專利名稱：激光陀螺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光技術(shù)，尤其是涉及激光陀螺。
背景技術(shù)：
自上世紀(jì)60年代以來，激光陀螺已經(jīng)在國防和民用領(lǐng)域發(fā)揮了巨大作用，它是迄今為止在慣性技術(shù)領(lǐng)域唯一真正獲得實際應(yīng)用的非機(jī)電式的高精度慣性敏感儀表。相比于常規(guī)機(jī)電陀螺，激光陀螺具有可靠性高、壽命長、精度高成本低等特點(diǎn)。目前，世界各國空軍都把激光陀螺作為空軍系統(tǒng)用于定位導(dǎo)航的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，而各種大中型民航客機(jī)上也都裝備了激光陀螺慣性基準(zhǔn)系統(tǒng)，同時激光設(shè)備已開始向艦船和陸地設(shè)備上發(fā)展。目前激光陀螺都是以薩格納克(Sagnac)效應(yīng)為基本原理，即在任意幾何形狀的環(huán)形腔中，從某一觀察點(diǎn)出發(fā)的一對激光光束沿相反方向運(yùn)行一周后回到該點(diǎn)時，此時這對光束的相位差或光程差的大小和閉合光路的轉(zhuǎn)動速率成正比。激光陀螺通過測量激光光束在環(huán)形腔中沿順時針(CW)方向旋轉(zhuǎn)與沿逆時針(CCW)方向旋轉(zhuǎn)時的頻率差來確定其旋轉(zhuǎn)角速度。具體公式為:
權(quán)利要求
1.一種激光陀螺，其特征在于，激光陀螺包括激光裝置、偏振分光棱鏡、陀螺腔體，拍頻測量裝置，陀螺腔體包括第一至第六側(cè)表面，其中: 激光裝置，用于向偏振分光棱鏡提供激光光束； 偏振分光棱鏡，用于在接收到激光裝置提供的激光光束后，將通過反射形成的第一光束發(fā)送給陀螺腔體的第一側(cè)表面，將通過透射形成的第二光束發(fā)送給陀螺腔體的第四側(cè)表面； 其中第一光束通過第一側(cè)表面進(jìn)入陀螺腔體后到達(dá)第二側(cè)表面，第一光束被第二側(cè)表面全反射后到達(dá)第三側(cè)表面，第一光束被第三側(cè)表面全反射后回到第一側(cè)表面，并在第一側(cè)表面發(fā)生第一反射和第一透射，其中第一反射光束再次到達(dá)第二側(cè)表面并發(fā)生全反射，從而形成第一光束在第一至第三側(cè)表面之間逆時針旋轉(zhuǎn)的第一光路，第一透射光束到達(dá)拍頻測量裝置的第一輸入端； 第二光束通過第四側(cè)表面進(jìn)入陀螺腔體后到達(dá)第五側(cè)表面，第二光束被第五側(cè)表面全反射后到達(dá)第六側(cè)表面，第二光束被第六側(cè)表面全反射后回到第四側(cè)表面，并在第四側(cè)表面發(fā)生第二反射和第二透射，其中第二反射光束再次到達(dá)第五側(cè)表面并發(fā)生全反射，從而形成第二光束在第四至第六側(cè)表面之間順時針旋轉(zhuǎn)的第二光路，第二透射光束到達(dá)拍頻測量裝置的第二輸入端； 其中第一光路和第二光路不重疊； 拍頻測量裝置，利用第一輸入端接收到的第一透射光束和第二輸入端接收到的第二透射光束進(jìn)行拍頻處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光陀螺，其特征在于，陀螺腔體還包括在第二側(cè)表面、第三側(cè)表面、第四側(cè)表面和陀螺腔體頂面的相交處設(shè)置第七側(cè)表面，在第一側(cè)表面、第五側(cè)表面、第六側(cè)表面和陀螺腔體頂面的相交處設(shè)置第八側(cè)表面，其中: 在第一光路中，第一光束通過第一側(cè)表面進(jìn)入陀螺腔體后到達(dá)第二側(cè)表面，第一光束被第二側(cè)表面全反射后到達(dá)第七側(cè)表面，第一光束在第七側(cè)表面全反射后到達(dá)第三側(cè)表面，第一光束被第三側(cè)表面全反射后回到第一側(cè)表面； 在第二光路中，第二光束通過第四側(cè)表面進(jìn)入陀螺腔體后到達(dá)第五側(cè)表面，第二光束被第五側(cè)表面全反射后到達(dá)第八側(cè)表面，第二光束在第八側(cè)表面全反射后到達(dá)到達(dá)第六側(cè)表面，第二光束被第六側(cè)表面全反射后回到第四側(cè)表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光陀螺，其特征在于， 在第一光路中，第一光束從第二側(cè)表面到達(dá)第七側(cè)表面的第二路徑、以及第一光束從第七側(cè)表面到達(dá)第三側(cè)表面的第三路徑，位于由第一光束從第一側(cè)表面到達(dá)第二側(cè)表面的第一路徑和由第一光束從第三側(cè)表面到達(dá)第一側(cè)表面的第四路徑組成的平面之外； 在第二光路中，第二光束從第五側(cè)表面到達(dá)第八側(cè)表面的第六路徑、以及第二光束從第八側(cè)表面到達(dá)第六側(cè)表面的第七路徑，位于由第二光束從第四側(cè)表面到達(dá)第五側(cè)表面的第五路徑和由第二光束從第六側(cè)表面到達(dá)第四側(cè)表面的第八路徑組成的平面之外。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光陀螺，其特征在于， 第七側(cè)表面、第八側(cè)表面分別與陀螺腔體頂面形成的夾角小于90°。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光陀螺，其特征在于， 第七側(cè)表面、第八側(cè)表面分別與陀螺腔體頂面形成的夾角為45°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的激光陀螺，其特征在于，第一光束以45°入射到第一側(cè)表面中，第二光束以45°入射到第四側(cè)表面中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的激光陀螺，其特征在于，陀螺腔體采用的材料為激光增益介質(zhì)或石英晶體介質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光陀螺，其特征在于，陀螺腔體采用的材 料為固體激光激發(fā)介質(zhì)Nd:YAG晶體。
全文摘要
本發(fā)明公開一種激光陀螺，其中偏振分光棱鏡將第一光束發(fā)送給陀螺腔體的第一側(cè)表面，并在陀螺腔體的第一側(cè)表面至第三側(cè)表面之間形成逆時針旋轉(zhuǎn)的第一光路，從第一側(cè)表面透射出的第一透射光束到達(dá)拍頻測量裝置的第一輸入端。偏振分光棱鏡將第二光束發(fā)送給陀螺腔體的第四側(cè)表面，并在陀螺腔體的第四側(cè)表面至第六側(cè)表面之間形成順時針旋轉(zhuǎn)的第二光路，從第四側(cè)表面透射出的第二透射光束到達(dá)拍頻測量裝置的第二輸入端，拍頻測量裝置利用第一透射光束和第二透射光束進(jìn)行拍頻處理。其中第一光路和第二光路不重疊。由于陀螺腔體內(nèi)順時針旋轉(zhuǎn)的光束光路和逆時針旋轉(zhuǎn)的光束光路不重疊，從而避免了閉鎖效應(yīng)，提高了激光陀螺的精度。
文檔編號G01C19/64GK103245341SQ20121002264
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月2日
發(fā)明者臧二軍, 曹紅軍, 楊濤, 李燁, 林弋戈, 王少凱, 曹建平, 方占軍 申請人:中國計量科學(xué)研究院