JPH03500832A - 五角形リングレーザージャイロ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 五　形リングレーザージャイロ 麩逝分野 本発明はレーザージャイロスコープに関し、特にレーザージャイロスコープの幾 何学的改良に関する。

従来技術 技術の現状によれば、レーザージャイロスコープは、角度的な回転に敏感な器具 を得るために、光学的共振器（レーザー）の作動特徴と相対的な効果とを組み合 わせている。光学的共振器は代表的には、利得媒体と、レーザージ、レイロスコ ープの場合には３つ以上の反射鏡を含んだリングを形成する反射面との組合せに よって形成される。その際、これらの反射鏡は、共振器の作動する周波数に合わ せた光学路長を設定される。各ビームに対する共振波長（従って、周波数）は、 波長の整数が空洞周囲に正確に沿って適合する状態によって決定される。空洞面 と垂直な線を中心とする慣性空間の回転により、空洞周囲は、光学的ビームの伝 播の２つの反対方向の異なる長さを表す。かくして、２つのビームは異なる周波 数を有し、これらの周波数は重ね合わせられたときにうなり周波数を形成する。

このうなり周波数（即ち、周波数間の相違）は、慣性空間での角速度の測定値と なる回転速度に比例する。

この形態では、うなり周波数Δｆは、角速度Ｗに対して次の関係を有する。

Δｆα４Ａｗ／λＬ ここで、Ａは光学リングによって囲まれる面積、λ・は共振波長、Ｌは空洞の周 長である。波長λが空洞の周長しの範囲内では実質的に調和関数であるので、利 得、即ち、感度は、次の通りである。

Δｆ／ｗ＝に−Ａ／Ｌ かくして、利得効果の幾何学的に最大のものは、円の半径の場合である。

この形態では、リングレーザ−ジャイロスコープは、単一の突角速度に応答して 、ジャイロの感度、即ち、正味の周波数差（うなり周波数）に直接影響する。単 一の包囲体の中で作動する全ての発振器と同様に、リングレーザ−は、“モード ・プリング（ｍｏｄｅ　ｐｕｌｌｉｎｇ）及び“ロック・イン’　（ｌｏｃｋｉ ｎ）の特性を示すが、かかる場合には、中立帯、即ち、ビーム路で包囲された面 積とともに減退する最小の周波数差を伴う。本発明によれば、利得帯及び中立帯 は包囲された面積に直接関連するので、面積の最適化はジャイロスコープの最適 化となる。

ロック・インの成る観点は、リングレーザ−の面とそれぞれ垂直、平行な電磁波 の２つの直線偏光成分（Ｓ成分、Ｐ成分と称する）と関連している。この偏光は 、Ｓ成分に対しては反射鏡を０°にし、Ｐ成分に対しては反射鏡を１８０°にし て得られる。

従って、全ての奇数の反射鏡形体と関連した１８０°の減結合となる。

レーザー光放射即ち利得媒体が代表的にはプラズマ放射を必要とするので、レー ザーのもう１つの現象は、磁場が励起された電子を２つのエネルギー準位に分裂 させる″ゼーマン効果１によって示される磁気感度である。その際、ゼーマン効 果は、交互の周波数の変化を識別できない移相を引き起こす。

従って、種々の現象が、リングレーザ−の作動、すなわち、補足的な適合を達成 しないことがしばしばある異常な解決策で過去に処理された現象を妨害する。上 述の現象の全てを解決していない解決法が過去においてみられたが、かかる解決 法については、ここでは説明しない。

念四ｑ皿丞 従って、本発明の一般的な目的は、利得、中立帯及び磁気感度を最適化したリン グレーザ−の形体を提供することである。

本発明の別の目的は、組み立てやすく磁場で自己補償するリングレーザ−ジャイ ロを提供することである。

簡単に言えば、これらの及びその他の目的は、リングレーザ−ジャイロの共振路 を、（矩形の３辺となる基部及び２つの脚部を有し、残りの２つの脚部により中 央の頂点が形成される）不整五角形の全体形状にすることによって、本発明の範 囲内で達成される。上述の共振器のレイアウトでは、基部分（即ち、矩形部分の 中央の脚部）は、２つの隣接する陽極間の中央に位置決めされた共通の陰極を有 する分割された放電管として提供される利得媒体を有するようになっている。

かくして、上述の構成は、五角形の頂点を通る平面に対して対称になった対向し た交流（Ｄ　Ｃ＞放電装置を有し、これにより、磁場の影響を相殺する効果が得 られる。特に、磁気感度は、放電路に沿った磁場の線積分の関数であることに留 意すべきである。

放電利得媒体の２つの部分が平行に向かい合っているので、ゼーマン効果として 説明された磁場は相殺される。さらに、利得媒体を１つの脚部の範囲に限定する ことによって、反射鏡の腐食及び損傷の主原因となるプラズマ流の中に反射鏡が 置かれることがなくなる。五角形の一部の矩形形体が基部膜に最長の共振器部分 を形成するので、かかる幾何学的形体は利得媒体にとって有利であり、かくして 、レーザーの利得を最大にする。

さらに、この不整五角形は、偏光した電磁波のＰ成分に１−１８０°の偏移を導 入する共振路に、５つの反射鏡を挿入し、かくして、偏光した成分間に実質的に λ／２の増加を挿入して成分間のロックの傾向を減少させる。

さらに、共振器閉回路の形体として不整五角形を選定することによって、反射鏡 の奇数の利点とともに、矩形の共振器の利点も得られる。さらに、かかる形状は 包囲面積Ａを最適にし、かくして、角速度の感度及び中立帯におけるロックを最 適にする。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明によって構成されたリングレーザ−ジャイロの概略平面図であ る。

第２Ａ図乃至第２Ｅ図は、本発明に有用な対称な孔の位置を示した略図である。

発明の詳細な説明 本発明のリングレーザ−の１つの実施例を以下に詳細に説明するが、これは例示 的なものにすぎず、本発明を限定しようとするものではない。

第１図に示されているように、全体として参照符号１０で示された本発明のリン グレーザ−ジャイロは、ゼロデュール（Ｚｅｒｏｄｕｒ）ような熱安定性材料で 作った単位構造体１１として形成されており、この単位構造体には、共振器閉回 路が形成されている。この共振器閉回路は、５つの反射鏡３１．３２．３３．３ ４及び３５の間に延びていて五角形の回路を形成する１組の真直ぐなボアを有す る。

より詳細には、共振器閉回路は、矩形に整列した対応する側ボア２２．２５と端 部で連通ずる反射鏡３１と３５との間に延びた基部レグ即ち基部ボア２１を有す る。この形態では、ボア２１．２２．２５は矩形の３辺を形成し、これらのうち 最長の辺はボア２１に沿って延びたものである。かかる幾何学的構成により、２ つの隣接する陽極１６．１７間に取付けられた共通の陰極１５によって形成され た分割された放電管を含む利得媒体１４が、最適な長さの利点のため、最長のボ ア２１に挿入されている。

ボア２２．２５は他端がすぐ隣の反射鏡３２．３４に整列しており、これらの反 射鏡は、２つの反対の共振するビームＢ１、Ｂ２の向きをほぼ６０°だけ隣接す るボア２３．２４に変え、反射鏡３３のところで閉回路を完成させる。かくして 、五角形の閉回路は、傾斜部分２３．２４で完成した部分２Ｌ２２．２５からな る実質的に矩形の部分を有するものとして形成されている。

従って、この閉回路は、五角形の頂点の反射鏡３３及び陰極１５に対して対称で あり、リングレーザ−ジャイロの対称の要件を満足している。対称性を保持する ために、頂点の反射鏡３３に隣接した孔４３．４４によって示されているように 、鏡上（ｏｎ−ｍｉｒｒｏｒ）或いは鏡から外れた（ｏ　ｆ　ｆ−ｍｉ　ｒ　ｒ ｏ　ｒ）対称な孔が設けられている。

かくして、２つの直交角部と２つの６０°の角部とからなる対称な不整五角形に より、三角形に対しては０．８６５１０．６０５　、正方形に対しては０．８６ ５／　０．７８５の有利な面積が得られる。この結果、“ロック・イン”中立帯 が、三角形のリングレーザ−よりも２５パーセント、矩形のリングレーザ−より も１５パーセントだけ改善される。同時に、かかる不整形態により利得媒体の挿 入用の拡張脚部が得られ、残りの反射鏡により、矩形リングと関連した反射鏡と 比較して、鏡遅延のため、１０パーセントだけ良好な磁気感度が得られる。従っ て、この不整五角形状は、従来技術の三角形リング及び矩形リングに匹敵する利 点を有すると同時に、感度及び中立帯が改良される。

リングレーザーが代表的には孔を使用してより高次の共振を抑制するので、上述 の対称な五角形は、第２Ａ図乃至第２Ｅ図に示したような対称な鏡上及び鏡から 外れた孔に適している。これらの図面に示されているように、第２Ａ図及び第２ Ｂ図のように鏡もちろん、上述のリングレーザ−は、陰極１５と陽極との間に必 要な電源を有しており、器具の中立帯を超えて中央ディザ−（ｄｉｔｈｅｒ）取 付台装置を有するのがよい。

本発明の精神から逸脱することなしに上述の記載に多くの修正及び変更をなし得 ることは明らかである。従って、本発明の範囲は、添付した請求の範囲によって のみ決定すべきである。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．反対方向に差し向けられたレーザービームが挿入される閉鎖共振器の空洞と して形成されるリングレーザージャイロスコープにおいて、 共振器の空洞は、実質的に矩形の細長い側部分と端部が連通する細長い基部分を 有し、側部分の各々は、互いに連結して頂点を形成し五角形の空洞を構成する傾 斜した細長い部分とさらに連通しており、基部分の中央に配置されていて、第１ の電圧を有するための第１の電極と、基部分の端部近くに配置されていて、第２ の電圧を有するための第２の逆の電極とをさらに有し、基部分と電極は、反対方 向に差し向けられたレーザービームを作り出すための分割された放電管を形成す ることを特徴とするジャイロスコープ。
2. ２．基部分及び側部分は、頂部に対して対称な矩形部分を構成することを特徴と する請求の範囲第１項に記載のジャイロスコープ。
3. ３．基部分は、側部分よりも長いことを特徴とする請求の範囲第２項に記載のジ ャイロスコープ。
4. ４．逆方向に差し向けられたビームが導入され、互いに連通する複数の細長いボ アを有する閉共振空洞を特徴とするガスリングレーザージャイロスコープにおい て、 複数のボアは端部が矩形の側部分の一端と連通する基部分を有し、基部分と側部 分は矩形の一部を形成し、互いに連結されて頂点を形成する側部分の他端と連通 する傾斜部分をさらに有し、側部分、基部分及び傾斜部分は、五角形の空洞を形 成するために協同し、基部分の中央に配置されていて、第１の電圧を有する第１ の電極と、基部分の端部近くに配置されていて、第２の電圧を有するための逆の 第２の電極とをさらに有し、基部分と電極は、逆方向に差し向けられるレーザー ビームを作り出すために分割された放電管を形成することを特徴とするジャイロ スコープ。
5. ５．基部分と側部分との接合部、並びに、傾斜部分及び前記頂部と側部分との接 合部に取付けられていて、逆方向に差し向けられたビームを前記部分に差し向け るための向き変え手段をさらに有することを特徴とする請求の範囲第４項に記載 の装置。
6. ６．基部分は、逆方向に差し向けられたビームを作り出すための利得媒体を有す ることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の装置。