МОНОБЛОЧНЫЙ РЕЗОНАТОР КОЛЬЦЕВОГО ЛАЗЕРА

Предлагаемое техническое решение относится к области лазерной техники, а именно к моноблочным резонаторам кольцевых лазеров и может быть использовано при создании лазерных гироскопов. Известны моноблочные резонаторы кольцевых лазеров в виде равностороннего или равнобедренного треугольников [1] если смотреть на проэкцию резонатора ортогональную оси чувствительности кольцевого лазера. Их достоинство - в минимальном число зеркал необходимых для образования кольцевого лазера.
Известны моноблочные резонаторы кольцевых лазеров в которых та же проэкция имеет в вид квадрата [2]. Их достоинство - в максимальной чувствительности соответствующих лазерных гироскопов к вращению. Известны моноблочные резонаторы кольцевых лазеров проэкция которых имеет вид прямоугольника [3]. Их основное достоинство - в возможности достижения максимального усиления активной среды и, следовательно, - срока службы. Это важно при производстве малогабаритных кольцевых лазеров.
Прототипом данного технического решения является резонатор кольцевого лазера содержащий несущий блок, выполненный в виде четырехугольной призмы, в несущем блоке выполнены каналы образующие оптический четырехугольник, точки пересечения любой пары оптических осей каналов лежат на ортогональных этим осям плоскостях граней призмы на которых установлены плоские и плоско-сферические зеркала, причем плоско-сферические зеркала размещены и герметично закрыты периферийной частью катода расположенного по оси главной диагонали [3].
Очевидным недостатком такого резонатора является малая площадь посадочных граней, необходимых для размещения и герметизации зеркал или пьезокорректоров методом оптический контакт, диаметр которых в несколько раз больше диаметра зеркал размещаемых под катодом. А именно минимальный диаметр этих зеркал определяет расстояние между длинными сторонами прямоугольного резонатора.
И если в трехосном моноблочном резонаторе [3] этот недостаток может быть устранен приемлемым методом, то при конструировании одноосных или двухосных лазерных гироскопов такое техническое решение отсутствует или сопряжено со значительными трудностями при разработке новой элементной базы.
Целью данного изобретения является использование технического решения по размещению сферических зеркал под катодом в трехосных кольцевых лазерах для [3] одноосных и двухосных конструкций кольцевых лазеров с возможностью использования уже разработанных и изготавливаемых пьезокорректоров и плоских зеркал, а также новых типоразмеров при их установке и герметизации путем увеличения соответствующих площадей оптических граней моноблочных призм кольцевых лазеров.
Технический результат от использования предлагаемого технического решения заключается в увеличении площади двух оптических граней для размещения на них и герметичного крепления пьезокорректора и плоского зеркала в одноосных и двухосных моноблочных призмах кольцевых лазерах прямоугольной конфигурации резонатора при максимально возможном по конструктивным причинам отношением длин их сторон.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что:
резонатор кольцевого лазера в форме равнобедренной трапеции вписан в четырехугольник с прямыми противоположными углами, острым углом равным 2β и тупым углом равным (180° - 2β), причем sin β равен отношению половины величины длинного основания равнобедренной трапеции к расстоянию от вершины острого угла многоугольника до точки пересечения длинного основания трапециидального резонатора с длинной стороной многоугольника равному сумме диаметра зеркала и расстояния между вершиной острого угла многоугольника до ближнего края зеркала.
Суть полезной модели поясняется следующим.
Очевидна возможность изготовления сферических зеркал с диаметром, например, 4 мм. и размещения их под периферийной полостью катода на близких вершинах оптического параллелограмма согласно [3] при расстоянии между вершинами 8 мм. Ясно что при этом диаметр и двух истальных зеркал (не под катодом) должен быть таким же, что конструктивно неприемлемо. Для увеличения площади на грани призмы необходимо уменьшить угол падения световых лучей на эту грань или уменьшить угол между осями каналов пересекающихся в месте установки внешних зеркал.
На фиг.1 изображена конфигурация ABCD исходной четырехугольной призмы и конфигурация резонатора GEFH в виде равнобедренной трапеции. Углы FCH и EAG прямые. Линии LG и LH биссектрисы углов EGH и FHG, ортогональные сторонам AD и CD исходного четырехугольника. Контур EFGH представляет собой траекторию световых волн в резонаторе кольцевого лазера. Буквами «а» и «б», соответственно, обозначены половина диаметра внешнего зеркала и технологическое расстояние от края этого зеркала до края грани. Видно значительное увеличение допустимого диаметра внешних зеркал при использовании предлагаемого технического решения при вполне приемлемых углах четырехугольника: два угла прямые, один 104 градуса, и один 76 градусов.
На фиг.2 показан разрез кольцевого лазера с резонатором соответствующим предлагаемому техническому решению, где:
I - катод, II, III, IV, V - оптические каналы резонатора,
VI - аноды, f, e сферические зеркала, g - пьезокорректор, h - плоское зеркало.
В предлагаемом техническом решении возможно использование зеркал - плоского и со свойствами пьезокорректора диаметром более 20 мм и их герметизации методом - оптический контакт или иным.
Источники информации
1. Патент Франции №87 00428,1987 г.
2. Патент Франции №79 24079,1979 г.
3. Патент РФ №117045, 2012 г.