DE3040202C2 - - Google Patents
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- H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
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- G01—MEASURING; TESTING
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Description
Die Erfindung betrifft einen Ringlaser und ein Verfahren zur Verringerung des Einschließeffekts bei einem
Ringlaser nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 bzw. 8.
Ringlaser-Gyroskope, die sich in entgegengesetzte Richtungen
fortpflanzende Laserstrahlen verwenden, sind bekannt. Sie
werden verwandt, um die Drehung des Ringlasers um eine besondere
Achse zu messen, indem festgestellte bzw. gefühlte Abschnitte
von sich in entgegengesetzter Richtung fortpflanzenden
Wellen kombiniert werden, um eine Schwebungsfrequenz bei
dem Unterschied zwischen den entgegengesetzten Wellen zu
erzeugen. Wenn der Ringlaserkörper um die vorbestimmte Achse
gedreht wird, wird die Frequenz der sich in einer Richtung
fortpflanzenden Wellen innerhalb des Laserhohlraums erhöht
und die Frequenz der sich in der entgegengesetzten Richtung
fortpflanzenden Wellen verringert sich innerhalb des Laserhohlraumes.
Wenn die Wellen bestimmt werden und die sich
ergebenden Signale einander überlagert werden, ist die
Schwebungsfrequenz proportional der Winkelgeschwindigkeit
der Drehung des Lasers.
Damit ein Ringlaser-Gyroskop bei kleinen Drehgeschwindigkeiten
richtig arbeiten kann, muß das Frequenz-Einschließen
oder "Einschließen" unterdrückt werden. Dieses Phänomen
tritt auf, wenn zwei in einem Resonanzhohlraum entgegengesetzt,
mit nur geringfügig unterschiedlichen Frequenzen
umlaufende Wellen aufeinanderzu zu einer einzigen Frequenz
gezogen werden. Bei niedrigen Winkelgeschwindigkeiten der
Drehung des Ringlasers, bei denen die Frequenzunterschiede
zwischen zwei entgegengesetzten Wellen sehr klein sind,
werden die Wellen aufeinanderzu gezogen, so daß keine
Schwebungsfrequenz auftritt und das Gyroskop gegenüber
kleinen Winkelgeschwindigkeiten der Drehung unempfindlich
ist. Die Wirkung des Einschließens ist im einzelnen in
"Laser Applications", herausgegeben von Monte Ross,
Academic Press, Inc., New York, 1971 in dem
Artikel "The Laser Gyro" von Frederick Aronowitz, Seiten
133-200 beschrieben.
Der wesentliche Grund für die Einschließ-Kopplung liegt
in der gegenseitigen Energiestreuung der Strahlen in die
Richtung des jeweils anderen Strahls. Diese gegenseitige
Streuung oder Rückstreuung wird im einzelnen in dem Artikel
von Aronowitz auf den Seiten 148-153 beschrieben. Kurz
gesagt wird der Frequenzunterschied zwischen zwei sich
einander entgegengesetzt fortpflanzenden Wellen in einem
Ringlaser in etwa durch die folgende Gleichung beschrieben:
worin ψ den momentanen Phasenunterschied zwischen den entgegengesetzt
umlaufenden Wellen bedeutet, a der Winkelgeschwindigkeit
des Ringlasers proportional und b proportional
der Größe der rückgestreuten Energie ist. Wenn a kleiner
als b ist, ist die Schwebungsfrequenz gleich Null und
der Ringlaser ist eingeschlossen. Um ein Ausgangssignal
zu erhalten, welches ein Maß für die Drehgeschwindigkeit
des Ringlaserkörpers ist, muß a größer als b sein.
Eine Maßnahme dafür, das Einschließen zu unterbinden,
besteht darin, den Ringlaserkörper winkelmäßig um seine
empfindliche Achse mechanisch in Schwingung zu versetzen.
Durch diese Schwingungen oder durch dieses Zittern der
Laserstruktur wird eine Rotationsgeschwindigkeit dem
Gyroskop aufgeprägt, so daß während der meisten Zeit a
größer als b ist und die Effekte von b minimalisiert
oder ausgeschlossen sind. Ein Gyroskop, bei dem ein
mechanisches Zittern verwandt wird, ist in der US-PS
41 15 004 angegeben.
Ein Ringlaser der eingangs erwähnten Art ist aus der US-PS
41 52 071 entnehmbar. Die Vorrichtung
gemäß dieser Patentschrift verwendet einen Ringlaser
mit drei Spiegeln, der eine Weglängensteuerung an
einem der Spiegel und eine Steuerung für das Einschließen
an einen zweiten Spiegel aufweist, um die Spiegelstellungen
zu steuern. Die Weglängensteuerung ist eine schnelle und
die Steuerung für das Einschließen ist eine langsamere
Servoeinrichtung. Der dritte Spiegel überträgt teilweise
Licht von dem Laserstrahl auf einen Lichtfühler. Das Signal
von dem Lichtfühler wird durch die zwei Servoeinrichtungen
verarbeitet und die Vorrichtung gemäß dieser Patentschrift
steuert den Spiegel für das Einschließen mit der Zittergeschwindigkeit,
um die Amplitudenänderung von nur einem
Laserstrahlsignal zu minimalisieren.
Aus der DE-OS 19 22 870 ist ein Ringlaser bekannt, bei dem
eine Summiereinrichtung verwendet wird, um die gemessenen
Leistungen von zwei durch einen Spiegel austretenden
Laserwellen zu summieren. Die Leistungssumme wird zur
rechnerischen Korrektur einer gemessenen Schwebungsfrequenz
verwendet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Ringlaser und ein Verfahren der eingangs erwähnten
Art vorzuschlagen, der bzw. das gegenüber dem Stand der Technik
verbessert ist.
Diese Aufgabe wird durch die im
Anspruch1 bzw. 8 angegebenen Merkmale gelöst.
Durch diese erfindungsgemäße Lösung wird gegenüber dem aus
dem Stand der Technik bekannten Ringlaser erreicht, daß der
Einschlußeffekt mit größerer Sicherheit vermieden wird, bzw.,
wenn er auftritt, in geringerem Maße ausgeprägt ist.
Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Ringlasers,
bei dem die Eckspiegel so verbunden sind, daß ihre
Stellung servogesteuert werden kann,
Fig. 2 ein Rechenflußdiagramm für eine Summierroutine,
um ein Eckspiegelsystem
servozusteuern, und
Fig. 3 ein Flußdiagramm einer Differenzroutine.
Es wird nun auf die Fig. 1 Bezug genommen, die einen Ringlaser
zur Verwendung als ein Gyroskop zeigt, der typischerweise
in einen im wesentlichen massiven Block 10 untergebracht
ist. Ein polygonaler Kanal 12 für einen Laserstrahlengang,
der durch Pfeile 14 angedeutet ist, ist in dem Block
10 ausgebildet und enthält ein Lasergas wie z. B. eine
Mischung aus Helium 3, Neon 20 und Neon 22. Der Laserweg
ist dreieckförmig dargestellt, kann jedoch andere, polygonale
Formen aufweisen und muß nicht in einer Ebene liegen.
Typischerweise ist der Weg dreieckig oder rechteckig. An
den Ecken des polygonalen Weges befinden sich Eckspiegel 16A,
16B, 16C, um das Laserlicht in die Ringkonfiguration zu
reflektieren, in der sich das Laserlicht sowohl im Uhrzeigersinn
als auch im Gegenuhrzeigersinn längs des Laserweges
ausbreitet. Der Laser wird in Verstärkungsabschnitten
18 angeregt, in denen Elektronen und Ionen durch das Lasergas
zwischen den Kathoden 24 und Anoden 26 wandern. Zusätzliche
Kanäle 28 verbinden die Anoden 26 und Kathoden
28 mit den Verstärkerabschnitten 18.
Die Länge des Laserweges wird dadurch gesteuert, daß
einer der Spiegel 16A, 16B, 16C nach innen oder außen
verstellt wird, damit die Weglänge ein Vielfaches einer
Wellenlänge des Laserlichtes ist. Eine solche Positionierung
wird durch den Schaltkreis 32 gesteuert.
Es wird angestrebt, alle Spiegel 16A, 16B, 16C bezüglich der
Rückstreuung zu korrigieren. Wenn ein besonderer Spiegel
zur Korrektur der Rückstreuung verbunden wird, wird er
nicht durch den Steuerschaltkreis 32 für die Hohlraumlänge
gesteuert. Demgemäß bewirkt der logische Schaltkreis 34,
daß der Schaltkreis 32 Steuersignale abwechselnd zu den
Spiegeln 16A, 16B, 16C während der Perioden abgibt, wenn
der besondere Spiegel nicht korrigiert
wird.
Jeder Spiegel weist einen piezoelektrischen Wandler 36A,
36B bzw. 36C auf.
Die Hohlraumlängensteuerung kann beispielsweise von der
Art sein, wie sie in der US-PS 41 52 072 beschrieben
ist.
Bei niederen Winkelgeschwindigkeiten haben die sich gegenläufig
fortpflanzenden Wellen nahezu die gleiche Frequenz
und es besteht die Neigung, daß sie sich mit der gleichen
Frequenz einschließen. Dieses Phänomen wird als Einschließen
bezeichnet. Das Einschließen wird durch Rückstreuung von
Licht aus einer Fortpflanzungsrichtung in die andere Fortpflanzungsrichtung
und die Synchronisierung des Primärlichtes
mit dem rückgestreuten Licht hervorgerufen.
Eine der Techniken zur Minimalisierung von Rückstreuung
besteht darin, sicherzustellen, daß die Winkelgeschwindigkeit
des Ringlaser-Gyroskops nur während eines kleinen
Anteils der gesamten Zeit innerhalb des Einschließbereiches
der Winkelgeschwindigkeiten liegt. Durch mechanisch hervorgerufenes
Zittern des Ringlasers mittels einer Zittereinrichtung
42 um seine Meß- bzw. Fühlachse 40 kann man sicherstellen,
daß lediglich für einen kleinen Anteil der Zeit
die Winkelgeschwindigkeit klein ist. Das Zittern kann
zyklisch, sinusförmig oder zufällig erfolgen. Das Zittern
bewirkt eine Frequenzmodulation an den sich gegenläufig
fortpflanzenden Ringlaserwellen. Durch Einstellen der
Zitterfrequenz oder -geschwindigkeit und der Zitteramplitude
kann man sicherstellen, daß die Winkelgeschwindigkeit des
Ringlasers während eines sehr kleinen Prozentanteils der
Zeit innerhalb des Einschließbereiches liegt.
Die effektive Weglänge der sich gegenläufig fortpflanzenden
Wellen kann auch unter Verwendung von Faraday-Effekten
differenziell einem Zittern ausgesetzt werden, wie es beispielsweise
in der US-PS 33 73 650 beschrieben ist.
Um das Einschließphänomen weiter zu verringern, ist es
wünschenswert, die Spiegel 16A, 16B und 16C so anzuordnen,
daß die Rückstreuung minimalisiert wird.
Es hat sich herausgestellt, daß die Rückstreuung der
Spiegel minimalisiert werden kann, wenn die Summe der
Wechselstromamplituden der frequenzmodulierten Laserwellen
minimalisiert wird.
Es wird deshalb die
Summe der Wechselstromamplituden
für einen ersten Spiegel, dann für den folgenden,
daraufhin für den nächstfolgenden usw. minimalisiert, bis
eine Minimalisierung für alle Spiegel erfolgt ist.
Nachdem die Summe der Wechselstromamplituden
für alle Spiegel minimalisiert
worden ist, werden die
Spiegel aufeinanderfolgend so bewegt,
daß die Differenz zwischen den Wechselstromamplituden
minimalisiert wird.
Um jedoch zu vermeiden, daß die Einstellung für die Minimalisierung
der Summe aufgehoben wird, werden die Differenzen
nur verringert, jedoch nicht notwendigerweise minimalisiert.
Beispielsweise kann die Größe der Auslenkung der Spiegel
auf einen vorbestimmten kleinen Wert während der Minimalisierung
der Differenzsignale beschränkt werden.
Wenigstens zwei der Spiegel 16A, 16B oder 16C sind teilweise
durchlässig, so daß ein Paar fotoempfindlicher Einrichtungen,
wie z. B. die Fotodioden 44 und 46, verwandt werden kann,
um die einzelnen Laserstrahlen zu überwachen. Zwei weitere
Nachweiseinrichtungen an einem getrennten, durchlässigen
Spiegel zusammen mit einer geeigneten Kombinierungseinrichtung,
wie es z. B. in der US-PS 33 73 650 dargestellt
ist, werden in der üblichen Weise verwandt, um das Überlagerungsdifferenzfrequenz-
Gyroskopsignal zu messen. Die
Ausgangssignale solche fotoempfindlicher Einrichtungen
44 und 46 werden dem Hohlraumlängensteuerungsschaltkreis
zugeführt, wie es durch die ankommenden Pfeile dargestellt
ist, und zur Steuerung der Gesamtlänge des Laserhohlraums
verwandt. Die Ausgangssignale der fotoempfindlichen Einrichtungen
werden auch dem logischen Schaltkreis 34 zugeführt,
wie es durch die ankommenden Pfeile angedeutet ist,
und zur Minimalisierung der Rückstreuung der Spiegel nach
verwandt.
Die Verbindung 50 zwischen dem logischen Schaltkreis 34
und dem Hohlraumlängensteuerungsschaltkreis 32 zeigt an,
daß der logische Schaltkreis den Hohlraumlängensteuerungsschaltkreis
ansteuert, damit dieser die Steuerung von
einem Spiegel auf einen anderen umschaltet, wenn die verschiedenen
Spiegel korrigiert werden.
Typischerweise werden die Fühler 44 und 46 an einem Spiegel
verwandt, wobei ein zweiter Spiegel verwandt wird, um die
Hohlraumlänge zu steuern, und ein dritter Spiegel bezüglich
der Rückstreuung korrigiert wird. Die Spiegel werden
dann aufeinanderfolgend umgeschaltet, wie es im folgenden
beschrieben wird.
Die Steuerung der Wandler 36A, 36B und 36C ist durch die
bei diesen Wandlern ankommenden Pfeile angedeutet.
Typischerweise erzeugt die Zittereinrichtung ein Zittern
von bis zu 500 Schwingungen pro Sekunde, und die Zitteramplitude
ist derart, daß die Frequenz der sich gegenläufig
fortpflanzenden Wellen über einen Bereich von bis zu größenmäßig
± 250 000 Schwingungen pro Sekunde frequenzmoduliert
wird. Dies bedeutet, daß das Zittern zyklisch bei Frequenzen
erfolgen kann, welche typischerweise 500 Schwingungen pro
Sekunde nicht überschreiten, und daß das Zittern sinusförmig
erfolgen kann. Wenn das Zittern zufällig erfolgt, sollte die
höchste Frequenzkomponente der frequenzmodulierten, sich
gegenläufig fortpflanzenden Wellen in der Größenordnung
± 250 000 Schwingungen pro Sekunde sein.
Vorzugsweise enthält der Hohlraumlängensteuerungsschaltkreis
32 eine Servoeinrichtung, die verglichen mit der Ansprechgeschwindigkeit
des logischen Schaltkreises 34 schnell ist,
so daß die Hohlraumlänge kontinuierlich durch die Bewegung
eines Spiegels abgeglichen wird, um eine Bewegung der anderen
Spiegel zu ermöglichen, welche zur Minimalisierung der Rückstreuung
bewegt werden.
Es wird nun auf die Fig. 2 Bezug genommen, in der sich
"L" auf die innere-äußere Stellung der Spiegel 16A, 16B,
16C und der piezoelektrischen Wandler 36A, 36B und 36C bezieht.
Der Indes "i" bezieht sich darauf, welcher Wandler
36A, 36B oder 36C bezeichnet ist. Es wird noch darauf
hingewiesen, daß die Anzahl der Wandler und Spiegel
nicht auf drei beschränkt werden muß. Die Indizes "1, 2, 3"
entsprechen "A, B, C" bei dem gezeigten Beispiel mit drei
Spiegeln, wenn jene an dem "L" ausgeschrieben sind.
Die Bezeichnung "AM₁, AM₂" bedeutet die Wechselstromamplitude
der frequenzmodulierten Signale, die beispielsweise
durch die Fühler 44 bzw. 46 bestimmt werden.
Die Bezeichnung "A₁, A₂" bezieht sich auf die Signale,
welche gespeichert worden sind und die das Signal darstellen,
welches von den zwei optischen Fühlern bestimmt
wurde, wie z. B. durch die Fühler 44 und 46. Die Bezeichnung
"A₃, A₄" bezieht sich auf die Signale, welche unmittelbar
vor der Bestimmung der A₁, A₂ Signale gespeichert wurden.
Das Signal "A" bezieht sich auf die Gleichung A=(A₁+A₂)
-(A₃+A₄), wenn sich die Vorrichtung in der Betriebsart
befindet, bei der die Summe der zwei sich gegenläufig
fortpflanzenden Wechselstromsignalamplituden minimalisiert
werden soll, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.
Es wird auch darauf hingewiesen, daß das Verfahren nach
der Erfindung ohne einen Rechner durchgeführt werden kann.
Beispielsweise könnten zwei Wechselspannungsmesser
mit den Fühlern, wie den Fühlern 44 und 46 verbunden sein.
Ihre Summe könnte tabellenmäßig erfaßt werden. Dann könnte
einige Sekunden später die Lage von einem der Wandler 36B,
36C in die eine oder andere Richtung um einen vorbestimmten
kleinen Schritt bewegt werden. Wenn die Summe der abgelesenen
Spannung zunimmt, könnte die Bewegungsrichtung umgekehrt
werden. Die Wandler könnten fortlaufend bewegt werden,
bis die Summe der Ablesungen minimalisiert worden ist.
In ähnlicher Weise könnte auch eine analoge Servovorrichtung
verwandt werden. Die von den Fühlern 44, 46 festgestellten
Signale könnten mit einem Tiefpaßfilter gefiltert werden
und dann einem Spitzen-Spannungsmesser zugeführt werden,
daraufhin einem Summierschaltkreis, dessen Ausgang verwandt
werden könnte, um einen Wandler 36A oder 36B servozusteuern,
bis die Summe minimalisiert ist.
Die von Hand zu betätigenden und analogen mechanischen
Einrichtungen sind in den Figuren nicht dargestellt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 2 werden
A₁ und A₂ ausgelesen und gespeichert. A₁ und A₂ werden
zu A₃ und A₄ übergeführt und der Wandler 36B wird um
eine vorbestimmte, kleine Größe schrittweise bewegt und
neue A₁ und A₂ werden gespeichert. Die tatsächliche Übertragung
der Signale von einem Speicherplatz zu einem
anderen dauert notwendigerweise nicht lange, solange der
Rechner den Ort einer jeden Dateninformation erfaßt.
A₁+A₂ wird von A₃+A₄ subtrahiert. Wenn das Vorzeichen
von A negativ ist, bedeutet dies, daß die schrittweise
Bewegung des Wandlers 36B in der richtigen Richtung erfolgte,
so daß das Steuersignal L₂ für den Wandler 36B
erneut um eine Größe ΔV mit dem gleichen Vorzeichen wie
vorhergehend erhöht wird, und der Vorgang wird wiederholt,
bis A positiv wird.
Wenn A positiv wird, wird L₂ um -ΔV erhöht. Das A Signal
schwingt dann etwas um diesen minimalen Wert. Nachdem ΔV
das Vorzeichen während einer vorbestimmten Anzahl "n"
geändert hat, wird die Steuerung L₂ auf L₃ umgeschaltet,
was den Wandler 36C steuert. Der gesamte Vorgang wird
erneut für den Wandler 36C wiederholt, bis der minimale
Wert von A wieder erreicht ist. Der Vorgang wird wiederum
wiederholt, um den Wandler 36A zu steuern.
Wenn während der Minimalisierung der Summe der Wechselstromamplituden
der sich gegenläufig fortpflanzenden
Wellen der gesteuerte Wandler an das Ende seines Bereiches
kommt, so wird dies festgestellt und ein Zuwachs V₁ des
Steuersignals von entgegengesetzter Polarität wird an den
Wandler angelegt, damit der gesteuerte Spiegel im wesentlichen
um eine Wellenlänge des Laserlichtes von seiner
Endbereichslage wegspringt.
Nachdem die Summe der Wechselstromamplituden der sich
gegenläufig fortpflanzenden Wellen minimalisiert worden
ist, werden die
Differenzen zwischen den Wechselstromamplituden der sich
gegenläufig fortpflanzenden Wellen verringert. Hierfür
wird gemäß Fig. 3 die Differenz zwischen A₁ und A₂ gespeichert
und die Lage des gesteuerten Wandlers erhält
einen Zuwachs um eine vorbestimmte Größe ΔV. Die Signale
werden erneut eingelesen und die neue Differenzamplitude
wird von der alten Differenzamplitude subtrahiert, um
festzustellen, ob der Bewegungszuwachs des Wandlers in
der richtigen Richtung erfolgte. Wenn dies der Fall ist,
wird der Vorgang wiederholt. Wenn dies nicht der Fall
ist, wird das Vorzeichen von ΔV umgekehrt. Der Vergleich
erfolgt lediglich eine vorbestimmte Anzahl "m" von Malen,
da die Minimalisierung der Differenz die vorhergehende,
durch Minimalisierung der Summe erreichte Einstellung
zunichte machen kann. Demgemäß verändert die m-malige
(beispielsweise fünfmal) Verringerung der Differenz
lediglich die Lage der Wandler und Spiegel von dem Wert
weg, bei dem die Summe minimalisiert ist. Der Gewichtsfaktor
n/m wird so ausgewählt, wie er am besten für
jedes Gyroskop geeignet ist.
Nachdem die Differenz m-mal an einem Spiegel verringert
worden ist, wird der Vorgang auf einen zweiten Spiegel
und dann auf einen dritten Spiegel umgeschaltet.
Nachdem die Differenz bei den gesamten Spiegeln verringert
worden ist, wird die Minimalisierung der Summe der Wechselstromsignale
bei den gesamten Spiegeln wiederholt.
Die Reihenfolge wird fortgesetzt.
Während ein Spiegel bezüglich der Rückstreuung eingestellt wird,
wird ein anderer Spiegel mittels der schnellen Servosteuerung
32 für die Hohlraumlängensteuerung eingestellt, so daß die
relativ langsame Bewegung des Spiegels bezüglich der Rückstreuung
den Laser nicht verstimmt.
Somit wird die Lage der Spiegel des Lasers fortschreitend
eingestellt, um Rückstreuung und damit das Einschließen
zu minimalisieren.
Claims (12)
1. Ringlaser, mit:
einer Vielzahl von Eckspiegeln (16A, 16B, 16C), die mit Wandlern (36A, 36B, 36C) zum Steuern der Position der Eckspiegel versehen sind;
einer Servosteuereinrichtung zum Steuern der Position von wenigstens einem Eckspiegel (16A, 16B, 16C), um die Laserweglänge zu steuern und abzustimmen;
einer Einrichtung (42) zur Erzeugung einer differentiellen Zitterbewegung des Ringlasers;
einer Detektoreinrichtung (44, 46) zum Erfassen der Wechselstromamplituden von zwei sich gegenläufig fortpflanzenden Laserwellen, die in der Frequenz durch Schwingungen des Ringlasers, die durch die das Zittern des Ringlasers erzeugende Einrichtung (42) bewirkt werden, moduliert sind; und
einer Steuereinrichtung (32), die mit der Detektoreinrichtung verbunden ist und eine Einrichtung zur Servosteuerung von wenigstens einem der Eckspiegel enthält, um ein Signal, welches von den erfaßten Wechselstromamplituden ableitbar ist, zu minimieren; dadurch gekennzeichnet, daß die in der Steuereinrichtung (32) enthaltene Einrichtung zur Servosteuerung von wenigstens einem der Eckspiegel (16A, 16B, 16C) eine Summations- und eine Subtraktionseinrichtung für die Erzeugung eines der Summe und eines der Differenz der Wechselstromamplituden der zwei sich gegenläufig fortpflanzenden Laserwellen entsprechenden Summen- bzw. Differenzsignals enthält, wobei die Steuerung so ausgebildet ist, daß zur Minimierung des Einschließens abwechselnd das Summensignal minimiert und das Differenzsignal minimiert oder wenigstens reduziert wird und diese Schritte zur Einstellung einer optimalen Spiegelposition zyklisch wiederholt werden.
einer Vielzahl von Eckspiegeln (16A, 16B, 16C), die mit Wandlern (36A, 36B, 36C) zum Steuern der Position der Eckspiegel versehen sind;
einer Servosteuereinrichtung zum Steuern der Position von wenigstens einem Eckspiegel (16A, 16B, 16C), um die Laserweglänge zu steuern und abzustimmen;
einer Einrichtung (42) zur Erzeugung einer differentiellen Zitterbewegung des Ringlasers;
einer Detektoreinrichtung (44, 46) zum Erfassen der Wechselstromamplituden von zwei sich gegenläufig fortpflanzenden Laserwellen, die in der Frequenz durch Schwingungen des Ringlasers, die durch die das Zittern des Ringlasers erzeugende Einrichtung (42) bewirkt werden, moduliert sind; und
einer Steuereinrichtung (32), die mit der Detektoreinrichtung verbunden ist und eine Einrichtung zur Servosteuerung von wenigstens einem der Eckspiegel enthält, um ein Signal, welches von den erfaßten Wechselstromamplituden ableitbar ist, zu minimieren; dadurch gekennzeichnet, daß die in der Steuereinrichtung (32) enthaltene Einrichtung zur Servosteuerung von wenigstens einem der Eckspiegel (16A, 16B, 16C) eine Summations- und eine Subtraktionseinrichtung für die Erzeugung eines der Summe und eines der Differenz der Wechselstromamplituden der zwei sich gegenläufig fortpflanzenden Laserwellen entsprechenden Summen- bzw. Differenzsignals enthält, wobei die Steuerung so ausgebildet ist, daß zur Minimierung des Einschließens abwechselnd das Summensignal minimiert und das Differenzsignal minimiert oder wenigstens reduziert wird und diese Schritte zur Einstellung einer optimalen Spiegelposition zyklisch wiederholt werden.
2. Ringlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß, um das Summensignal und das Differenzsignal zu
minimieren bzw. zu reduzieren, die Einrichtung zur
Servosteuerung von wenigstens einem der Eckspiegel (16A, 16B, 16C) dazu
vorgesehen ist, den Eckspiegel schrittweise um einen
vorbestimmten Betrag zu verschieben und das Summensignal
bzw. Differenzsignal nach jeder Verschiebung zu bestimmen.
3. Ringlaser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß eine vorbestimmte Anzahl "n" von Verschiebungsschritten
zur Minimierung des Summensignals und eine vorbestimmte
Anzahl "m" von Verschiebungsschritten zur Verringerung des
Differenzsignals vorgesehen ist.
4. Ringlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß eine
Servosteuerungsübertragungseinrichtung vorgesehen ist, um
Steuersignale aufeinanderfolgend von einem Eckspiegel auf einen
anderen zu übertragen.
5. Ringlaser nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Servosteuereinrichtung eine digitale
Einrichtung ist, und daß die Servosteuerungsübertragungseinrichtung
einen digitalen Rechner umfaßt.
6. Ringlaser nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß durch den digitalen Rechner die
Steuerung der Laserweglänge von einem Eckspiegel, dessen
Wandler bezüglich einer Rückstreuungskorrektur gesteuert
wird, auf einen anderen Eckspiegel schaltbar ist.
7. Ringlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Einrichtung, durch die das
Bewegungsende der Wandler (36A, 36B, 36C) feststellbar ist,
und eine Einrichtung vorgesehen sind, um die Lage der
Wandler und Eckspiegel um eine im wesentlichen ganzzahlige
Anzahl von Wellenlängen des Laserlichts schrittweise zu
verändern.
8. Verfahren zur Verringerung des Einschließeffekts bei
einem Zitterbewegungen ausgesetzten Ringlaser, der mit
Eckspiegeln, die zur Steuerung und Abstimmung der
Laserweglänge servogesteuert werden, versehen ist und bei
dem Wechselstromamplituden von zwei sich gegenseitig
fortpflanzenden Laserwellen, die durch die Zitterbewegung in
ihrer Frequenz moduliert sind, bestimmt werden, um aus den
ermittelten Amplituden ein Signal abzuleiten, das durch
Servosteuerung von wenigstens einem der Eckspiegel minimiert
werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß als Signal sowohl
die Summe als auch die Differenz der Wechselstromamplituden
der beiden sich gegenläufig fortpflanzenden Laserwellen
gebildet wird, und daß, durch Verschiebung des Eckspiegels über
die Servosteuerung, abwechselnd die Summe minimiert und die
Differenz minimiert oder wenigstens reduziert wird und diese
Schritte zur Einstellung einer optimalen
Spiegelposition zyklisch wiederholt werden, um den
Einschlußeffekt
zu minimieren.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Minimierung der Summe und zur Minimierung bzw.
Reduzierung der Differenz die Servosteuerung so erfolgt, daß
der Eckspiegel schrittweise um einen vorbestimmten Betrag
verschoben und das Summen- bzw. Differenzsignal nach jeder
Verschiebung ermittelt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verschiebung um eine vorbestimmte
Anzahl "n" von Schritten bei der Minimierung des
Summensignals und um eine vorbestimmte Anzahl "m" von Schritten
bei der Minimierung bzw. Reduzierung des Differenzsignals
erfolgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Eckspiegel durch die Servosteuerung
aufeinanderfolgend eingestellt werden, um das Summen- und
Differenzsignal zu minimieren bzw. zu verringern.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Eckspiegel innerhalb einer
vorbestimmten begrenzten Bewegungsstrecke durch die
Servosteuerung eingestellt werden, um das Summen- und
Differenzsignal zu minimieren bzw. zu verringern.
Applications Claiming Priority (1)
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