждом из каналов.

В шестом частном случае в обоих каналах резонатора равны расстояния между проточками, диаметры проточек, их длины и расстояния проточек от ближайших областей оптического блока и от предназначенных для установки анодов отверстий.

При выполнении в каждом из второго и четвертого каналов резонатора нескольких расположенных последовательно по длине канала и имеющих цилиндрическую форму проточек, диаметр каждой из которых больше диаметра канала, обеспечивается повышение стабильности частоты оптических колебаний резонатора лазерного гироскопа вследствие устранения областей локального повышения электрического потенциала, приводящего к образованию страт в столбе электрического разряда в газовой среде.

На фиг.1 представлен общий вид резонатора лазерного гироскопа.

Резонатор лазерного гироскопа (фиг.1) содержит оптический блок 1, в котором выполнен четырехугольный контур из расположенных один за другим первого 2, второго 3, третьего 4 и четвертого 5 каналов, заполненных гелий-неоновой газовой смесью. Первые концы первого 2 и второго 3 каналов выходят в первую область 6 оптического блока 1, второй конец первого канала 2 и первый конец третьего канала 4 выходят во вторую область 7 оптического блока 1. В третью область 8 оптического блока 1 выходят второй конец третьего канала 4 и первый конец четвертого канала 5, вторые концы первого 2 и четвертого 5 каналов выходят в четвертую область 9 оптического блока 1. В месте расположения первой области 6 оптического блока 1 установлен первый рефлектор 10, второй рефлектор 11 находится в месте расположения третьей области 8 оптического блока 1. В месте расположения второй области 7 оптического блока 1 установлены третий рефлектор 12 и оптическая призма 13. Четвертый рефлектор 14 установлен в четвертой области 9 оптического блока 1. Второй канал 3 соединен с отверстием 15, предназначенным для установки подключенного к ИВППТ первого анода. Соединенное с четвертым каналом 5 отверстие 16 предназначено для установки подключенного к ИВППТ второго анода. Отверстие 17 в оптическом блоке 1 для установки подключенного к ИВППТ катода образовано с выходом в первый канал 2, чтобы обеспечить возможность передачи потенциала в первую область 6 и второй канал 3, а также в четвертую область 9 и четвертый канал 5. Во втором канале 3 образованы проточки 18', 18″…18⁽ⁿ⁾, а в четвертом канале 5 - проточки 19', 19″…19⁽ⁿ⁾, имеющие цилиндрическую форму диаметром d₁, составляющим от 1,2 до 1,5 диаметра d₂ каналов. Проточки 18', 19' отстоят соответственно от входов в первую область 6 оптического блока 1 и во вторую область 7 оптического блока 1 на расстоянии l₁, составляющем до 3d₂. Проточки 18⁽ⁿ⁾, 19⁽ⁿ⁾ находятся на составляющем до 3d₂ расстоянии l₂ от отверстий 15 и 16 соответственно. Каждая из проточек 18', 18″…18⁽ⁿ⁾, 19', 19″…19⁽ⁿ⁾ отстоит от соседней проточки на расстоянии l₃, составляющем до 3d₂. Длина l₄ каждой из проточек 18', 18″…18⁽ⁿ⁾, 19', 19″…19⁽ⁿ⁾ составляет до 2d₂.

Резонатор лазерного гироскопа (фиг.1) работает следующим образом. При генерации в резонаторе оптических колебаний вследствие неоднородности газовой среды, технологических погрешностей выполнения резонатора возникают называемые стратами плазменные колебания, характеризующиеся чередованием светлых слоев с темными промежутками на длине четырех-пяти диаметров канала в столбе электрического разряда в газовой среде. Так как возникновение страт начинается в обращенной в сторону катода части второго канала 3 в области, где происходит повышение электрического потенциала, то при наличии в этой области проточки 18' вследствие местного увеличения объема плазмы в районе проточки 18' концентрация электронов уменьшается. По этой причине устраняются условия для повышения электрического потенциала в области проточки 18', что устраняет предпосылки для зарождения страт. Таким образом на длине второго канала 3 от его входа в первую область 6 оптического блока 1 до проточки 18″ во втором канале 3 не происходит образования страт. Точно так же в месте нахождения проточки 18″, месте возможного повышения электрического потенциала, вследствие локального увеличения объема плазмы уменьшается концентрация электронов, что препятствует повышению электрического потенциала в области проточки 18″ и далее до следующей проточки во втором канале 3. Теперь уже на длине второго канала 3 от его входа в первую область 6 оптического блока 1 до следующей проточки после проточки 18″ во втором канале 3 не происходит образования страт. При наличии проточек 18', 18″…18⁽ⁿ⁾ во втором канале 3 по всей его длине не создаются условия для образования страт. Аналогичным образом не создаются условия для образования страт в четвертом канале 5, в котором образованы проточки 19', 19″…19⁽ⁿ⁾.

Отсутствие страт в столбе электрического разряда в газовой среде во втором 3 и четвертом 5 каналах резонатора лазерного гироскопа приводит к устранению процесса появления локальных неоднородностей электрического потенциала в столбе электрического разряда, вызывающих нестабильность частоты оптических колебаний. Таким образом при устранении условий для образования страт повышается стабильность частоты оптических колебаний в резонаторе лазерного гироскопа.

Источники информации

1. Патент США №4627732, кл. G01C 19/64, НКИ 356/350. Mode Discrimination Apparatus. 1986 г.

2. Патент РФ №2364837 C1, кл. G01C 19/66. Лазерный гироскоп. 2008 г.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для измерения угловой скорости, выполненным на кольцевых лазерах. Резонатор лазерного гироскопа содержит четырехугольный контур из выполненных в оптическом блоке четырех каналов. Концы смежных каналов выходят в одну из четырех областей оптического блока, а в месте расположения областей оптического блока установлены рефлекторы. Второй канал соединен с отверстием, предназначенным для установки первого анода, четвертый канал соединен с отверстием, предназначенным для установки второго анода, в оптическом блоке выполнено отверстие для установки катода. В каждом из второго и четвертого каналов резонатора выполнены несколько расположенных последовательно по длине канала и имеющих цилиндрическую форму проточек, диаметр каждой из которых больше диаметра канала. Изобретение обеспечивает повышение стабильности частоты оптических колебаний резонатора лазерного гироскопа. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Резонатор лазерного гироскопа, содержащий четырехугольный контур из расположенных один за другим первого, второго, третьего и четвертого каналов, выполненных в оптическом блоке и заполненных газовой смесью, причем первые концы первого и второго каналов выходят в первую область оптического блока, второй конец второго канала и первый конец третьего канала выходят во вторую область оптического блока, второй конец третьего канала и первый конец четвертого канала выходят в третью область оптического блока, вторые концы первого и четвертого каналов выходят в четвертую область оптического блока, в месте расположения первой области оптического блока установлен первый рефлектор, в месте расположения третьей области оптического блока установлен второй рефлектор, в месте расположения второй области оптического блока установлены третий рефлектор и оптическая призма, в месте расположения четвертой области оптического блока установлен четвертый рефлектор, второй канал соединен с отверстием, предназначенным для установки подключенного к источнику высоковольтного питания постоянного тока (ИВППТ) первого анода, четвертый канал соединен с отверстием, предназначенным для установки подключенного к ИВППТ второго анода, в оптическом блоке выполнено отверстие для установки подключенного к ИВППТ катода с возможностью передачи потенциала в первую и четвертую области оптического блока, второй и четвертый каналы, отличающийся тем, что в каждом из второго и четвертого каналов резонатора выполнены несколько расположенных последовательно по длине канала и имеющих цилиндрическую форму проточек, диаметр каждой из которых больше диаметра канала.

2. Резонатор лазерного гироскопа по п.1, отличающийся тем, что во втором канале первая проточка расположена от первой области оптического блока на расстоянии до трех диаметров канала, последняя проточка расположена от предназначенного для установки первого анода отверстия на расстоянии до трех диаметров канала, в четвертом канале первая проточка расположена от четвертой области оптического блока на расстоянии до трех диаметров канала, последняя проточка расположена от предназначенного для установки второго анода отверстия на расстоянии до трех диаметров канала.

3. Резонатор лазерного гироскопа по п.1, отличающийся тем, что расстояние между проточками составляет до трех диаметров канала.

4. Резонатор лазерного гироскопа по п.2, отличающийся тем, что диаметр проточки составляет от 1,2 до 1,5 диаметра канала.

5. Резонатор лазерного гироскопа по п.3, отличающийся тем, что длина проточки составляет до двух диаметров канала.

6. Резонатор лазерного гироскопа по п.4, отличающийся тем, что диаметры проточек в каждом из каналов равны, а также равны длины проточек в каждом из каналов.

7. Резонатор лазерного гироскопа по пп.1 и 5, отличающийся тем, что в обоих каналах резонатора равны расстояния между проточками, диаметры проточек, их длины и расстояния проточек от ближайших областей оптического блока и от предназначенных для установки анодов отверстий.