【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高精度光学惯性导航陀螺仪，尤其是涉及一种棱反式双纵模四频工作激光陀螺仪。
技术介绍
1、双纵模四频工作激光陀螺仪依靠环形谐振腔内部振荡的两纵模，在转动效应作用下两纵模分裂产生的沿顺、逆时针方向传输的两对、四个频率间的非线性频率耦合效应，可以无偏频地检测出地球自转角速度的天向分量，实现自偏频状态，达到实时测量惯性体角速度的目的。由于不附加偏频技术，因此，自偏频激光陀螺不需要偏频所需的额外活动部件、无额外插入损耗元件、无附加磁场(区别于塞曼偏频、四频差动激光陀螺)，因此，这种陀螺的工作稳定性和理论精度优于目前已获得工程应用的传统激光陀螺仪。
2、进一步研究证明，自偏频激光陀螺要获得工程应用，实现稳定地双纵模自偏频激光陀螺功能输出，其关键机制是环形激光器同偏振态双纵模非对称频率位置的精确确定，关键技术是双纵模振荡环形激光器频率非对称状态下精确稳频控制技术。
3、旧的双纵模振荡环形激光器频率非对称状态下精确稳频控制技术，采取密封加热器控制环形腔毛细管内一段空气的折射率实现对纵模状态的伺服控制。但是，热传导过程存在弛豫效应，因此，热控制过程存在难以克服的迟滞和超调。此外，自偏频陀螺需要至少一块棱镜构成腔体，环形腔内部振荡的双纵模四频间在棱镜内部产生非线性耦合效应，已经证明弱模的频率推斥效应为陀螺提供稳定的偏频项，是陀螺自偏频现象产生的最主要原因。此外，陀螺自偏频状态依靠调整后的光强调谐曲线线型轮廓实现稳频，传统的高压激励方式导致气体激光器工作中出现严重的自发热效应，增益气体温度升高导致气体压力变化，从
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种棱反式双纵模四频工作激光陀螺仪，实现双纵模四频工作激光陀螺仪在自偏频状态下稳态化工作。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种棱反式双纵模四频工作激光陀螺仪,包括环形谐振腔腔体和外光阑，所述环形谐振腔腔体的下部两角处均设置有全反射棱镜，上部两角处均设置有反射镜，所述反射镜上设置有压电陶瓷伸缩结构，所述压电陶瓷伸缩结构控制所述反射镜的前后伸缩，实现激光器双纵模鉴频及稳频伺服控制，所述环形谐振腔腔体的内部设置有增益气体储气室，所述增益气体储气室内设置有吸气剂支撑架，所述环形谐振腔腔体上围绕所述增益气体储气室设置有毛细腔，下四分之一的所述毛细腔封堵在所述全反射棱镜之间，且与所述增益气体储气室连通，下四分之一的所述毛细腔的上下均刻蚀有电极槽，且所述电极槽内分别设置有激光泵浦上电极板和激光泵浦下电极板，且所述激光泵浦上电极板和所述激光泵浦下电极板通过导线连接有高频振荡器，实现he-ne气体激光器低电压射频泵浦激励，所述全反射棱镜的外侧设置有保护罩，保持所述全反射棱镜部分的干燥，避免水汽、污染。
3、优选的，所述全反射棱镜与所述反射镜共同组成闭合环形光路，其光学腔长为0.47m，根据环形激光器相邻纵模的频率间隔公式可知，该腔长适合产生双纵模非对称振荡状态，满足陀螺自偏频状态产生的要求，另外，该腔长产生的双纵模恰与激光器增益线型的函数轮廓相对应，激光器处于临界增益状态下，易于陀螺低损耗工作。
4、优选的，所述全反射棱镜的小直角面设置为曲率半径为8米的外凸球面，所述反射镜设置为曲率半径为6米的内凹球面，以造成环形激光器内振荡光束按照频率约650mhz范围的区别产生微米量级的分光距离，并且可以保持光路在-40℃～60℃环境温度内的稳定性。
5、优选的，所述闭合环形光路在所述反射镜一侧的移动量小于光路在所述全反射棱镜一侧的移动量，所述外光阑装配在移动量小的一侧。
6、优选的，所述外光阑呈四棱锥结构，且所述外光阑两侧对称分布有楔形间隙。
7、优选的，所述外光阑底面除所述楔形间隙设置为光胶面，按照超光滑表面要求加工处理。
8、因此，本专利技术采用上述结构的一种棱反式双纵模四频工作激光陀螺仪，采用全反射棱镜与反射镜结合的闭合环形光路结构，利用棱镜背向散射几乎为0的特点，减小激光陀螺的闭锁阈值，双纵模四频在全反射棱镜内部的非线性光学耦合效应，产生自偏频状态；以倏逝波为原理，设计了独特的外光阑结构及外光阑装配位置(光束随温度变化移动量最小的位置，装配时外光阑中心轴线垂直于子午面)和装配方法(通过光阑装配前后，激光器阈值电压的变化量检验装配结果)，实现了根据振荡光束650mhz范围频率差异的腔损耗精密控制，从而进一步对光强调谐曲线轮廓进行精细化调整，以适应陀螺在自偏频状态下稳定(频)工作的要求。两块全反射棱镜封闭he-ne增益气体，从而为射频激励技术的应用创造了条件；通过设置的反射镜，可以施用压电陶瓷控制的反射镜实现双纵模稳频伺服控制，避免了传统热稳频的弊端，使陀螺长时间稳定工作于自偏频状态下。
9、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
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1.一种棱反式双纵模四频工作激光陀螺仪，其特征在于：包括环形谐振腔腔体和外光阑，所述环形谐振腔腔体的下部两角处均设置有全反射棱镜，上部两角处均设置有反射镜，所述反射镜上设置有压电陶瓷伸缩结构，所述环形谐振腔腔体的内部设置有增益气体储气室，所述增益气体储气室内设置有吸气剂支撑架，所述环形谐振腔腔体上围绕所述增益气体储气室设置有毛细腔，下四分之一的所述毛细腔封堵在所述全反射棱镜之间，且与所述增益气体储气室连通，下四分之一的所述毛细腔的上下均刻蚀有电极槽，且所述电极槽内分别设置有激光泵浦上电极板和激光泵浦下电极板，且所述激光泵浦上电极板和所述激光泵浦下电极板通过导线连接有高频振荡器，所述全反射棱镜的外侧设置有保护罩。
2.根据权利要求1所述的棱反式双纵模四频工作激光陀螺仪，其特征在于：所述全反射棱镜与所述反射镜共同组成闭合环形光路，其光学腔长为0.47m。
3.根据权利要求1所述的棱反式双纵模四频工作激光陀螺仪，其特征在于：所述全反射棱镜的小直角面设置为曲率半径为8米的外凸球面，所述反射镜设置为曲率半径为6米的内凹球面。
4.根据权利要求2所述的棱反
5.根据权利要求1所述的棱反式双纵模四频工作激光陀螺仪，其特征在于：所述外光阑呈四棱锥结构，且所述外光阑两侧对称分布有楔形间隙。
6.根据权利要求5所述的棱反式双纵模四频工作激光陀螺仪，其特征在于：所述外光阑底面除所述楔形间隙设置为光胶面。
...【技术特征摘要】
1.一种棱反式双纵模四频工作激光陀螺仪，其特征在于：包括环形谐振腔腔体和外光阑，所述环形谐振腔腔体的下部两角处均设置有全反射棱镜，上部两角处均设置有反射镜，所述反射镜上设置有压电陶瓷伸缩结构，所述环形谐振腔腔体的内部设置有增益气体储气室，所述增益气体储气室内设置有吸气剂支撑架，所述环形谐振腔腔体上围绕所述增益气体储气室设置有毛细腔，下四分之一的所述毛细腔封堵在所述全反射棱镜之间，且与所述增益气体储气室连通，下四分之一的所述毛细腔的上下均刻蚀有电极槽，且所述电极槽内分别设置有激光泵浦上电极板和激光泵浦下电极板，且所述激光泵浦上电极板和所述激光泵浦下电极板通过导线连接有高频振荡器，所述全反射棱镜的外侧设置有保护罩。
2.根据权利要求1所述的棱反式双纵模四频工作激光陀螺仪，其特征在于：所述全...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘健宁，连天虹，罗宏琪，张国庆，杨乐瑶，赵茜，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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