FR 2527329 A1 19831125 FR 8308314 A 19830519 Les gyroscopes à laser en anneau (dénommés plus briève- ment gyroscopes à laser) font appel à un résonateur optique en anneau qui définit un axe de sensibilité spécifique autour duquel il s'agit de mettre en évidence une rotation inertiel- le Dans le résonateur, un milieu de gain assure la génération et l'entretien de l'un des modes gaussiens, ou modes dits fon- damentaux, de l'énergie électromagnétique, le mode fondamental ayant des composantes qui se propagent dans le résonateur en tournant dans le sens dextrorsum et dans le sens sinistrorsum. La rotation du résonateur autour de son axe de sensibilité donne à un dédoublement de fréquence entre les composantes dextrorsum et sinistrorsum Afin d'éviter l'auto-synchronisa- tion de fréquences qui se produit aux faibles vitesses angu- laires, les gyroscopes à laser font normalement appel à des moyens de création d'écart au repos tels que pour toutes les vitesses angulaires attendues, les fréquences des composantes se propageant en sens contraires soient séparées par un écart plus grand que celui de la gamme de fréquences d'auto-synchro- nisation Dans un dispositif optique de création d'écart ordi- nairement utilisé pour les gyroscopes à laser à quatre fré- quences, un moyen de rotation de polarisation dépendant du sens de propagation (non réciproque), tel qu'une cellule à ef- fet Faraday, et un moyen de rotation de polarisation indépen- dant du sens de propagation (réciproque) créent un résonateur qui entretient un mode fondamental comportant quatre compo- santes dont chacune présente une fréquence différente L'une des paires de composantes de fréquence présente un premier sens de polarisation, et une autre paire de composantes de fréquences présente un second sens de polarisation orthogonal au premier, les deux composantes de fréquence de chacune des deux paires se propageant dans le résonateur en y tournant en sens opposés La vitesse de rotation est mesurée en détermi- nant la différence des fréquences de chacune des paires de composantes de mode se propageant en sens opposés pour fournir une paire de signaux de différence de fréquence Un signal de sortie est alors créé pour fournir une mesure de la vitesse de rotation, un tel signal de sortie étant formé en prenant la différence entre la paire de signaux de différence de fré- quence Un tel gyroscope à laser est décrit au brevet des Etats-Unis d'Amérique no 3 741 657, délivré le 26 juin 1973, et dont la présente Demanderesse est cessionnaire. Les fréquences des composantes de mode de résonance sont fonction de la longueur de trajet,-et une variation de lon- gueur de trajet, due par exemple à une variation de tempéra- ture, donnera lieu à une dérive en fréquence des composantes de mode en les faisant ainsi dériver sous la courbe de gain. Vu que le milieu de gain fournit un indice de réfraction qui est fonction de la fréquence et que la fréquence des ondes en propagation, en l'absence de toute régulation de longueur de trajet, varie, chacune des deux paires de signaux de différen- ce de fréquence varie différemment indépendamment de la vi- tesse de rotation effective Cet effet est parfois dénommé dispersion de fréquence créée par le milieu de gain, et elle donne naissance à une vitesse de rotation apparente qui est en partie fonction de la longueur de trajet Ainsi, m&me pour des applications de précision moyenne, la longueur de trajet du résonateur de ce genre de gyroscopes à laser antérieurs doit être régulée soigneusement pour fournir un signal de sor- tie stable. La présente invention fournit un gyroscope à laser en anneau admettant une multiplicité de modes résonants à champs électrique et magnétique transversaux TE Mqmn, o l'indice de mode longitudinal q est un entier successivement différent pour chacun des modes de ladite multiplicité de modes et o les indices de mode transversaux m et N sont constants pour chacun des modes de cette multiplicité de modes Le gain four- ni est suffisant pour entretenir simultanément une multiplici- té de ces modes, tels que TEM et TEM Dans une for- qmn (q+l>fln me de réalisation préférée, des moyens sont également prévus pour décomposer chacun de ces modes en un groupe de quatre composantes de fréquences distinctes; chacun de ces groupes de quatre composantes étant composé de deux paires orthogona- lement polarisées, ces paires étant par exemple polarisées circulairement à droite et à gauche, chaque paire comportant des composantes qui se propagent en sens opposés en tournant dans ledit résonateur en anneau Dans une telle forme de réa- lisation, le gain du milieu est suffisant pour entretenir au moins six composantes groupées en trois paires de polarisation alternée, deux de ces paires étant formées à partir des quatre composantes de l'un premier des modes de ladite multiplicité de modes, par exemple TE Mqmn, tandis que la troisième paire est formée à partir des deux premières composantes d'un deu- xième mode de ladite multiplicité de modes, par exemple T E M (q+l)mn' En outre, dans une telle forme de réalisation, le gain est tel que la différence de fréquence entre composantes se propageant en sens opposés d'une telle première paire soit synchronisée à la différence de fréquence entre composantes d'une telle troisième paire semblablement polarisée, et il con- duit plus généralement à une différence de fréquence commune pour toutes les paires semblablement polarisées Des moyens sont prévus pour générer un premier signal de différence de fréquence à partir de composantes à propagation en sens oppo- sés de paires d'un premier état de polarisation et un deuxième signal de différence de fréquence à partir de composantes à propagation en sens opposés de paires d'un second état de po- larisation orthogonal au premier Un signal de sortie est en- suite généré en prenant la différence entre le premier et le second signaux de différence Des moyens sont également pré- vus à l'effet de compenser la dispersion de fréquence du mi- lieu de gain. Dans l'une des formes de réalisation, il n'est fait ap- pel à aucune régulation de longueur de trajet et les composan- tes de mode sont libres de dériver en fréquence en fonction de la variation de la longueur de trajet, l'une des paires de composantes du mode longitudinal immédiatement consécutif de même polarisation commençant à résonner avant qu'une paire de composantes correspondante d'un mode actuel cesse de résonner. Ceci permet la fabrication d'un gyroscope à laser bon marché, du fait qu'il ne nécessite aucun circuit de régulation de lon- gueur de trajet et que de plus, le besoin d'un bloc de gyros- cope à laser en matériau à dilatation ultra-faible se trouve écarté Dans une autre forme de réalisation, on obtient une précision plus grande en utilisant une régulation de longueur de trajet et en augmentant la puissance en circulation afin de réduire le bruit dh à l'émission spontanée du gyroscope à laser. Les caractéristiques et avantages dé l'invention ressor- tiront plus amplement de la description détaillée qui est don- née ci-après à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés, dont les repères numériques semblables dési- gnent des éléments constitutifs semblables, et sur lesquels la Fig 1 est une vue en perspective de dessus prise d'un premier coin d'une première forme de réalisation de l'en- semble gyroscopique à laser selon l'invention; la Fig Z est une vue en perspective de dessous prise d'un second coin du dispositif représenté par la Fig 1; la Fig 3 est une vue en perspective différente du bloc de gyroscope à laser prise du premier coin du dispositif représenté par la Fig 1, et montrant l'agencement interne et des passages ménagés dans le dispositif; les Fig 4 A à 4 C illustrent les modes résonnants lon- gitudinaux d'un résonateur optique; les Fig 4 D à 4 G illustrent l'effet d'un changement du milieu degain et de la longueur de trajet-sur les modes ré- sonnants selon la présente invention; les Fig SA à 5 C représentent la variation du siigral de sortie pour une vitesse de rotation d'entrée constante en fonction de la dérive modale pour un gyroscope à laser à dieu persion non compensée et à dispersion compensée selon la pré- sente invention; les Fig 6 A à 6 C sont des graphes du gain et des 4 ré- quences de résonance du milieu gazeux d'émission laser utilisé dans l'ensemble gyroscopique à laser de la Fig 1, qui illus- trent les effets de la dispersion de fréquence et de sa com- pensation; la Fig 7 est un diagramme de niveaux d'énergie mon- trant la décomposition des niveaux d'énergie du milieu de gain en présence d'un champ magnétique; et la Fig 8 est une vue de dessus en perspective d'un ensemble gyroscopique à laser conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention. En faisant simultanément référence aux vues des Fig 1 à 3, on va décrire l'agencement et le fonctionnement d'un en- semble gyroscopique à laser conforme aux dispositions de la présente invention Le bloc de gyroscope 102 forme l'ossature sur laquelle l'ensemble est construit. Le bloc de gyroscope 102 comporte neuf faces sensible- ment planes, comme visible sur les diverses vues des Fig 1 à 3 Comme visible le plus clairement sur la Fig 3, qui montre le bloc de gyroscope 102 sans les autres constituants du dis- positif, des passages 108, 110, 112 et 114 sont ménagés entre les faces 122, 124, 126 et 128 du bloc de gyroscope 102 Ces passages définissent un trajet de propagation fermé non plan à l'intérieur du bloc de gyroscope à laser 102. Des miroirs sont ménagés sur les faces 122, 124, 126 et 128 aux intersections des passages avec les faces Les faces sont orientées de telle façon que les miroirs plats portés par ces faces réfléchissent sensiblement l'axe central de l'un des passages sur celui de l'autre passage adjacent Des substrats , 142 et 160 présentant des surfaces réfléchissantes appro- priées constituent respectivement les miroirs placés sur les faces 124, 126 et 128 Il faut que l'un de ces miroirs soit légèrement concave pour faire en sorte que les faisceaux soient stables et qu'ils soient confinés sensiblement au centre des passages De plus, un substrat de miroir transparent 138 com- portant des couches de miroir diélectriques partiellement trans- missives, ou représentées sur les dessins, est ménagé sur la face 122 afin de permettre à une fraction de chaque faisceau se propageant le long d'un circuit fermé à l'intérieur du bloc de gyroscope 102 d'être transmise à un ensemble optique de sortie 144 La structure de l'ensemble optique de sortie 144 est décrite au US 4 141 651. Du fait que les passages 108, 110, 112 et 114 définis- sent un trajet de propagation non plan pour les différents faisceaux circulant dans le système, chaque faisceau subit une rotation d'image réciproque (indépendant du sens de pro- pagation) et une rotation de polarisation concomittante en parcourant le circuit fermé On peut trouver un exposé relati- vement au trajet non plan dans le US 4 110 045 La forme du trajet de faisceaux non plan détermine le degré précis de ro- tation Le matériau cristallin qui était utilisé dans les gy- roscopes à laser classiques pour le rotateur de polarisation réciproque a été complètement éliminé du trajet de propagation de faisceaux, ce qui élimine toutes les sources d'erreur et de dérive associées à cet élément. Théoriquement, il n'existe que des faisceaux à polarisa- tion sensiblement circulaire dans le mode de réalisation non plan préféré de l'invention Avec des faisceaux polarisés cir- culairement, les erreurs découlant de la diffusion de la lu- mière ou du couplage de l'un des faisceaux a un autre sont ré- duites au minimum Cette réduction provient de ce que lors- qu'elle est rétrodiffusée, la lumière qui est polarisée circu- lairement dans un sens prend sensiblement le sens de polarisa- tion opposé et que, de ce fait, elle ne se compose pas avec le faisceau se propageant en sens opposé et n'affecte pas ce- lui-ci Pour une polarisation autre que circulaire, ceci nfest pas le cas, car il existe alors toujours une composante du faisceau diffusé qui peut se composer aux faisceaux se propa- geant en sens inverse. Dans un mode de réalisation préféré, les passages et les miroirs réfléchissants sont disposés de façon à imprimer une rotation d'image sensiblement égale à quatre-vingt-dix degrés aux divers faisceaux, en conduisant à une rotation de polari- sation de quatre-vingt-dix degrés correspondante Les fais- ceaux polarisés circulairement à droite et à gauche subissent une rotation de ce même angle, indépendamment de leur sens de propagation, ce qui donne lieu à des déphasages équivalents de sens opposés pour les deux sens de polarisation circulaire; il se produit en conséquence un déphasage net qui a pour ré- sultat qu'il faut qu'il se produise une séparation de fréquen- ce entre les faisceaux polarisés circulairement à droite et à gauche pour que ceux-ci puissent résonner dans la cavité op- tique Ceci est représenté par les Fig 4 A et 4 B quant à la séparation ou dédoublement des fréquences des faisceaux pola- risés circulairement à gauche 408, 412 et 416 et des faisceaux polarisés circulairement à droite 406, 410 et 414 Dans le mo- de de réalisation préféré, il est fait appel à une rotation de quatre-vingt-dix degrés, correspondant à un déphasage re- latif de 180 degrés, mais d'autres déphasages peuvent aussi bien être adoptés, selon la séparation de fréquences désirée. Le rotateur à effet Faraday 156 est placé à l'intérieur d'une portion de plus grand diamètre 113 du passage 112 en adjacence à la face 124 Le rotateur à effet Faraday 156 com- prend une lame mince d'un matériau approprié et un aimant des- tiné à fournir le champ magnétique voulu, comme connu en soi. Le détail de l'agencement d'un rotateur à effet Faraday ap- proprié est décrit au US 4 284 329 Toute matière solide pré- sente sur le trajet des faisceaux contra-rotatifs donne lieu à la création de points de diffusion qui présentent une sen- sibilité aux flux thermiques Cette sensibilité peut être due à la dilatation thermique de la matière ou à une variation de longueur du chemin optique découlant de la dépendance vis-à- vis de la température de l'indice de réfraction de la matière. Il s'est avéré que la thermo-dépendance effective de la lon- gueur du chemin optique, et par conséquent la dérive thermique, est fonction de l'épaisseur de la matière solide se trouvant sur le trajet des faisceaux Ainsi, il est souhaitable d'uti- lisèr une lame aussi mince que possible compte tenu des ni- veaux d'écart par effet Faraday préférés Une épaisseur de 0,5 mm est acceptable On peut citer comme matériau se trou- vant dans le commerce le matériau no FR-5 de la firme Hoya Optics, Inc, qui est un verre dopé avec un matériau parama- gnétique présentant un indice de réfraction isotrope qui crée la rotation de Faraday en présence d'un champ magnétique L'u- tilisation d'un tel rotateur à effet Faraday évite la dépola- risation des modes résonnants Le fait de travailler aussi près que possible de la polarisation circulaire réduit les couplages mutuels, en réduisant de ce fait les dérives ther- miques dues aux éventuels centres de diffusion résiduels Ce- ci permet à un ensemble gyroscopique du présent type dtattein- dre des niveaux de stabilité correspondant à une variation dans le temps d'une fraction de degré par heure de la vitesse de rotation indiquée. Comme visible en considérant encore les Fig 1 et 3, des électrodes destinées à exciter le milieu de gain gazeux sont disposées à l'intérieur du passage 108 De préférence, l'é- lectrode cathodique centrale 22 est reliée à la borne négati- ve d'une unité d'alimentation électrique extérieure régulée 310 tandis que les électrodes anodiques 32 et 42 sont reliées aux bornes positives L'électrode cathodique en aluminium pré- sente la forme d'un court cylindre creux coiffé par un hémis- phére métallique creux à son extrémité la plus distante du bloc de gyroscope à laser 102 Elle est fixée par des moyens classiques à la surface du bloc de gyroscope 102 en adjacence à l'ouverture 20 Les électrodes positives 32 et 42 présentent la forme de tiges métalliques s'avançant dans les ouvertures d'électrode 30 et 40 Grâce à cette configuration, le courant d'électrons part dans deux directions opposées vers les élec- trodes 32 et 42 De cette façon, comme un faisceau parcourant les passages dans lesquels sont disposées les électrodes ex- plore des longueurs égales de circulation de courant en sens opposés, les effets de freinage du faisceau provoqués par l'interaction de la lumière avec le milieu de gain gazeux en écoulement se trouvent sensiblement éliminés Toutefois, en raison des tolérances de fabrication affectant les diamètres des passages et les positions des diverses électrodes, les distances effectives entre l'électrode négative et les deux électrodes positives situées dans les deux passages peuvent ne pas être exactement égales Afin de compenser l'inégalité, les électrodes 32 et 42 sont reliées à deux bornes positives indépendantes de l'unité d'alimentation 310, ce qui permet de rendre inégales les intensités des courants circulant entre les électrodes positives et l'électrode négative qui leur est adjacente, et de compenser ainsi les effets de freinage dis- symétriques. Le milieu de gain gazeux qui remplit les passages 108, , 112 et 114 est introduit depuis une source de gaz exté- rieure par un orifice de remplissage de gaz 106 et un queusot 107 Un mélange He, Ne et Ne dans les proportions de 14,0:0,54:0,46 est utilisé Une fois que tous les passages ont été remplis, le queusot 107 est scellé afin d'emprisonner le gaz pour fonctionnement à l'état étanche On a utilisé une pression de milieu de gain de 400 Pa et une intensité électri- que de 1,95 m A dans une forme de réalisation dans laquelle l'a- lésage 108 présentait un diamètre de 1,95 mm Le mélange de gain, la pression, la dimension de l'alésage et l'intensité électrique effectifs peuvent être choisis de façon à satisfai- re aux prescriptions du calcul, comme connu en soi. On se reportera à présent aux Fig 4 A à 4 G, qui repré- sentent les divers modes illustrant les principes de fonction- nement de la présente invention La Fig 4 A représente des mo- des 400, 402 et 404, qui ne sont que trois d'entre les nombreux modes longitudinaux d'un groupe d'indices de mode transversaux donné qui sont à même de résonner dans un résonateur isotrope fixe prédéterminé Un mode est une distribution particulière d'énergie électromagnétique qui satisfait aux conditions aux limites du résonateur Tout mode électromagnétique transversal (TEM) peut être décrit par trois indices q, m et n, qui re- présentent respectivement les variations des champs électroama- gnétiques le long de trois axes de coordonnées orthogonaux, tels que les axes z, x et y On prend ici l'axe des z suivant la direction de l'axe optique du résonateur et les axes des x et des y suivant deux directions mutuellement orthogonales dont chacune est également orthogonale à l'axe optique Pour la propagation dans la direction z, q est le nombre de mode longitudinal représentant le nombre de longueurs d'onde qui tiennent sur le trajet du résonateur pour une fréquence de ré- sonance prédéterminée Les indices m et N sont les indices de mode transversaux qui représentent la distribution d'énergie dans le plan transversal pour chaque mode longitudinal Le mode gaussien ou mode fondamental correspond à des indices da mode transversaux m = N = O Dans la forme de réalisation de la Fig 1, on utilise des modes fondamentaux et les modes au- tres que les modes longitudinaux fondamentaux sont supprimés par l'effet d'ouverture créé par les miroirs et par les alé- sages disposés entre les miroirs, comme connu en soi, ce qui écarte la nécessité d'un élément d'ouverture distinct Pour sélectionner des modes longitudinaux présentant des indices de mode transversaux prédéterminés, une ouverture appropriée peut être placée en tout emplacement convenable le long du trajet de propagation afin de ne permettre de résonner qu'aux modes prédéterminés. Si l'on revient encore à la Fig 4 A, la différence de fréquence entre deux modes longitudinaux adjacents quelcon- ques à indices de mode transversaux constants est dénommée gamme spectrale libre et a pour expression c/L pour les réso- nateurs en anneau, c étant la vitesse de la lumière dans le résonateur et L la longueur de trajet du résonateur Pour ex- primer les choses d'une autre manière, de tels modes longitu- dinaux correspondent aux harmoniques de la fréquence de réso- nance la plus basse définie par c/L, avec une longueur d'onde il additionnelle Xo pour chaque harmonique successive, > O étant défini par L Ainsi, la n-ième harmonique a-une longueur d'on- de égale à & tn+l J ce qui veut dire que la gamme spectrale libre est égale à c A> Le trajet du résonateur peut être gau- chi pour former un trajet non plan afin de créer une rotation d'image (et de polarisation) indépendante de la direction, com- me on l'a vu plus haut Chaque mode longitudinal se décompose alors en une composante polarisée circulairement à droite (RCP) et une composante polarisée circulairement à gauche (LCP) Par exemple, sur la Fig 4 B le mode 400 est représenté comme dé- doublé en une composante de mode RCP 406 et en une composante de mode LCP 408 Si la rotation d'image est égale à 900, les composantes de mode polarisées circulairement à droite et à gauche se trouvent séparées d'une moitié de la gamme spectra- le libre Si la rotation d'image est moindre que 900, la sépa- ration ou dédoublement diminue à proportion Si un rotateur à effet Faraday est introduit dans le résonateur non plan, une rotation de polarisation dépendant de la direction se trouve en outre réalisée Ceci a pour effet de créer un nouveau dé- doublement de chaque composante polarisée en ses deux compo- santes se propageant en sens contraires, le degré de sépara- tion des fréquences étant proportionnel au degré de rotation de Faraday introduit (Pig 4 C) Par exemple, sur la Fig 4 C, la composante de mode RCP 406 est représentée comme dédoublée en une composante de mode dextrorsum (cw) 418 et une composante de mode sinistrorsum (ccw) 420 La composante de mode LCP 408 est représentée comme dédoublée en une composante de mode LCP sinistrorsum 422 et une composante de mode LCP dextrorsum 424. D'une façon similaire, les composantes de mode polarisées or- thogonalement 410 (RCP) et 412 (LCP) issues du mode longitu- dinal adjacent 402 sont dédoublées chacune en deux composantes de mode se propageant en sens contraires respectives 426-428 et 430-432 Un résultat similaire est obtenu pour le mode lon- gitudinal immédiatement consécutif 404 et pour tous les autres modes longitudinaux présents Ainsi, les rotations de polarisa- tion dépendant de la direction (non réciproques) et indépen- dantes de la direction (réciproques) servent à éliminer la quadruple dégénérescence de fréquence de chaque mode longi- tudinal résonnant, et à fournir par conséquent pour chaque mode longitudinal quatre composantes dont chacune présente une fréquence de résonance différente et dont chacune présente un sens de rotation de polarisation et une direction diffé- rents. On se reportera à présent aux Fig 4 D à 4 G, qui montrent l'effet de l'introduction d'un milieu de gain dans le résona- teur que l'on vient de décrire Seules celles des composantes de mode qui ont un gain supérieur aux pertes subies dans le résonateur ont la possibilité de résonner Sur la Fig 4 D sont représentées quatre de ces composantes qui présentent une ré- partition de fréquences symétriques sous la courbe de gain 433. Les composantes de mode 426, 428, 430 et 432 sont les quatre composantes d'un mode longitudinal particulier, à savoir ici le mode TEM 402, et elles représentent le fonctionnement qmn d'un gyroscope à laser à quatre fréquences tel que celui du brevet des Etats-Unis d'Amérique no 4 110 045 Les fréquences f à f leur sont affectées sur la figure Dans la mesure ou la longueur de parcours varie, par exemple sous l'effet de la dilatation ou de la contraction du bloc de gyroscope avec la température, la fréquence absolue de chaque mode et de chaque composante de mode glisse par rapport à la fréquence centrale fc de la courbe de gain Une dilatation d'une demi-longueur d'onde conduit à un glissement de fréquence de la moitié de la gamme spectrale libre Celles des composantes de mode qui ar- rivent par décalage à des fréquences pour lesquelles le gain est inférieur au niveau de pertes (c'est-à-dire un gain nor- malisé inférieur à l'unité) ne sont plus renforcées par én 14 rs * sion stimulée, et celles des composantes de mode qui sont dé- calées vers les fréquences pour lesquelles le gain est supé- rieur aux pertes commencent à l'être La gamme de fréquence à fr (Fig 4 D à 4 G) pour laquelle le gain est supérieur aux pzr- tes, ou en d'autres termes la bande de fréquence pour laquel- le il y a un gain net, est déterminée par le rapport du gain aux pertes et par la longueur du trajet Dans les gyroscopes à laser à quatre fréquences, tel celui décrit au US 3 741 657, jefr est plus étroite que la gamme spectrale libre (c/L), d'o s'ensuit que l'une des paires de composantes de mode est é- teinte avant qu'une autre se trouve décalée à des fréquences pour lesquelles l'effet laser est possible, de sorte qu'il y a résonance de quatre fréquences tout au plus De ce fait, il peut se produire une variation de longueur de trajet due à des effets thermiques qui donne lieu à la désexcitation de l'une des paires de composantes de mode en conduisant à un fonction- nement sur deux fréquences, et au problème concomitant de sta- bilité d'écart au repos. Dans le gyroscope à laser décrit en référence à la Fig l, le gain net est assuré sur une gamme de fréquences plus large que la gamme spectrale libre, comme visible sur les Fig 4 D et 4 G Ceci est réalisé en augmentant le courant de décharge four- ni par l'unité d'alimentation électrique 310 D'autres métho- des d'accroissement du gain connues en soi peuvent être utili- sées Par exemple, on peut faire varier le diamètre de l'alé- sage de décharge et la pression du milieu de gain, on peut mo- difier le mélange gazeux et le milieu de gain, on peut faire varier la température de fonctionnement ou réduire les pertes du résonateur Ces différentes solutions peuvent être utili- sées séparément ou en combinaison A mesure que varie la lon- gueur de trajet, le Fig 4 E représente l'effet de la variation correspondante des fréquences de résonance Une nouvelle paire de fréquences f 5 et f 6 représentant les composantes RCP 434 et 436 du mode longitudinal adjacent TEM(q+l) 404 dispose à pré- sent d'un gain suffisant pour résonner, ce qui conduit à un gyroscope à laser à six fréquences Pour une variation de la longueur de trajet se poursuivant plus loin, la Fig 4 F montre la poursuite de la décroissance de fréquence des composantes de mode, sous l'effet de nouvelles variations de longueur de trajet, d'o s'ensuit qu'elles dérivent vers la gauche de la figure au-dessous de la courbe de gain en donnant lieu à une distribution symétrique à six fréquences La Fig 4 G montre la poursuite de la diminution des fréquences de résonance, donnant lieu à la création d'une nouvelle distribution à qua- tre fréquences, les composantes de mode 426 et 328, dont les fréquences respectives fl et f 2 sont extérieures à Afr' se trouvant éteintes La polarisation des deux paires de mode restantes, à savoir la paire LCP inférieure f 3 et fú et la paire RCP supérieure f 5 et f,6 ' se présente avec interversion par rapport à celle représentée par la Fig 4 D, o la paire RCP est la paire inférieure fl et f 2 tandis que la paire LCP est la paire supérieure f 5 et f 6 ' Lorsque la variation de la longueur de trajet se poursuit, la distribution de frzquence des composantes de mode continue à se translater, en donnant lieu à des modes de fonctionnement alternés à quatre fréquen- ces et à six fréquences. En revenant à présent à la Fig 1, on peut voir une struc- ture optique de sortie 144 portant des diodes 145 et 146 La structure optique de sortie 144 sépare la ou les paires de fré- quences se propageant en sens contraires qui sont polarisées circulairement à gauche de la ou des paires de fréquences se propageant en sens contraires qui sont polarisées circulaire- ment à droite, les fréquences de chaque sens de rotation de polarisation étant détectées par une diode distincte Par exem- ple, la diode 145 sert à fournir un signal t f RCP sur un pre- mier canal de sortie correspondant à la fréquence de battement des paires RCP, telle que (f 2-fl) et (f 6-fs), tandis que la diode 146 sert à fournir un signal Af LCP sur un second canal de sortie correspondant à la fréquence de battement des pai- res LCP, telle que (f 4-f 3) Au repos, les fréquences de batte- ment ou différences de fréquence sont égales et elles corres- pondent à l'écart de Faraday En présence d'une rotation, ltu- ne des fréquences de différence crodt et l'autre d 3 croitt 1 ta=_ plitude et le sens de variation dépendant du sens et de la vi- tesse de rotation Les deux signaux de différence sont trans- mis à un dispositif d'exploitation 312 pour subir un traite- ment ultérieur et être visualisés La différence des deux fré- quences de différence est directement proportionnelle à la vi- tesse de rotation du bloc de gyroscope 102 Le dispositif d'exploitation 312 génère un signal de sortie représentant la vitesse de rotation par application des deux signaux de diffé- rence à des entrées respectives d'un compteur réversible, com- me bien connu en soi. Le facteur d'échelle d'un gyroscope à laser met en re- lation la vitesse de rotation d'entrée avec la fréquence de sortie mesurable Ce facteur d'échelle peut être sous la forme Facteur d'échelle = Kq, q étant le nombre de mode longitudinal et K un facteur de proportionnalité qui dépend de la confor- mation du gyroscope à laser A mesure que les composantes de mode défilent sous la courbe de gain, par exemple sous l'ef- fet d'une dilatation uniforme du bloc, le nombre de mode q change lorsque de nouveaux modes commencent à résonner Une dilatation du gyroscope de valeur correspondant à une gamme spectrale libre ajoute exactement une longueur d'onde supplé- mentaire à la longueur de trajet et donne lieu à une variation relative de q/(q+l) du facteur d'échelle Pour les gyroscopes courants, ceci ne correspond qu'à une ou deux parties par mil- lion (ppm) de variation relative du facteur d'échelle, laquel- le est tout-à-fait admissible pour la plupart des applications et peut être compensée pour-les applications de plus haute précision Comme connu en soi, il intervient aussi d'autres variations du facteur d'échelle avec la position des modes sous la courbe de gain, qui proviennent de la dispersion de fréquence du milieu de gain et n'apparaissent pas dans l'ex- pression usuelle simplifiée du facteur d'échelle Ces varia- tions sont également admissibles pour les applications de pré- cision moyenne. On a pensé que la présence d'une troisième paire de com- posantes de mode était incompatible avec le bon fonctionnement des gyroscopes vu que le milieu de gain offre lui-même aux ondes en propagation un indice de réfraction qui est fonction de la fréquence Les ondes se voient alors affectées par le milieu de gain d'un incrément de déphasage qui diffère d'au- tant, ce qui introduit une erreur sur la vitesse de rotation mesurée Plus précisément, la présence de deux paires de com- posantes de mode de polarisation semblable et de fréquence lé- gèrement différente, telles par exemple que les paires (fl,f 2) et (f 5, f 6) de la Fig 4 F, donne lieu à une modulation d'am- plitude sur le canal de sortie correspondant à cette polarisa- tion, vu que leurs différences de fréquence respectives, re- présentées par exemple par le signal de battement (f 6-f 5) gé- néré à partir de la composante RCP dextrorsum 434 et de la composante RCP sinistrorsum 436, et par le signal de battement (f 2-fl) généré à partir de la composante RCP dextrorsum 426 et de la composante RCP sinistrorsum 428, battent également ensemble, en créant des variations apparentes des vitesses de rotation, et en provoquant même la perte du signal de sortie. Il a été établi que lorsque des composantes de mode ré- sonnantes à indices de mode longitudinaux ont un gain supérieur à un seuil prédéterminé, l'une des paires de composantes de mode, telle par exemple la paire de composantes de mode RCP 426 et 428 de la Fig 4 E dont les fréquences sont fl et f 2, perturbe les fréquences de la paire de composantes de mode semblablement polarisées, à savoir dans le présent exemple les fréquences f 5 et f 6 des composantes de mode RCP 434 et 436, par modulation spatiale du milieu de gain, d'o s'ensuit que l'une des fréquences de battement, (f 6-f 5), est synchronisée de façon cohérente, ou calée en phase, avec l'autre fréquence de battement (f 2-fl) La paire de composantes de mode polari- sées en sens inverse f 3 et f 4 n'est pas perturbée par la pré- sence de la paire de composantes de mode additionnelle Vu que toutes les différences de fréquence des paires d'une pola- risation données sont à présent identiques chacun des deux canaux de sortie fournit un signal respectif, par exemple úLCP et f RCP qui ne comporte pas de modulation étrangère, et le fonctionnement du gyroscope avec six fréquences est sensible- ment le même qu'avec quatre fréquences. La Fig 5 A représente la fréquence du signal de sortie en fonction de la longueur du trajet Le signal de sortie est obtenu en formant la différence entre les deux canaux de sor- tie, c'est-à-dire entre les deux signaux de battement àf RCP et Af LCP, chacun de ces deux signaux de battement étant res- pectivement créé en mélangeant les composantes de mode de mé- me sens de rotation de polarisation, comme on l'a vu plus haut. Pour un gyroscope à laser, le signal de sortie au repos est parfois dénommé écart de sortie au repos, vu que dans de nom- breux cas, pour une réalisation particulière du gyroscope à laser à fréquences multiples, le signal de sortie indique au repos une vitesse de rotation apparente Ici, le tracé en trait interrompu représente la vitesse de rotation de la Terre Les données de la Fig 5 A et de la Fig 5 C ont été obtenues en uti- lisant une pile piézo-électrique pour réguler la position du miroir 160 et en faisant osciller le miroir pour modifier la longueur de trajet sur une gamme spectrale libre par applica- tion d'une rampe de tension linéaire à la pile, en simulant ainsi les effets de variation du chemin optique dans la cavité sous l'effet, par exemple, de la dilatation de la cavité du gyroscope ou de variations de l'indice de réfraction du gaz contenu dans la cavité La Fig 5 B représente sous forme sché- matique les configurations de composantes de mode qui indi- quent la présence soit de deux paires (fonctionnement sur qua- tre fréquences), comme c'est le cas par exemple pour les con- figurations de modes A, C et E, soit de trois paires (fonc- tionnement sur six fréquences), pour les configurations de mo- des B et D, en fonction de la longueur de trajet Seules les configurations symétriques sont représentées, en indiquant le centre de la gamme pour laquelle le fonctionnement dans l'état représenté a lieu Cependant, à mesure que la longueur de tra- jet change, les modes passent uniformément de l'un des états à l'autre Les transitions sont désignées par les flèches. Dans chaque état, l'écart de sortie au repos varie presque linéairement avec la longueur de trajet ou avec la position des modes Il se produit aussi un grand déplacement d'écart au repos au cours de chaque transition entre les deux états. Ces grands déplacements et la variation linéaire ayant lieu au cours de chaque transition sont dûs à la dispersion de fré- quence du milieu de gain, comme on va le voir plus en détail dans ce qui suit. La dispersion de fréquence du milieu de gain est due à. l'indice de réfraction dépendant de la fréquence qui est as- socié au gain du milieu utilisé Les Fig 6 A à 6 C représen- tent la courbe de gain Pour un milieu de gain He-Ne, cette courbe est de forme approximativement gaussienne en raison de l'élargissement Doppler; la courbe de dispersion peut être considérée comme sigmo 5 de La courbe de dispersion exprime le déphasage optique i que subit une onde d'une fréquence par- ticulière en raison de la présence du milieu de gain Comme on peut le voir sur la Fig 6 B, les fréquences inférieures à la fréquence centrale fc subissent un déphasage opposé à ce- lui des fréquences situées au-dessus de la fréquence centrale fc, d'o s'ensuit que tous les modes se trouvent décalés vers le centre de la courbe Ce qui constitue I'effet d'attraction de modes Vu que la courbe de dispersion est non linéaire, les quatre modes d'un gyroscope différentiel travailleront en des points qui présentent des degrés de dispersion différents et sont affectés en correspondance, comme visible sur la Fig. 6 B, par des déphasages de valeurs différentes est le dé- phasage correspondant à ú, o 2 correspond à f 2, + 3 correspond à f 3 et e 4 correspond à f 4 Si la différence variables telles que la température, le gain et la pression. Lorsque l'une quelconque de ces variables varie, cette varia- tion se trouve reflétée par un déplacement des quatre modes le long de la courbe de dispersion, ce qui conduit, du fait de son caractère non linéaire, à un signal de sortie diffé- rentiel variable Ainsi, la fréquence de sortie du gyroscope sera affectée par une dérive, qui varie en fonction de divers facteurs. L'ensemble gyroscopique selon la présente invention met en oeuvre l'effet Zeeman pour éliminer la dérive due à la dispersion du milieu de gain On entend par effet Zeeman le dédoublement des raies spectrales du gaz à émission stimulée en deux composantes ou plus par application d'un champ magné- tique Ce dédoublement de fréquence conduit à un dédoublement de la courbe de gain et de la courbe de dispersion lui corres- pondant Le mécanisme physique en est le phénomène de mécani- que quantique selon lequel un champ magnétique H décompose les niveaux d'énergie atomiques en plusieurs états qui présen- tent des énergies différentes et qui intéragissent avec des ondes à états de polarisation circulaire prédéterminés Ceci est illustré par la Fig 7 o, sur la partie de gauche du dia- gramme d'énergie, est représenté un niveau d'état d'énergie normal en l'absence de champ magnétique Dans ce cas: la fréquence rayonnée est f O (E 2-E 1)/h, E 2 et E 1 étant les deux niveaux d'énergie et h la constante de Planck La partie de droite du diagramme montre la manière dont les niveaux d'éner- gie se trouvent décomposés en présence d'un champ magnétique. Les lignes 242 représentent les transitions entre niveaux d'é- nergie correspondant à à m= l qui donneront naissance à l'un des groupes de fréquences rayonnées, telles que la fréquence centrale pour la courbe de dispersion dédoublée 250 de la Fig 6 C, f+=f 0-g)H/h Les lignes 244 montrent les transitions entre niveaux d'énergie correspondant à À m=-l qui donnent naissance à l'autre groupe de fréquences rayonnées, telles que la fréquence centrale pour la courbe de dispersion dédoublée 260 de la Fig 6 C, f =f O+gp H/h, g étant le facteur G de Landé, p le magnéton de Bohr et h la constante de Planck Les quatre modes circulants sont affectés par des valeurs différentes de la variation Am du nombre quantique magnétique m de l'atome de néon, valeurs qui leur sont associées comme suit: N de Sens de Sens de polarisation am mode Propagation circulaire 1 destrorsum à gauche + 1 2 sinistrorsum à gauche - 1 3 sinistrorsum à droite + 1 4 dextrorsum à droite -1 L'effet Zeeman dépend à la fois de la polarisation et du sens de propagation La raison en est que le sens de rotation du vecteur champ électrique de l'onde lumineuse tel que mesuré au voisinage du champ magnétique intéragit avec le spin des électrons dont les niveaux d'énergie sont dédoublés par le champ Ainsi, l'une des courbes de dispersion résultantes in- téragit avec une onde RCP qui se propage dans une direction parallèle à la direction du champ magnétique et avec une onde LCP qui se propage dans une direction antiparallèle, c'est-&- dire opposée à la direction du champ magnétique, tandis que l'autre courbe de dispersion intéragit avec une onde RCP se propageant dans un sens antiparallèle au vecteur champ magné- tique et avec une onde LCP se propageant dans une direction qui est la même que celle du champ magnétique. Vu que les valeurs de Am correspondent à des transitions atomiques différentes, ces transitions se trouvent affectées par le dédoublement d'un écart égal à 2 gp H/h par l'effet Zee- man On considérera à présent la Fig 6 C, qui représente un diagramme des courbes de dispersion dédoublées et des déphasa- ges correspondants pour les quatre composantes de mode d'un mode prédéterminé du gyroscope Si le champ magnétique H est tel que la ligne 4 m=+l soit de fréquence plus basse que la li- gne 4 =-I d'une quantité 280 égale à (ú 2-fl), la raie 270 et la raie 272 seront alors de hauteurs égales, d'o s'ensuit que les déphasages conférés à fl et f 2 seront égaux D'une façon similaire, la raie 274 et la raie 276 seront de la même hau- teur, avec pour résultat que les fréquences f 3 et f 4 auront un déphasage semblable On peut donc voir que lors d'une dérive des composantes de mode le long de la courbe de dispersion ou d'une altération de la courbe de dispersion, par exemple sous l'effet de la température, la dispersion de la composante de mode f sera toujours égale à celle de la composante de mode f 2 et celle de la composante de mode f 3 sera de m Lime égale à celle de la composante de mode f 4 Ainsi, lorsque les condi- tions extérieures créent de petites variations des fréquen- ces de travail, la différence nette d'un signal de sortie dif- férentiel demeurera la même Pour éliminer la dérive de disper- sion, il faut que le champ magnétique de l'effet Zeeman satis- fasse à l'expression suivante: écart de Faraday = 2 gp H/h= ( 36,4 G Hz/tesla)H Ceci conduit à un ensemble gyroscopique capable de fournir une stabilité de l'écart de sortie bien in- férieure à un degré par heure. En se reportant à présent aux Fig 1 et 2, on peut voir que dans une forme de réalisation peu onéreuse préférée, le champ magnétique nécessaire au dédoublement par effet Zeeman de la courbe de dispersion est obtenu au moyen d'aimants per- manents 201, 203, 205 et 207 disposés en adjacence à l'alésage de décharge 108 Chaque aimant produit un champ magnétique pos- sédant une composante le long de l'axe d'une région de déchar- ge respective à l'intérieur de l'alésage 108 L'intensité et la polarité de la composante de champ magnétique sont fixées de façon à créer un dédoublement de fréquence par effet Zeeman égal au dédoublement de fréquence par effet Faraday dans la direction qui élimine la sensibilité des ondes au milieu de gain comme exposé plus haut Il est fait appel à quatre ai- mants distincts afin d'établir un champ magnétique plus uni- forme Toutefois, l'uniformité du champ magnétique n'est pas essentielle, et il est suffisant que le champ magnétique net ou champ magnétique moyen régnant dans le milieu de gain ait la valeur voulue. Si l'on se reporte à présent aux Fig 5 B à 5 C, la Fig 5 C représente l'écart de sortie en fonction de la longueur de trajet pour le gyroscope à laser à égalisation de dispersion. La Fig 5 B représente la configuration de composantes de mode présente en fonction de la longueur de trajet comme exposé plus haut Comme on peut le voir, la variation par dispersion de l'écart de sortie et les discontinuités d'écart au cours des transitions de mode se trouvent sensiblement éliminées. L'un des avantages importants de la forme de réalisation de l'invention ainsi décrite et représentée par la Fig 1 est qu'elle permet la fabrication de gyroscopes à laser de préci- sion moyenne à prix beaucoup plus bas que dans le passé Le fait d'obtenir une sortie gyroscopique stable meme lorsque les composantes de mode subissent une dérive de fréquence per- met au gyroscope d'être exploité sans aucune régulation de longueur de trajet, et sans avoir besoin en outre d'un maté- riau à dilatation ultra-faible onéreux pour le bloc de gyros- cope Un bloc stable en température et une régulation de lon- gueur de trajet sont essentiels pour tous les gyroscopes à laser antérieurs connus, tel le gyroscope décrit au brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 284 329. On vient de montrer que dans un gyroscope à laser, la. largeur de bande du gain peut être accrue et que la dérive du signal de vitesse de rotation obtenu par fonctionnement sur six fréquences ou plus est réduite par synchronisation des fré- quences de battement des paires semblablement polarisées La présente invention permet aussi de réduire davantage le bruit du signal de vitesse de rotation par accroissement de la puis- sance circulante du gyroscope à laser afin de réduire les ni- veaux de bruit dûs à l'émission spontanée, et par utilisation d'un gyroscope stable en température afin de réduire les ni- veaux de bruit dus aux variations de température La stabili- té en température est assurée en utilisant un bloc de gyros- cope 102 qui est de préférence formé d'un matériau présentant un faible coefficient de dilatation thermique, tel qu'un vi- trocérame, afin de réduire au minimum les effets des varia- tions de température sur l'ensemble gyroscopique à laser Un matériau du commerce préféré est celui vendu sous la dénomina- tion Cer-Vit C-101 (marque de fabrique) par la firme Owens- Illinois; on peut aussi utiliser le matériau Zerodur (marque de fabrique) de la firme Schott Optical Glass, Inc De plus, si l'on considère à présent la Fig 8, dans le fonctionnement du dispositif, il est souhaitable que les composantes de mode soient disposées symétriquement de part et d'autre du sommet de la courbe de gain A cet effet, il est fait appel à un transducteur piézoélectrique 162 placé au dos du miroir 160 afin de positionner mécaniquement le plan du miroir 160 par rapport à la face 128 de façon à centrer correctement les fré- quences par ajustement de la longueur de trajet totale à l'in- térieur de la cavité 102 du gyroscope à laser La régulation de longueur de trajet 320 forme un signal de commande du trans- ducteur piézoélectrique 162 à partir des diodes de détection et 146 Ces signaux ont des amplitudes proportionnées aux amplitudes totales des signaux correspondants du canal RCP et du canal LCP La régulation 320 génère la différence entre ces deux signaux à amplitudes liées Le signal dedifférence de sor- tie est constitué de façon à présenter une amplitude nulle brsque les ondes des diverses fréquences sont situées symétri- quement sur la courbe de gain Le signal de différence de sor- tie présente une certaine polarité lorsque les ondes sont dé- centrées dans un sens et la polarité opposée lorsque les ondes sont décentrées dans l'autre sens Les signaux d'amplitude moyenne peuvent être formés par des circuits classiques, dont la sortie est couplée aux conducteurs d'entrée du transducteur piézoélectrique 162. Dans cette forme de réalisation à haute précision, le champ magnétique nécessaire au dédoublement des courbes de dispersion par effet Zeeman est obtenu à l'aide d'enroulements disposés autour du passage qui contient le milieu d'émission lumineuse stimulée Des alésages sont forés dans le bloc de gy- roscope 102 pour constituer des passages 200, 210, 220 et 230 pour les enroulements Les enroulements 202 et 212 sont dispo- sés d'un côté de la cathode 22 tandis que les enroulements 222 et 232 sont disposés de l'autre côté de la cathode 22 a- fin d'établir un dédoublement par effet Zeeman sur toute l'é- tendue de la partie active du trajet gyroscopique Il est fait appel à quatre groupes d'enroulements afin d'apporter au gaz d'émission laser un champ magnétique plus uniforme, mais toute autre disposition propre à fournir une composante longitudi- nale du champ magnétique au gaz d'émission laser peut être uti- lisée Les enroulements 202, 212, 222 et 232 sont disposés au- tour du passage 108 De préférence, les enroulements sont com- mandés tous les quatre par une même source propre à fournir un courant d'une intensité et d'une polarité telles qu'il y ait génération dans les passages d'un champ magnétique pour la création du dédoublement des courbes de dispersion égal en grandeur au dédoublement de fréquence de l'écart Faraday créé par le rotateur à effet Faraday 156 et dans la direction qui supprime la sensibilité des ondes au milieu de gain. Il est préférable de réguler l'intensité de champ magné- tique qui est créée pour le dédoublement Zeeman en liaison avec la grandeur de l'écart Faraday fourni par le rotateur à effet Faraday A cet effet, les sorties des diodes 145 et 146 sont reliées à la régulation de dispersion 300 La régulation de dispersion 300 comporte des circuits électroniques classi- ques propres à permettre de former un signal représentant la moyenne des deux différences de fréquence et elle mesure donc l'écart Faraday même sous rotation D'autres circuits de la régulation de dispersion 300 fournissent un courant aux enrou- lements 202, 212, 222 et 232 en fonction de ce signal d'écart Faraday afin de créer et de maintenir dans le passage 108 un champ magnétique propre à dédoubler la courbe de dispersion d'une quantité égale au dédoublement de-fréquence obtenu par l'écart Faraday Le champ magnétique nécessaire pour la compen- sation de dispersion est donné par H=écart Faraday/2 g Ph - cart Faraday en Hz)/( 3,64 xl O) oersteds, et l'intensité élec- trique nécessaire pour le créer dépend proportionnellement du nombre de spires des enroulements, comme bien connu en soi. Il s'avère que le rotateur à effet Faraday paramagnéti- que de la présente forme de réalisation fournit un écart Fa- raday ayant une caractéristique qui est inversement propor- * tionnelle à la température Sous l'action de la régulation de dispersion 300, le champ magnétique pour le dédoublement Zeeman est généré en sorte qu'il suive l'écart Faraday mesuré, et la compensation de dispersion est rendue de ce fait indé- pendante de la dépendance de l'écart Faraday vis-à-vis de la température La régulation 300 génère un courant dont l'am- plitude est commandée en fonction d'un signal correspondant à l'écart Faraday mesuré, par exemple la moyenne des fréquen- ces des signaux provenant des photo-détecteurs 145 et 146, par la médiation de certaines constantes de proportionnalité te- nant compte à la fois de la relation du champ magnétique, dont la polarité dépend du sens de bobinage des enroulements, vis- à-vis de l'écart Faraday, et du nombre de spires des enroule- ments Une description plus détaillée de l'ensemble électroni- que de régulation d'écart 300 est superflue, vu que la con- ception de ce genre de circuits de régulation est bien connue en soi. D'autres modifications pouvant être apportées aux for- mes de réalisation décrites seront évidentes à l'homme de l'art sans sortir pour autant du cadre de l'invention Par exemple, bien que la description qui précède fasse état d'une technique de création d'écart particulière faisant appel à un trajet non plan et à un rotateur à effet Faraday mince, les dispositions de base de la présente invention sont égale- ment applicables à n'importe quelle technique de création d'é- cart convenable susceptible d'être utilisée De plus, bien que l'on ait décrit un fonctionnement sur six fréquences, l'in- vention ne se limite pas à celui-ci, et plus de six fréquences ont aussi été utilisées En conséquence, il doit être entendu que l'invention n'est limitée que par la portée des revendica- tions ci-annexées. R E V E N D I C A T I O N S 1 Dispositif gyroscopique, caractérisé par la combi- naison de moyens ( 102) propres à constituer un résonateur en anneau présentant une gamme spectrale libre prédéterminée pour la propagation d'ondes d'énergie électromagnétique se propageant en sens contraires; et de moyens ( 32, 42) compre- nant un milieu de gain, propres à établir un gain net dans une portion au moins de la cavité sur une gamme de fréquence qui est plus large que ladite gamme spectrale libre. 2 Dispositif gyroscopique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens ( 300) propres à compenser l'effet exercé sur lesdites ondes en pro- pagation par la dispersion de fréquence créée par le milieu de gain. 3 Dispositif gyroscopique, caractérisé par la combi- naison de moyens ( 102) propres à établir un trajet résonnant ayant une multiplicité de modes de résonance d'énergie élec- tromagnétique longitudinaux présentant des indices de mode transversaux prédéterminés et étant décalés en fréquence les uns des autres d'un écart de fréquence prédéterminé; d'un milieu de gain disposé dans ledit résonateur; de moyens pro- pres à supprimer les modes à indices autres que lesdits indi- ces transversaux prédéterminés; et de moyens ( 32, 42) pro- pres à conférer un gain net auxdits modes se propageant dans ledit résonateur sur toute l'étendue d'une gamme de fréquence plus large que ledit écart de fréquence. 4 Dispositif gyroscopique selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens ( 300) propres à compenser la dispersion de fréquence créée par le milieu de gain sur lesdites ondes en propagation. Gyroscope à laser caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens ( 102) de résonance pour la propagation d'ondes élec- tromagnétiques se propageant en sens contraires n'entretenant qu'un ensemble de modes résonnants longitudinaux présentant des indices de mode transversaux semblables; des moyens ( 32,42) propres à fournir un gain net auxdites ondes se propageant en sens contraires dans une gamme de fréquence plus large que l'écart de fréquence entre deux modes adjacents d'entre les- dits modes longitudinaux, lesdits deux modes longitudinaux ad- jacents ayant des indices de mode longitudinaux différents mais consécutifs; et des moyens ( 300) propres à compenser la dispersion de fréquence exercée sur lesdites ondes en propa- gation par ledit milieu de gain. 6 Dispositif gyroscopique, caractérisé par la combinai- son d'un résonateur en anneau ( 102); de moyens propres à assu- rer la propagation exclusive dans ledit résonateur de modes longitudinaux d'énergie électromagnétique présentant une com- binaison prédéterminée dtindices de mode transversaux, lesdits modes ayant des composantes se propageant en sens contraires et de moyens ( 32, 42) propres à conférer un gain net auxdites composantes sur toute l'étendue d'une gamme de fréquence plus large que l'écart séparant deux modes adjacents d'entre lesdits modes longitudinaux, lesdits deux modes longitudinaux ayant des indices de mode longitudinaux différents mais consécutifs. 7 Dispositif gyroscopique selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens ( 300) pro- pres à compenser la dispersion de fréquence due au gain s'exer- çant sur lesdits modes. 8 Dispositif gyroscopique, caractérisé par la combi- naison d'un résonateur en anneau ( 102) apte à n'entretenir que des modes longitudinaux d'énergie électromagnétique présentant des indices de mode longitudinaux successifs et des indices de mode transversaux communs, les modes adjacents d'entre lesdits ices longitudinaux étant séparés par un intervalle de fréquen- ce prédéterminé, chaque mode comportant des composantes se pro- pageant en sens contraires pour chacun de deux sens de polari- sation orthogonaux; d'un milieu de gain disposé dans une por- tion au moins dudit résonateur; de moyens propres à établir une scission de fréquence entre lesdites composantes à sens de polarisation orthogonal; de moyens propres à établir une scis- sion de fréquence entre lesdites composantes se propageant en sens contraires pour chaque sens de polarisation; et de moyens ( 32, 42) comprenant ledit milieu de gain, propres à conférer un gain net à des composantes de mode en propagation dans une gamme de fréquence plus large que la gamme définie par la somme dudit intervalle de fréquence et de la scission de fréquence entre lesdites composantes se propageant en sens contraires, ledit gain net ayant une valeur suffisante pour permettre une synchronisation de la différence de fréquence entre une première paire de composantes se propageant en sens contraires d'un premier mode longitudinal sur la différence de fréquence entre une seconde paire de composantes se propa- geant en sens contraires de polarisation semblable d'un second mode longitudinal adjacent lorsque l'une et l'autre desdites secondes composantes se propageant en sens contraires commen- cent à résonner. 9 Dispositif gyroscopique selon la revendication 8, ca- ractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens ( 300) pro- pres à compenser la dispersion de fréquence créée par ledit milieu de gain. Dispositif gyroscopique selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens ( 300) de compensation de dispersion comprennent des moyens propres à scinder ledit mi- lieu de gain en deux courbes de gain équivalentes en fonction de la fréquence, la valeur de la scission de fréquence entre lesdites deux courbes de gain équivalentes étant égale à la scission de fréquence entre lesdites composantes se propageant en sens contraires. 11 Dispositif gyroscopique, caractérisé par la combi- naison de moyens ( 102) propres à constituer un résonateur en anneau pour la propagation d'ondes d'énergie électromagnétique et adaptée à entretenir exclusivement des modes longitudinaux à combinaison prédéterminée d'indices de mode transversaux, lesdits modes longitudinaux étant séparés par un intervalle de fréquence prédéterminé; de moyens propres à scinder chacun desdits modes en quatre composantes présentant des fréquences différentes, lesdites composantes étant réparties en deux pai- res orthogonalement polarisées, chaque paire ayant deux compo- santes se propageant en sens contraires; et de moyens ( 32, 42) comprenant un milieu de gain présentant un gain composite pro- pre à conférer un gain net auxdites composantes en propaga- tiln sur toute l'étendue d'une gamme de fréquence plus large que la somme dudit intervalle de fréquence et de la différence de fréquence desdites composantes se propageant en sens con- traires, ledit gain étant suffisant pour assurer une synchroni- sation de la différence de fréquence de n'importe quelles pai- res de composantes résonnantes semblablement polarisées de modes différents. 12 Dispositif gyroscopique selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits moyens de scission comprennent des moyens propres à conférer auxdites ondes un déphasage dé- pendant de la polarisation, et des moyens propres à conférer auxdites ondes un déphasage dépendant du sens de propagation. 13 Dispositif gyroscopique selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens ( 300) propres à compenser la dispersion de fréquence due au milieu de gain exercée sur lesdites composantes se propageant en sens contraires pour chacune desdites paires de composantes. 14 Dispositif gyroscopique selon la revendication 13, caractérisé en ce que lesdits moyens ( 300) de compensation de dispersion sont adaptés à fournir audit milieu de gain un champ magnétique propre à scinder les caractéristiques de fré- quence dudit gain composite en deux composantes séparées par une fréquence égale à la scission de fréquence entre chacune de deux composantes se propageant en sens contraires adjacentes. Dispositif gyroscopique selon la revendication 14, caractérisé en ce que lesdits moyens ( 200, 210, 220, 230) de création de champ magnétique font varier le champ magnétique en fonction de la scission de fréquence moyenne entre lesdites composantes se propageant en sens contraires. 16 Gyroscope à laser, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens ( 102) propres à constituer un trajet de résonance en anneau pour la propagation exclusive de modes longitudinaux d'énergie électromagnétique à indices de mode longitudinaux successifs et à indices de mode transversaux prédéterminés, lesdits modes longitudinaux étant séparés par un intervalle de fréquence prédéterminé-entre modes longitudinaux adjacents; un milieu de gain disposé dans une portion au moins dudit tra- jet; des moyens propres à scinder chacun desdits modes longi- dutinaux en quatre composantes de mode individuelles polari- sées circulairement qui présentent chacune une fréquence dift fêrente et sont groupées en deux paires polarisées orthogona- lement, chaque paire comportant deux composantes à sens de propagation contraires et à sens de polarisation circulaire semblable; et des moyens propres à fournir un gain net aux modes en propagation sur toute l'étendue d'une gamme de fré- quence plus large que ledit intervalle de fréquence entre mo- des longitudinaux adjacents et comportant au moins six compo- santes de mode, quatre desdites composantes de mode provenant de l'un premier desdits modes longitudinaux et les deux autres d'entre lesdites composantes de mode provenant d'un second rmo- de longitudinal adjacente 17 Gyroscope à laser selon la revendication 16, carac- térisé en ce qu'il comprend en outre des moyens ( 300) propres à compenser la dispersion de fréquence due au milieu de gain pour chacune desdites paires de composantes de mode. 18 Gyroscope à laser, caractérisé en ce qu'il comprend: un résonateur en anneau ( 102) propre à propager une multipli- cité de modes d'énergie électromagnétique TE Mqmn, o q est l'indice de mode longitudinal et est un entier successivement différent pour chacun des modes de ladite multiplicité de mo- des, et o m et N sont les indices de mode transversaux et sont constants pour chacun des modes de ladite multiplicité de modes; des moyens propres à séparer chacun des modes de ladite multiplicité de modes en quatre composantes de mode polarisées circulairement qui présentent des fréquences différentes et sont groupées en deux paires orthogonalement polarisées, cha- que paire comprenant deux composantes de mode semblablement polarisées circulant dans le résonateur en anneau en sens con- traires; des moyens ( 32, 42), comprenant un milieu de gain, propres à créer un gain suffisant pour entretenir au moins six composantes adjacentes d'entre lesdites composantes de mode, quatre desdites six composantes de mode constituant les qua- tre composantes de mode séparées de l'un premier, TE Mq n des modes de ladite multiplicité de modes, et les deux autres représentant deux des quatre composantes de mode séparées d'un second mode adjacent, TEM 1 +l) mn' de ladite multiplicité de modes; des moyens propres à fournir un signal de sortie qui varie en fonction de la vitesse de rotation dudit résona- teur en anneau, comprenant: des moyens propres à fournir un premier signal de différence de fréquence correspondant à la différence de fréquence entre des composantes de mode se pro- pageant en sens contraires et présentant un premier sens de circularité de polarisation, des moyens propres à fournir un second signal de différence de fréquence correspondant à la différence de fréquence entre celles desdites composantes de mode se propageant en sens contraire qui présentent un second sens de circularité de polarisation orthogonal audit premier, et des moyens propres à fournir à partir dudit premier et du- dit second signaux de différence de fréquence un signal dont la fréquence est liée à la différence de fréquence entre ledit premier et ledit second signaux de différence de fréquence. 19 Gyroscope à laser selon la revendication 18, carac- térisé en ce qu'il comprend en outre des moyens propres à éga- liser l'indice de réfraction agissant sur les deux composantes de mode se propageant en sens contraires de chacune desdites paires, lesdits moyens d'égalisation comprenant des moyens ( 200, 210, 220, 230) propres à créer dans ledit milieu de gain une composante de champ magnétique longitudinale. 20 Gyroscope à laser selon la revendication 19, caracté- risé en ce que lesdits moyens d'égalisation-fournissent audit milieu de gain un champ magnétique qui varie en fonction de la différence de fréquence entre lesdites composantes de mode en propagation. 21 Gyroscope à laser selon la revendication 19, carac- térisé en ce qu'il comprend en outre des moyens ( 320) propres à réguler le chemin optique dudit résonateur. 22 Gyroscope à laser selon la revendication 18, carac- térisé en ce que lesdits moyens ( 32, 42) de création de gain fournissent un gain suffisant pour synchroniser les différen- ces de fréquence entre les composantes de mode se propageant en sens contraires pour toutes les paires à polarisation-sem- blable. 23 Dispositif gyroscopique, caractérisé par la combi- naison de moyens à résonateur ( 102) en anneau propres à entre- tenir une multiplicité de modes résonnants séparés en fréquence de (c/A O >) Aétant la longueur d'onde associée au mode réson- nant fondamental dans lesdits moyens à résonateur et c la vi- tesse de la lumière; et, dans lesdits moyens à résonateur, de moyens de gain propres à fournir du gain sur une largeur de bande supérieure à (c A 0). 24 Procédé d'exploitation d'un résonateur, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à créer un tra- jet de résonance en anneau pour la propagation exclusive de modes longitudinaux d'énergie électromagnétique à indices transversaux prédéterminés; à introduire de l'énergie électro- magnétique dans ledit résonateur pour la propagation desdits modes; et à conférer un gain net auxdits modes sur toute l'é- tendue d'une gamme de fréquence prédéterminée, ladite gamme étant plus large que l'intervalle de fréquence entre représen- tants adjacents desdits modes longitudinaux. _ Procédé d'exploitation d'un gyroscope à laser en anneau, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations con- sistant à conférer un gain net à des ondes électromagnétiques se propageant dans un résonateur en anneau sur toute l'étendue d'une gamme de fréquence plus large que ltintervalle de fré- quence séparant deux indices de mode longitudinaux adjacents; et à produire un signal de sortie en fonction de la différen- ce de fréquence entre au moins deux ondes se propageant en sens contraires. 26 Procédé d'exploitation d'un résonateur optique, ca- ractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à limiter la propagation d'énergie électromagnétique à des modes résonnants longitudinaux à indices de mode transversaux pré- déterminés comportant des composantes se propageant eni sens contraires; et à conférer un gain net auxdites ondes sur tou- te l'étendue d'une gamme de fréquence plus large que l'inter- valle de fréquence séparant deux desdits modes longitudinaux adjacents. 27 Procédé selon la revendication,16, caractérisé en ce qu'il comprend en outre ltopération de compensation de la dispersion de fréquence due au gain s'exerçant sur lesdites ondes. 28 Procédé d'exploitation d'un résonateur, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant a creer un ré- sonateur en anneau pour la propagation exclusive de modes lon- gitudinaux d'énergie électromagnétique à indices de mode trans- versaux constants; à supprimer la quadruple dégénérescence de fréquence de chacun desdits modes en aboutissant à quatre composantes de mode de fréquence différente groupées en deux paires de composantes de mode orthogonalement polarisées, cha- que paire comportant des composantes de mode se propageant en sens contraires; et à conférer un gain net auxdits modes sur toute l'étendue d'une gamme prédéterminée, ladite gamme étant suffisante pour entretenir en supplément aux composantes d'un premier mode au moins une paire de composantes d'un mode adjacent lorsque lesdites composantes de mode pénètrent par dérive dans ladite gamme prédéterminée; ledit gain net étant suffisant pour permettre un calage de fréquence du signal de différence de l'une des-paires de composantes d'un premier mode sur le signal de différence d'une paire de composantes de po- larisation semblable d'un mode adjacent. 29 Procédé d'exploitation d'un gyroscope à laser en anneau, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations con- sistant à créer un résonateur pour la propagation exclusive de modes longitudinaux d'énergie électromagnétique comportant des indices de mode transversaux prédéterminés et constants, à scinder chaque mode en quatre composantes de base présentant des fréquences différentes et formant deux paires de composan- tes se propageant en sens contraires, les deux paires étant à. polarisation orthogonale; à établir un gain net pour une gam- me de fréquence suffisante pour entretenir les deux paires de composantes d'un premier mode et une paire de composantes d'un mode adjacent; ledit gain net étant suffisant pour caler en fréquence la différence de fréquence entre composantes de l'u- ne des paires de composantes d'un premier mode sur la diffé- rence de fréquence entre composantes de l'une, semblablement polarisées, des paires de composantes d'un second mode adja- cent au premier lorsque ces dernières composantes commencent à résonner. Procédé selon la revendication 27, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'opération de compensation de la dépendance de l'indice de réfraction vis-à-vis de la fréquence au sein dudit résonateur. 31 Procédé selon la revendication 29, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'opération de régulation de la longueur de trajet optique dudit résonateur.