DE2935349A1 - Ringresonator, insbesondere fuer ein lasergyroskop - Google Patents

Description

LAN-DWEKil.-TR. 37 SCtO MOKCHSN 2 TEU. G 89 / 8Θ ST &4

München, den 30. Aug. 1979/J Anwaltsaktenz.: 27 - Pat.

Raytheon Company, I4l Spring Street, Lexington, Mass. 02173 Vereinigte Staaten von Amerika

Ringresonator, insbesondere für ein Lasergyroskop.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ringresonator, insbesondere für ein Lasergyroskop, mit einem in sieh geschlossenen Ausbreitungsweg für elektromagnetische Wellen und mit einem ein gasförmiges Verstärkermedium enthaltenden Verstärker, welcher durch eine elektrische Entladung durch das gasförmige Verstärkermedium hindurch anregbar ist.

Lasergyroskope iveisen im allgemeinen einen Gaslaser auf, welcher elektromagnetische Wellen verstärkt, die sich über einen gemeinsamen., ringförmigen lieg hinweg ausbreiten, der beispielsweise durch Spiegel definiert ist. Die Verstärkung, Vielehe durch eine Wechselwirkung zwischen den Wellen und bestimmten Anregungszuständen der Atome bewirkt wird, kann Schwingungen bei einer Frequenz oder bei mehreren Frequenzen für wellen hervorrufen, Vielehe im Uhrzeigersinn und auch im Gegenuhrzeigersinn im Ringlaser umlaufen»

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0 3 η η ί 71 ο ν κ y

Bei Systemen mit zwei Wellen oder zwei Frequenzen hat sich gezeigt, daß für niedrige Drehgeschwindigkeiten entsprechend einer kleinen theoretischen Differenzfrequenz die am Ausgang praktisch auftretende Differenzfrequenz Null oder wesentlich geringer ist, als theoretisch zu erwarten wäre, was auf einer Erscheinung beruht, welche als "lock-in" oder als Einrasten bezeichnet wird. Man vermutet, daß das Einrastproblem auf einer Kopplung zwischen den Wellen beruht, welche durch eine Anzahl möglicher Paktoren verursacht sein kann, beispielsweise durch eine Rückstreuung von Laserenergie an Elementen innerhalb des Ringlasers oder des Ausbreitungsweges, etwa an Spiegeln oder an polarisationsdispersiven Elementen oder durch Streuzentren innerhalb des Laser-Verstärkermediums selbst.

Ein Versuch zur Beseitigung der soeben beschriebenen Schwierigkeiten sieht vor, die beiden Strahlen bei der Drehung Null durch Verwendung eines Faradayrotators vom Nullausgangspegel weg vorzuspannen, wobei der Paradayrotator den in unterschiedlichen Richtungen umlaufenden Wellenstrahlen unterschiedliche Zeitverzögerungen aufprägt. Wenn jedoch die beiden Wellenstrahlen zur Vermeidung des Einrastens oder des "lock-in" ausreichend weit auseinandergeschoben werden, so ergeben sich derart große Prequenzdifferenzen zwischen den beiden Wellen, daß Ändrungen der Frequenz aufgrund normalerweise auftretender Drehgeschwindigkeiten im Vergleich zu gesamten Prequenzdifferenz unbedeutend sind. Kleine Drifterscheinungen können daher das gewünschte Ausgangssignal vollständig überdecken.

Ein weiterer Versuch zum Vorspannen der Wellenstrahlen vom Nullpegel weg bestand darin, daß ein Faradayrotator von einer Richtung auf die andere Richtung umgeschaltet wurde, wobei eine symmetrische Wechselstrom-Schaltwellenform verwendet wurde. Diese Systeme ließen sich jedoch nur mit

Schwierigkeiten verwirklichen, da die Symmetrie der Wechselstrom-Schaltwellenform mit einer Genauigkeit von über einem Millionstel einzuhalten war.

Die bisher erfolgreichsten und praktisch ausgeführten Lasergyroskope arbeiten mit vier Wellen in je zwei Paaren von Wellenstrahlen, die in jeweils entgegengesetzer Richtung umlaufen oder sieh ausbreiten. Lasergyroskope dieser Art sind in den ÜS-Patentschriften 3 741 657 und 3 854 819 beschrieben. Bei Lasern dieser Art verwendet man vorzugsweise eine zirkuläre Polarisation der vier Wellen. Das Wellenpaar, welches sich im Uhrzeigersinn ausbreiten., enthält sowohl linkssinnig als auch rechtssinnig zirkularpolarisierte Wellen» Gleiches gilt für das Wellenpaar, welches sich im Gegenuhrzeigersinn im Ringlaser ausbreitet.

Zur Erzeugung der Vorspannung oder der vorgegebenen Frequenzausspaltung dienen zwei Bauteile. Ein erstes dieser Bauteile ist beispielsweise ein Kristallrotator, welcher für zirkularpolarisierte Wellen des einen Polarisatinssinnes eine andere Verzögerung erzeugt als für zirkularpolarisierte Wellen des entgegengesetzten Polarisationssinnes, wobei diese Verzögerung reziprok ist. Das bedeutet, daß eine Welle unabhängig von ihrer Ausbreitungsrichtung durch den Kristall stets um dieselbe Zeit verzögert wird. Ein zweites Bauteil ist beispielsweise eine Faradayrotator, der sich ebenfalls im Wellenausbreitungsweg befindet. Dieses Bauteil arbeitet nichtreziprok und prägt abhängig von der Ausbreitungsrichtung eine jeweils unterschiedliche Verzögerungszeit auf. Der Vektor der Zirkularen Polarisation wird dabei um jeweils unterschiedliche Winkel gedreht. Die Verzögerung ist von dem Polarisationssinn unabhängig. Das Ergebnis des Vorspannens sind vier Wellen, wobei zwei dieser Wellen Frequenzen oberhalb des Scheitels der Verstärkungskurve des Lasers aufweisen und zwei weitere Wellen Frequenzen unterhalb dieses Scheitels besitzen. Die beiden oberhalb des Scheitels der Verstärkungs-

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kurve gelegenen Frequenzen können diejenigen der rechtssinnig zirkularpolarisierten Wellen sein, während die beiden unteren Frequenzen diejenigen der linkssinnig polarisierten Wellen sind. Bei der Drehgeschwindigkeit Null ist der Frequenzunterschied zwischen den linkssinnig zirkularpolarisierten und den rechtssinnig zirkularpolarisierten Wellen gleich. Wird das System in eine Richtung gedreht, so rücken die Frequenzen der rechtssinnig zirkularpolarisierten Wellen beispielsweise enger zusammen, während sich die Frequenzen der linkssinnig zirkularpolarisierten Wellen auseinanderschieben. Die entgegengesetzte Drehrichtung verursacht eine entgegengesetzte Richtung der Frequenzänderungen. Die tatsächliche Drehgeschwindigkeit läßt sich leicht zu der Differenz zwischen den Frequenzunterschieden der Paare rechtssinnig zirkularpolarisierter und linkssinnig zirkularpolarisierter Wellen in Beziehung setzen.

In Lasergyroskopsystemen nach den zuvor erwähnten US-Patentschriften ist eine Einrichtung zur Einstellung der Weglänge vorgesehen, über welche hinweg sich die vier Wellen ausbreiten, um die Frequenzpaare symmetrisch zum Maximumspunkt der Verstärkungsgewinn-Frequenz-Kennlinie des Lasermediums zu halten. Eine solche symmetrische Anordnung der Frequenzpaare ist wünschenswert, um Rest-Drifterscheinungen oder Einrasteffekte minimal zu halten.

Der Verstärkungsgewinn von Wellen, welche durch das Lasermedium geführt werden, ist normalerweise ein Bruchteil von einem Prozent und muß ausreichend groß sein, um Verluste im Ausbreitungsmedium des Ringraumes, Reflexionsverluste an den Spiegeln und Übertragungsverluste an den Fenstern des Gaslasers auszugleichen. Der Verstärkungsgewinn des Lasers kann erhöht werden, indem der Entladungsstrom erhöht wird. Es treten jedoch Entladungsschwingungen im Bereich von einigen wenigen Hertz abhängig von den Konstanten der Stromquelle bis zu vielen Megahertz auf. Die Entladungsschwingungen im Megahertzbereich können durch bestimmte Auslegung der Strom-

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quelle nicht verhindert werden, da sie hauptsächlich von der Geometrie des Entladungsweges und von dem inneren negativen Widerstand des Entladungsweges in der Gassäule des Lasers abhängig sind. Diese Schwingungen verursachen Veränderungen in der Laserverstärkung j so daß der Ausgang des Lasergyroskops unstabil ist und Fehler aufweist. Aus diesem Grunde mußten bisher die Laserverstärker in Lasergyroskopen verhältnismäßig groß ausgelegt sein und mit niedrigem Strom betrieben werden, um Schwingungen der Gasentladung zu verhindern, so daß man insgesamt gerade noch eine ausreichende Verstärkung erzielte, um die Verluste im ringförmigen Ausbreitungsweg auszugleichen und zu überwinden. Außerdem war die Energiemenge, welche aus dem Ringraum ausgekoppelt werden konnte, um die äußere Schaltung zu betreiben, wegen der geringen erzielbaren Laserverstärkung im allgemeinen sehr begrenzt.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen Ringresonator, insbesondere für Lasergyroskope, so auszugestalten, daß Entladungsschwingungen einer zur Anregung eines Verstärkers des Ringresonators erzeugten Entladung vermieden werden. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des anliegenden Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Ein Lasergyroskop mit den hier angegebenen, besonderen Merkmalen besitzt als Verstärker einen Gaslaser, welcher durch eine elektrische Entladung durch das gasförmige Verstärkerlaedium hindurch zwischen einer Anode und einer Kathode angeregt wird, welche sieh außerhalb des optischen Ausbreitungsweges des Laserverstärkers befinden» Entladungsschwingungen werden durch ein konstantes Magnetfeld unterdrückt, welches in dem Entladungsweg in der Nähe der Kathode wirksam ist.

Im einzelnen enthält ein Lasergyroskop der hier angegeben Art einen in sich geschlossenen Weg oder Ringraum mit einem Laserverstärker und einer Anzahl von Spiegeln= Einer der Spiegel wird in Abhängigkeit von Signalen bewegt_s welche

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von einem an den Laserraum angekoppelten Detektor abgeleitet werden, um die Weglänge Im Ringresonator regeln zu können. Der Laserverstärker weist zwei aneinander anschließende Bereiche auf, wobei die elektrische Entladung zur Anregung in zueinander entgegengesetzten Richtungen von zwei Anoden auf eine gemeinsame Kathode hin stattfindet, welche Verbindung zu dem übergang zwischen den beiden Bereichen hat und in einem Seitenarm oder einer Seitenbohrung gelegen ist, welche auch von dem gasförmigen Lasermedium erfüllt ist. Ein magnetisches Feld, welches beispielsweise von einem Permanentmagneten ausgeht, der nahe dem Kathodenbereich und an der Seitenbohrung für die Kathode angeordnet ist, unterdrückt hochfrequnte Entladungsschwingungen im gasförmigen Lasermedium. Demzufolge kann der Entladungsstrom für den Laser auf einen Wert erhöht werden, bei welchem eine stabile Entladung im Übergangsbereich der Spannungs-Strom-Entladungskurve des Laserverstärkers stattfindet, ohne daß wesentliche Schwingungen auftreten.

Die zuvor angegebenen Maßnahmen ermöglichen den Betrieb eines Laser-Verstärkersystems mit einer sehr kleinen Laserbohrung, welche die Laserverstärkung im wesentlichen auf einen einzigen Modus beschränkt, was zu einer weiteren Erhöhung der Genauigkeit führt.

In Verbindung mit den Einrichtungen zur Unterdrückung von Entdungsschwingungen kann ein Lasergyroskop auch Einrichtungen zur Stabilisierung der Länge des Ausbreitungsweges aufweisen, wobei diese Einrichtungen nicht durch Schwankungen der Stromquelle und/oder innere Veränderungen der Spannungsgradienten gestört werden. Weiter kann ein Lasergyroskop mit den zuvor angegebenen Merkmalen so ausgebildet sein, daß ein Einrasten der Frequenzen bei niedrigen Drehgeschwindigkeiten verhindert wird, indem eine Frequenzaufspaltung vorgenommen wird, so daß sich eine Mehrzahl von Frequenzen mit jeweils entgegengesetztem Polarisationssinn ergibt, wobei ein Frequenzpaar jeweils

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unterschiedlichen zirkulären Polarisationssinnes im Uhrzeigersinn im Ringraum des Lasergyroskops umläuft, während das andere Frequenzpaar jeweils unterschiedlichen Polarisationssinnes im Gegenuhrzeigersinn im Laserringraum umläuft» Durch Subtraktion der Frequenzen gleichen Polarisationssinnes voneinander in Detektoren und nachfolgender Subtraktion der resultierenden Differenzfrequenzen voneinander werden Einflüsse erster Ordnung von Temperaturänderungen, Erschütterungen und Schwingungen und/oder Verschiebungen des Laserverstärkungsgewinns weiter vermindert.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind im übrigen Gegenstand der anliegenden Ansprüche, deren Inhalt hierdurch ausdrücklieh zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird-, ohne an dieser Stelle den Wortlaut zu wiederholen»

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar:

Figur 1 ein Blockschaltbild eines Lasergyroskops mit einem Ringresonator der hier vorgeschlagenen Art,

Figur 2 ein Diagramnij welches die Abhängigkeit von Spannung und Strom im Laserverstärker gemäß Figur 1 zeigt und

Figur 3 ein Diagramm, das die Verstärkungsgewinnkurve des Lasermediums wiedergibt, wobei die Lage der Frequenzen der vier verwendeten Wellen eingezeichnet ist.

Zunächst sei auf Figur 1 Bezug genommen. Das Blockschaltbild zeigt ein Lasergyroskop mit einem in sich geschlossenen optischen Ausbreitungsweg oder Ringraum 10, welcher durch eine Mehrzahl von Spiegeln oder Reflektoren 12, 14, 16 und 18 definiert wird, die elektromagnetische Wellen auf einem in sieh geschlossenen Weg 20 durch einen Laser 30 führen. Einer der

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Spiegel, nämlich der Spiegel 16, ermöglicht die Übertragung eines kleinen Bruchteiles, beispielsweise eines halben Prozentes, der auf ihn treffenden Wellenenergie durch den Spiegel hindurch zu einem Detektor 22 doppelter Punktion. Den Wellen entsprechende Signale werden in dem Detektor 22 mittels Photodioden gebildet. Ein Ausgang des Detektors dient zur Speisung einer SignalVerarbeitungseinrichtung 24, deren Ausgangssignal die Form einer Frequenz hat, welche die Drehgeschwindigkeit des optischen Ringresonators 10 anzeigt.

Ein weiterer Ausgang des Detektors 22 betreibt einen piezoelektrischen Kristall 26, an welchem der Spiegel 18 gehaltert ist, so daß die Gesamtweglänge derart eingestellt wird, daß die vier Frequenzen f-^, ?2> -^ ^unc* ^h g^em&ß Figur 3 auf einandergegenüberliegenden Seiten der Mittelfrequenz 28 der 'Verstärkungsgewinnkurve des Lasers 30 zu liegen kommen. Die Frequenzen f·^ und f^ sind die Frequenzen von im Uhrzeigersinn um den Ringresonator 10 umlaufenden Wellen, während die Frequenzen f2 und fo zu Wellen gehören, welche im Gegenuhrzeigersinn im Ringraum 10 umlaufen. Diese Frequenzen werden durch die Wirkung eines Faradayrotators 32 und eines Kristallrotafcors 34 erzeugt, welche in dem--Ausbreitungsweg 20 angeordnet sind. Der Faradayrotator 32 erzeugt jeweils unterschiedliche Verzögerungen an Wellen, welche im Uhrzeigersinn umlaufen gegenüber Wellen, welche im Gegenuhrzeigersinn umlaufen. Der Kristallrotator 34 erzeugt jeweils unterschiedliche Verzögerungen für zirkularpolarisierte Wellen mit linkssinniger zirkularer Polarisation gegenüber umlaufenden Wellen mit rechtssinniger zirkularer Polarisation. Die grunsätzlichen Maßnahmen zur Erzeugung der vier Frequenzen in einem solchen System und zur Ableitung der Ausgangssignale in einem Detektor sind an sich bekannt und im einzelnen in der US-Patentschrift 3 741 657 beschrieben.

Allgemein gesagt sind in dem Detektor 22 Mittel vorgesehen, welche die zirkularpolarisierten Wellen in lineare Polarisation

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unterschiedlicher, aufeinander senkrecht stehender Richtung abhängig vom Polarisationssinn umsetzen und Teile der Frequenzen f-^ und ?2 werden durch eine Photodiode festgestellt, während Anteile der Frequenzen fo und fjj durch eine andere Photodiode festgestellt werden. Die Ausgangssignale sind die Differenzen zwischen den Frequenzen f2 und f^ bzw. f|j und fo. Die Differenz dieser Differenzfrequenzen wird in der Signalverarbeitungsschaltung 24 gezählt, so daß ein Ausgang entsteht, welcher die Verdrehung des Ringresonators 10 anzeigt. Nachdem die Mittenfrequenz 28 im Bereich von Liehtfrequenzen liegt, verursacht in einem solchen System jede Veränderung in der Gestalt oder Lage der Verstärkungsgewinnkurve 32 Veränderungen im Ausgangssignal der SignalVerarbeitungsschaltung 24. Nachdem solche Veränderungen der Verstärkungsgewinnkurve auch Verlagerungen der Mittenfrequenz 28 umfassen können, beispielsweise aufgrund von Änderungen der Gasgeschwindigkeit in der Mittelbohrung 34 des Lasers 30, können Fehler im Ausgangssignal der SignalVerarbeitungsschaltung 24 auftreten. Um solche Fehler herabzusetzen, wird der Laserverstärker 30 durch eine Entladung zwischen einer Kathode 36 und zwei Anoden 38 und 40 angeregt, welche an einander gegenüberliegenden Seiten der Kathode 36 angeordnet sind, so daß eine Entladung gleichzeitig von der Kathode 36 längs der Bohrung 34 in einander entgegengesetzte Richtungen durch das gasförmige Lasermedium zu den Anoden 38 und 40 stattfindet. Eine solche Entladung im Lasermedium ermöglicht eine ausreichende Verstärkung der sich längs des Weges 20 durch die Fenster 42 und 44 an den Enden der Bohrung 34 ausbreitenden Lichtwellen, daß die Verluste der Wellen auf dem Wege 20 überwunden werden, so daß nur diejenigen Wellen, welche den Ringweg durchlaufen, in Phase zu sich selbst zurückkommen, sich aufschaukeln und als Resonanzfrequenzen am Detektor 22 auftreten. Zwar können Frequenzen, welche niedriger als f -JL und höher als f ^ liegen, auch in Phase zu sich selbst zurückkehren, doch liegen sie unter dem Einheitspegel der Verstärkung, bei welchem die Verluste im Ringresonator gleich dem Verstärkungsgewinn des Lasers sind, wie in Figur 3 beispiels-

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weise durch die Linie 46 angedeutet ist, so daß diese Frequenzen sich im Ringresonator 10 nicht aufbauen können.

Durch eine geregelte Stromquelle 48, welche den Strom zwischen der Kathode 36 und den Anoden 33 und 40 im wesentlichen konstant hält, werden niederfrequente Stromschwankungen, welche in einem Gasentladungsrohr, etwa einem Helium-Neon-Laser nach der Art des Lasers 30 normalerweise anzutreffen sind, vermieden, da die Zeitkonstante dieser Schwingungen abhängig von den äußeren Schaltungskonstanten des Systems 1st und die Gasentladung eine negative Widerstandscharakteristik besitzt. Zur Abdämpfung dieser niederfrequenten Schwingungen können also ausreichend große positive Widerstände eingebaut werden. Versucht man jedoch den Laserverstärkungsfaktor durch Erhöhung des Entladungsstromes durch den Laser zu erhöhen, so treten hochfrequente Schwingungen auf, welche durch Veränderung der äußeren Schaltungsparameter nicht zu beherrschen sind. Während die Amplitude solcher Schwingungen in normalen Anwendungsfällen einer Gasentladungs-Laserröhre nicht stört, hat sich herausgestellt, daß solche Entladungserscheinungen die Genauigkeit eines Lasergyroskops beeinflussen, bei welchem sehr kleine Frequenzverschiebungen dazu verwendet werden, Drehgeschwindigkeiten des Systems zu messen.

Die hier vorgeschlagenen Maßnahmen beruhen auf der Erkenntnis, daß hochfrequente Schwingungen, beispielsweise im Bereich mehrerer Megahertz, beeinflußt und im wesentlichen unterdrückt werden können, wenn ein Magnet 50 nahe der Kathode 36 angeordnet wird. In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist der Magnet 50 ein Magnetstab, welcher auf einer magnetischen Abschirmung 52 angeordnet ist, die sich zwischen dem Magneten 50 und der Bohrung 34 des Lasers 30 befindet.

Zwar ist der genaue Mechanismus bei der Unterdrückung der genannten Schwingungen nicht ganz bekannt, doch ist zu vermuten, daß das magnetische Feld die mittlere freie Weglänge für Elek-

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tronen im Entladungsraum nahe der Kathode verlängert, so daß die innere Charakteristik des Entladungsraumes in diesem Bereich ein weniger negativer Widerstand oder sogar ein positiver Widerstand zu sein scheint» Es hat sich gezeigt, daß die Orientierung des Magneten im Bereich der Seitenbohrung oder des Halses des Glaskolbens 54 der Kathode 36 in einem weiten Bereich verändert v/erden kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht der Kolben 54, wie bereits gesagt, aus Glas und enthält die Kathodenelektrode 56, die beispielsweise ausgehöhlt ist und becherförmige Gestalt hat, um die Stromdichte an der Kathodenoberfläche zu vermindern und ein Rauschen aufgrund der Emission der Kathode herabzusetzen. Der Kolben 54 weist in dem Bereich, in welchem er an einen die Laserbohrung 34 enthaltenden keramischen Block 58 angrenzt, einen Hals verhältnismäßig geringen Durchmessers auf und in diesem im Durchmesser verengten Bereich wirkt das Magnetfeld des Magneten 30 am stärksten im Sinne einer Unterdrückung hochfrequenter Schwingungen, Vielehe die Genauigkeit des Lasergyroskops beeinflussen können. Im allgemeinen sollte das von dem Magnetstab 50 erzeugte Magnetfeld in seiner Dichte und seiner Orientierung über einen größeren Bereich des Abschnittes verringerten Durchmessers des Kolbens 54, über welchen die Entladung von der Elektrode 56 in die Laserbohrung 34 einfließt, variieren. Während nämlich in bestimmten Bereichen eine bestimmte Intensität des Magnetfeldes und/oder dessen Orientierung zur Unterdrückung von Entladungssehwingungen ungeeignet sein kann, können in anderen Bereichen eine unterschiedliche Intensität und/oder Orientierung des magnetischen Feldes vorliegen, welche mit dem Entladungsvorgang in diesen anderen Bereichen zusammenwirken und eine wirkungsvolle Unterdrückung der Schwingungen ermöglichen. Es zeigt sich, daß unter diesen Bedingungen die geregelte Stromquelle 48 über einen weiteren Bereich von Stromwerten hin eingestellt werden kann und eine gute Verstärkungsgewinn-Charakteristik des Lasers 30 aufrechtzuerhalten ist. Auch kann man bei einer Alterung des Lasers 30 und einer Änderung der Gasmenge im Laser einen sta-

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bilen Betrieb des Systems aufrecht erhalten.

In Figur 2 ist die Spannungs-Strom-Kennlinie 60 für die Gasentladung wiedergegeben, wie sie in einem Laser nach der Art des Lasers 30 stattfindet. Die genaue Gestalt der Gasentladungskurve 60 nach Figur 2 ändert sich abhängig von der Größe und dem Abstand der Bauelemente des Lasers 30 sowie auch abhängig von der Gasmischung und dem Druck, so daß der Kurvenverlauf in Figur 2 nur als Beispiel zu Erläuterungszwecken zu verstehen ist.

Der Arbeitspunkt 62 des Lasers 30 kann beispielsweise bei 700 Volt und 2,5 Milliampere liegen. Der Laser 30 hat einen höheren Verstärkungsfaktor oder Verstärkungsgewinn, nachdem höhere Ströme wirksam sein können. Wenn aber der Strom erhöht wird, so kann sich die negative Neigung der Kurve 60 vergrössern, wodurch sich das Potential für Entladungsschwingungen vergrößert. Wird der Strom bis zu einem Punkt auf der Kurve erhöht, welcher in Figur 2 mit "normales Glimmen" bezeichnet ist, so vermindert sich der Verstärkungsgewinn des Lasers. Um somit "optimale Arbeitsbedingungen für den Laser mit außerhalb der Bohrung 3-4 gelegener Kathode 36 einzustellen, ist es wünschenswert, ein stabilisierendes Magnetfeld im Kathodenbereieh vorzusehen.

Mit den hier vorgeschlagenen Maßnahmen konnte erreicht werden, daß Schwingungen am Laserverstärker eines Lasergyroskops unterdrückt wurden, welcher eine normale Helium-Neon-Mischung im Druckbereich von etwa drei Torr enthielt. Vorzugsweise wurde im kathodennahen Teil des Entladungsräumes eine örtliche magnetische Feldintensität durch den Magneten 50 geschaffen, welche Werte mindestens in Teilen des Bereiches von 10 Gauss bis 1000 Gauss aufwies. Die Laserbohrung 34 hatte einen Durchmesser von 1 mm und eine Länge zwischen den Anodenelektroden 38 und 40 von etwa 10 cm.

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Im Rahmen der Erfindung bietet sieh dem Fachmann eine Anzahl von Weiterbildungs- und Abwandlungsmögliehkeiten. Beispielsweise können andere Laserverstärker eingesetzt werden und das System kann anstelle des Faradayrotators 32 und der Kristallrotators 34 zur Erzeugung der Prequenzaufspaltung andere Bauteile enthalten. Auch können andere Ausgangsgeräte eingesetzt werden.

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Claims (8)

Patentansprüütie

1. Ringresonator, insbesondere für ein Lasergyroskop, mit einem in sich geschlossenen Ausbreitungsweg für elektromagnetische «fellen und mit einem ein gasförmiges Verstärkermedium enthaltenden Verstärker, v/elcher durch eine elektrische Entladung durch das gasförmige Verstärkermedium hindurch anregbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Stabilisierung der elektrischen Entladung vorgesehen ist, Vielehe Mittel (50) zur Erzeugung eines magnetischen Gleichfeldes in einem bestimmten Bereich (54) des Entladungsraumes enthält.

2. Ringresonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (50) zur Erzeugung des magnetischen Gleichfeldes so ausgebildet sind, daß sieh in unterschiedlichen Bereichen des Entladungsraumes jeweils unterschiedliche magnetische Felsstärken ergeben.

3. Ringresonator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stabilisierte elektrische Entladung das Verstärkermedium zur Verstärkung einer Mehrzahl sich über den geschlossenen Ausbreitungsweg (20) ausbreitenden elektromagnetischen Wellen im optischen Spektrumsbereich anregt»

4. Ringresonator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die stabilisierte elektrische Entladung zwischen Elektroden (36, 3Ö_} 40) erzeugbar ist, welche außerhalb des Ausbreitungsweges der elektromagnetischen Wellen angeordnet sind.

5· Ringresonator nach Anspruch 4^ dadurch gekennzeichnet daß das magnetische Gleichfeld in einem Bereich nahe einer der

Elektroden (36, 38, 40) erzeugbar 1st.

6. Ringresonator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das konstante magnetische Feld im einem Bereich des Entladungsraumes erzeugbar ist, welcher außerhalb des Ausbreitungsweges (20) der elektromagnetischen Wellen gelegen ist.

7. Ringresonator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er Teil eines Lasergyroskops bildet, dessen in sich geschlossener Ausbreitungsweg (20) zwischen einer Anzahl von Reflektoren (12, 14, 16, 18) verläuft.

8. Ringresonator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstärke und/oder die Orientierung des konstanten Magnetfeldes in verschiedenen Bereichen des Entladungsraumes unterschiedlich ist.

9· Ringresonator nach einem der Ansprüche 1 bis 87 dadurch gekennzeichnet, daß der das Verstärkermedium enthaltende Verstärker ein Gaslaser (30) ist, welcher eine symmetrisch zwischen Anoden (38, 40) in bestimmten Abstand von der Laserbohrung (34) gelegene Kathode (36) aufweist, wobei die Mittel zur Erzeugung des konstanten Magnetfeldes nahe der Kathode angeordnet sind.

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