固态环形激光陀螺仪的腔增强型光学泵浦制造技术

本发明专利技术题为“固态环形激光陀螺仪的腔增强型光学泵浦”。本公开提供了一种环形激光陀螺仪。光源被配置为产生第一波长的光。多个主腔反射镜被配置为使第二波长的光围绕主腔按路线到读出设备。多个主腔反射镜中的一个主腔反射镜包括增益介质。泵浦反射镜和包括增益介质的一个主腔反射镜被定位和配置为在泵浦腔中通过增益介质来回反射第一波长的光，其中第一波长的光激励增益介质产生第二波长的光，该第二波长的光围绕主腔反射到读出设备。

【技术实现步骤摘要】
固态环形激光陀螺仪的腔增强型光学泵浦
技术介绍
环形激光陀螺仪(RLG)在惯性导航领域中被用于测量角运动或旋转。传统上，RLG利用低压氦-氖气体放电作为有源增益介质。尽管现有的氦-氖气体放电RLG在惯性导航和其他测量领域中表现良好，但是这些氦-氖气体放电RLG可能使用寿命有限且制造昂贵。利用固态增益介质代替氦-氖气体混合物的RLG目前被视为可行的选择。从制造的角度来看，固态增益介质RLG在劳动力和制造成本方面可以提供优于氦-氖气体放电RLG的显著节省。而且，这种固态增益介质RLG在增加寿命方面可以提供优于氦-氖气体放电RLG的技术优势。用于固态RLG的腔增益的固态增益介质的示例为掺钕二氧化硅(掺NdSiO2)层。这种掺Nd二氧化硅层可以沉积到顶层上或者可以结合到RLG腔中的高反射多层电介质镜的层中。
技术实现思路
以下
技术实现思路
是以举例的方式而不是限制的方式作出的。提供
技术实现思路
的目的仅仅是有助于读者理解所述主题的一些方面。实施方案提供了一种以高效率、有效且紧凑的配置实现泵浦腔的RLG。在一个实施方案中，提供了一种环形激光陀螺仪，该环形激光陀螺仪包括光源、多个主腔反射镜，以及泵浦反射镜。光源被配置为产生第一波长的光。多个主腔反射镜被配置为使第二波长的光围绕主腔按路线到读出设备。多个主腔反射镜中的一个主腔反射镜包括增益介质。泵浦反射镜和包括增益介质的一个主腔反射镜被定位和配置为在泵浦腔中通过增益介质来回反射第一波长的光，其中第一波长的光激励增益介质产生第二波长的光，该第二波长的光围绕主腔反射到读出设备。在另一示例性实施方案中，提供了一种增强型光学固态光学泵浦系统。该系统包括光源、多个主腔反射镜，以及泵浦反射镜。光源被配置为产生第一波长的光。多个主腔反射镜被配置为使第二波长的光按路线通过主腔。多个反射镜中的一个主腔反射镜包括增益介质、第一部分和第二部分。第一部分被配置为反射第一波长的光。第二部分被配置为反射第二波长的光。泵浦反射镜和包括增益介质的一个主腔反射镜被定位和配置为在泵浦腔中来回反射第一波长的光，其中第一波长的光激励增益介质产生第二波长的光，该第二波长的光按路线通过主腔。在又另一实施方案中，提供了一种操作激光环形陀螺仪的方法。该方法包括：将第一波长的光引导至包括泵浦反射镜和第一主反射镜的泵浦腔中，其中泵浦反射镜和第一主反射镜被配置和定位为来回反射第一波长的光；利用第一波长的光激励与第一主反射镜相关联的增益介质以产生第二波长的光；利用至少第一主反射镜沿相反方向围绕主腔引导所产生的第二波长的光；读取第二波长的光中穿过主腔中的测量反射镜的至少部分；以及基于第二波长的光的读数来确定旋转。附图说明当根据具体实施方式和如下附图考虑时，实施方案可以更容易地理解并且实施方案的进一步的优点和用途将更为显而易见，在附图中：图1是根据一个示例性实施方案的环形激光陀螺仪的图示；图2是根据一个示例性实施方案的环形激光陀螺仪形成流程图；以及图3是根据一个示例性实施方案的环形激光陀螺仪操作流程图。根据惯例，各种所述的特征未按比例绘制，而是为了强调与所述主题相关的特定特征而绘制的。参考符号在所有附图和正文中表示类似的元件。具体实施方式在下面的具体实施方式中，参照了附图，这些附图构成具体实施方式的一部分，并且在这些附图中，以说明的方式示出了可实施本专利技术的具体实施方案。对这些实施方案进行了充分详细地描述，以使本领域技术人员能够实施这些各种实施方案，并且应当理解，可以利用其他实施方案并且可以在不脱离本专利技术的实质和范围的情况下进行变化。因此，以下具体实施方式不是限制性的，并且本专利技术的范围仅由权利要求书以及其等同物限定。实施方案提供了一种具有增强型光学泵浦的激光组件，其包括部分地以用于主腔的反射镜形成的泵浦腔。因此，实施方案包括主腔和泵浦腔。进一步地，实施方案采用沉积在被用于形成泵浦腔的共用反射镜上的增益介质薄层。在至少一个实施方案中，泵浦腔位于主腔的轮廓内以减小系统的总体尺寸。如果泵浦腔(或增益腔)处于谐振，则泵浦腔在增益介质处产生的腔内功率远大于所实现的原始泵浦激光功率。图1示出了一个实施方案的环形激光陀螺仪(RLG)100的示例。陀螺仪100是一种包括泵浦腔的固态环形激光陀螺仪，该泵浦腔使第一波长λ1的光穿过增益介质以激励增益介质中的原子进入激发态，从而产生穿过主腔的第二波长λ2的光。图1的RLG100包括三个主腔反射镜110-1、110-2和110-3，它们在闭环通路中围绕主腔150反射第二波长λ2的光。在这种示例中，闭合通路被示出为基本上为三角形，其中主腔反射镜110-1、110-2和110-3定位在相应的拐角处。这种配置为非限制性示例。在其他示例中，其他形状的闭合通路可以以引导光通过主(或主要)腔所需的任何数量的反射镜形成。在一个实施方案中，主腔反射镜110-1、110-2和110-3是被定位成将具有第二波长λ2的光反射到第三反射镜110-3(测量反射镜)的高反射多层反射镜，其中反向传播的第二波长λ'2和λ”2的光中穿过测量反射镜110-3的至少部分由读出设备140读取。如下所讨论的，在RLG实施方案中，第二波长λ2的光围绕主腔150经由反射镜110-1至110-3沿相反方向被反射。读出设备140可以包括一个或多个光电探测器，该一个或多个光电探测器通过反射镜110-3与主腔的闭环通路光学连通。读出设备140通信地耦接到处理单元130，该处理单元处理信号以测量角运动或旋转。在实施方案中，泵浦腔125以及与诸如主腔反射镜110-1的反射镜结合的增益介质128被用于创建RLG100。光源120(在一些实施方案中可以为激光源)产生第一波长λ1的光。在一个实施方案中，第四反射镜118(泵浦反射镜)部分地反射以允许第一波长λ1的光穿过第四反射镜118(泵浦反射镜)进入泵浦腔125中。在这种实施方案中，泵浦腔125被设置为具有通路控制的“谐振腔”。在另一实施方案中，光源120被定位为利用反射镜110-1的涂层111a将处于偏轴取向的第一波长λ1的光提供到第四反射镜118上，从而将第一波长λ1的光从光源120反射到反射镜118以确保多次通过。进一步地，在另一实施方案中，至少一个涂层中的孔或穿过第四反射镜118的孔提供将第一波长λ1的光发射到泵浦腔125中的路径。在这种实施方案中，泵浦腔125位于包括共用反射镜110-1的主腔150的内边界内。泵浦腔125和第四反射镜118以及激光源120与主腔150的内边界的定位允许RLG100具有紧凑的总体尺寸。此外，使用主腔反射镜110-1减少了RLG100利用泵浦腔125所需的反射镜的数量。增益介质128包括稀土掺杂增益介质。在一个示例性实施方案中，增益介质128为数波长厚。在其他实施方案中，层可以更厚。在一个实施方案中，增益介质可以以稀土掺杂的玻璃状材料的薄无定形膜形成。进一步地，增益介质128层可以包括具有期望属性的多个增益介质128层或子层。在一些实施方案中，增益介质128经由沉积形成在反射镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环形激光陀螺仪(100)，包括：/n光产生源(120)，所述光产生源被配置为产生第一波长的光；/n多个主腔反射镜(110)，所述多个主腔反射镜被配置为使第二波长的光围绕主腔(150)按路线到读出设备(140)，所述多个主腔反射镜(110)中的一个主腔反射镜(110-1)包括增益介质(128)；以及/n泵浦反射镜(118)，所述泵浦反射镜(118)和包括所述增益介质(128)的所述一个主腔反射镜(110-1)被定位和配置为在泵浦腔(125)中通过所述增益介质(128)来回反射所述第一波长的光，其中所述第一波长的光激励所述增益介质(128)产生所述第二波长的光，所述第二波长的光围绕所述主腔(150)反射到所述读出设备(140)。/n

【技术特征摘要】
20190618 US 16/444,0381.一种环形激光陀螺仪(100)，包括：
光产生源(120)，所述光产生源被配置为产生第一波长的光；
多个主腔反射镜(110)，所述多个主腔反射镜被配置为使第二波长的光围绕主腔(150)按路线到读出设备(140)，所述多个主腔反射镜(110)中的一个主腔反射镜(110-1)包括增益介质(128)；以及
泵浦反射镜(118)，所述泵浦反射镜(118)和包括所述增益介质(128)的所述一个主腔反射镜(110-1)被定位和配置为在泵浦腔(125)中通过所述增益介质(128)来回反射所述第一波长的光，其中所述第一波长的光激励所述增益介质(128)产生所述第二波长的光，所述第二波长的光围绕所述主腔(150)反射到所述读出设备(140)。


2.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：伯纳德·弗里茨，艾伦·布鲁斯·塔弛贝里，特里萨·马尔塔，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US