[go: up one dir, main page]

RU2630531C1 - Method of compensating for thermal bending and deformation of laser gyroscope monoblock optical channels - Google Patents

Method of compensating for thermal bending and deformation of laser gyroscope monoblock optical channels Download PDF

Info

Publication number
RU2630531C1
RU2630531C1 RU2016113167A RU2016113167A RU2630531C1 RU 2630531 C1 RU2630531 C1 RU 2630531C1 RU 2016113167 A RU2016113167 A RU 2016113167A RU 2016113167 A RU2016113167 A RU 2016113167A RU 2630531 C1 RU2630531 C1 RU 2630531C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
monoblock
optical
polygonal
metal base
optical channels
Prior art date
Application number
RU2016113167A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Александрович Ус
Сергей Павлович Задорожний
Александр Александрович Авершин
Оксана Николаевна Склярова
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2016113167A priority Critical patent/RU2630531C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2630531C1 publication Critical patent/RU2630531C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/58Turn-sensitive devices without moving masses
    • G01C19/64Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
    • G01C19/66Ring laser gyrometers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: method of compensating for the thermal bending and deformation of polygonal laser gyroscope monoblock optical channels is based on the installation of an optically transparent monoblock, the operating mode of which is achieved using a micro-power semiconductor laser diode equipped with, at least, one Peltier element for the thermostabilization of the radiation regime of a laser diode located inside the optical circuit, formed by a set of optical laser gyroscope channels, on a metal base with functions on a cooling radiator. At the same time, in the amount of, at least, two to the optical channel, grooves of a given depth and geometry are created in the metal base, forming convex zones in the metallic base, which are in thermal contact with the bottom surface of the polygonal monoblock relative to the local heating source - the Peltier element and provide zone equalization of the temperature gradient in the working zones, which ensures compensation of the thermal imbalance of the optical channel working zones in the amount equal to the amount of the generated convex zones. The contour of the polygonal monoblock is covered by a groove of a given depth and geometry to exclude the general influence of the metal base on the temperature distribution in the convex zones and to provide the required temperature gradient in the compensation zone with respect to the local heating source.
EFFECT: compensation for thermal bending and deformation of the polygonal laser gyroscope monoblock optical channels and ensuring its operability at high and low ambient temperatures.
3 dwg

Description

Изобретение относится к области лазерной техники и может быть использовано при создании навигационных систем, в частности в бесплатформенных инерциальных навигационных системах.The invention relates to the field of laser technology and can be used to create navigation systems, in particular in strapdown inertial navigation systems.

Известно техническое решение, разработанное американской фирмой «Honeywell» (Горенштейн И.А., Шульман И.А. Инерциальные навигационные системы. Под редакцией канд. техн. наук И.А. Горенштейна - Москва: Машиностроение, 1970, стр. 161-230). Конструктивно система содержит корпус, аноды, зеркала с высокой отражательной способностью, цилиндрические каналы, катод, диафрагму, полупрозрачное зеркало, призму. Корпус прибора - монолитный многоугольный блок из плавленого кварца в виде двенадцатиугольника с неправильными сторонами, в котором просверлены цилиндрические каналы. Оси этих каналов лежат в одной плоскости и образуют равносторонний треугольник, в вершинах которого расположены зеркала.A technical solution is known, developed by the American company Honeywell (I. Gorenstein, I. A. Shulman. Inertial navigation systems. Edited by I. A. Gorenstein, Candidate of Technical Sciences - Moscow: Mechanical Engineering, 1970, pp. 161-230 ) Structurally, the system contains a housing, anodes, mirrors with high reflectivity, cylindrical channels, a cathode, a diaphragm, a translucent mirror, a prism. The body of the device is a monolithic polygonal block of fused quartz in the form of a twelveagon with irregular sides, in which cylindrical channels are drilled. The axes of these channels lie in the same plane and form an equilateral triangle, at the vertices of which there are mirrors.

Моноблок монтируется по всей плоскости на металлическое основание с функциями радиатора охлаждения для создания датчика угловых скоростей инерциальной навигационной системы. Для улучшения теплопроводности на поверхность радиатора в зоне сопряжения с моноблоком может наноситься теплопроводная паста.The monoblock is mounted across the entire plane on a metal base with the functions of a cooling radiator to create an angular velocity sensor for an inertial navigation system. To improve thermal conductivity, a heat-conducting paste can be applied to the surface of the radiator in the interface zone with the monoblock.

Недостаток. Так как корпус прибора выполнен в виде двенадцатиугольника с неправильными сторонами, возникает существенная температурная погрешность из-за неравномерного нагрева от источника излучения, заключающаяся в неравномерном изменении длин и диаметра оптических каналов, приводящих к изгибу и деформации оптических каналов. Это приводит к существенному сужению диапазона его работоспособности при высоких и низких температурах окружающей среды.Disadvantage. Since the casing of the device is made in the form of a hexagon with irregular sides, a significant temperature error arises due to uneven heating from the radiation source, which consists in an uneven change in the length and diameter of the optical channels, leading to bending and deformation of the optical channels. This leads to a significant narrowing of the range of its performance at high and low ambient temperatures.

Применение общего радиатора охлаждения по известной схеме не решает указанной проблемы.The use of a common cooling radiator according to a known scheme does not solve this problem.

Наиболее близким к заявляемому устройству является моноблочная конструкция лазерного гироскопа (Заявка на изобретение РФ №2014154547 от 31.12.2014, МПК: G01C 19/66, заявитель: ОАО «Научно-производственный комплекс «ЭЛАРА» имени Г.А. Ильенко» (г. Чебоксары), Российская Федерация (RU).Closest to the claimed device is a monoblock design of a laser gyroscope (Application for invention of the Russian Federation No. 2014154547 dated 12/31/2014, IPC: G01C 19/66, applicant: OAO ELARA Scientific and Production Complex named after G. Ilyenko (g. Cheboksary), Russian Federation (RU).

Сборочный чертеж моноблочного лазерного гироскопа приведен на фиг. 1. Здесь приняты следующие обозначения:An assembly drawing of a monoblock laser gyro is shown in FIG. 1. The following notation is accepted here:

1 - многоугольный моноблок в виде основания;1 - polygonal monoblock in the form of a base;

2 - оптические каналы;2 - optical channels;

3 - зеркало полного отражения лучистой энергии;3 - mirror full reflection of radiant energy;

4 - полупрозрачное зеркало в виде интерференционного4 - a translucent mirror in the form of an interference

преобразователя;converter;

5 - источник оптического излучения - полупроводниковый лазер;5 - a source of optical radiation - a semiconductor laser;

6 - внешний оптический резонатор;6 - external optical resonator;

7 - светоотражающее покрытие;7 - reflective coating;

8 - оптически прозрачное отверстие внешнего оптического резонатора;8 - optically transparent hole of the external optical resonator;

9 - продольный оптический канал внешнего оптического резонатора;9 is a longitudinal optical channel of an external optical resonator;

10 - термоэлектрический модуль с радиатором и элементом Пельтье;10 - thermoelectric module with a radiator and a Peltier element;

11 - геометрический центр оптического моноблока;11 is the geometric center of the optical monoblock;

12 - равносторонний правильный шестиугольник;12 - equilateral regular hexagon;

13 - торец шестиугольника моноблока;13 - end face of the monoblock hexagon;

14 - крепежный элемент;14 - a fixing element;

15 - втулка;15 - sleeve;

16 - прижимные элементы;16 - clamping elements;

17 - периферия моноблока;17 - the periphery of the monoblock;

18 - котировочное приспособление;18 - quotation device;

19 - втулка крепления моноблока к металлическому19 - sleeve for mounting a monoblock to a metal

основанию/радиатору. base / radiator.

Лазерный гироскоп содержит многоугольный оптически прозрачный моноблок 1 со сформированными оптическими каналами 2, схему оптической обвязки 3,4 для реализации эффекта Саньяка и съема информации об угловой скорости объекта 4, причем в качестве источника оптического излучения в конструкцию включен микромощный полупроводниковый лазерный диод 5. Конструктивно источник оптического излучения выполнен в виде термоэлектрического модуля 10, состоящего из внешнего радиатора и, по меньшей мере, одного элемента Пельтье, расположен в геометрическом центре оптического моноблока 1. Фактически, термоэлектрический модуль 10 является и источником нагрева моноблока, расположенным внутри оптического контура, образованного совокупностью оптических каналов 2 лазерного гироскопа. Такое конструктивное решение обеспечивает линейное температурное расширение от центра к периферии по всему объему моноблока, что исключает при малых температурных градиентах существенный изгиб и деформацию каналов моноблока и оптической обвязки: системы зеркал 3 и интерференционного преобразователя 4. В этом случае изменение внутреннего диаметра оптического канала не превышает 25-30% и не влияет на искажение оптических потоков, что обеспечивает нормальный режим оптического гироскопа.The laser gyroscope contains a polygonal optically transparent monoblock 1 with formed optical channels 2, an optical strapping circuit 3.4 for implementing the Sagnac effect and acquiring information about the angular velocity of object 4, and a micropowerful semiconductor laser diode 5 is included in the design as a source of radiation. Structurally, the source optical radiation is made in the form of a thermoelectric module 10, consisting of an external radiator and at least one Peltier element, located geometrically m in the center of the optical monoblock 1. In fact, the thermoelectric module 10 is also a monoblock heating source located inside the optical circuit formed by the set of optical channels 2 of the laser gyroscope. Such a constructive solution provides linear thermal expansion from the center to the periphery over the entire volume of the monoblock, which eliminates significant bending and deformation of the channels of the monoblock and optical strapping at small temperature gradients: a system of mirrors 3 and interference converter 4. In this case, the change in the internal diameter of the optical channel does not exceed 25-30% and does not affect the distortion of optical flows, which ensures the normal mode of the optical gyroscope.

В моноблоке предусмотрена возможность его монтажа с помощью втулок крепления 19 на металлическое основание 20 по всей плоскости с функциями общего радиатора охлаждения, входящего в состав датчика угловых скоростей инерциальной навигационной системы. Для улучшения теплопроводности на поверхность радиатора в зоне сопряжения с моноблоком может наноситься теплопроводная паста 21.The monoblock provides for the possibility of its installation using the mounting bushings 19 on a metal base 20 over the entire plane with the functions of a common cooling radiator, which is part of the angular velocity sensor of the inertial navigation system. To improve thermal conductivity, a heat-conducting paste 21 can be applied to the surface of the radiator in the interface zone with the monoblock.

Обобщенная схема моноблочного лазерного гироскопа с точки зрения распределения температурных полей в конструкции прототипа представлена на фиг. 2. Здесь моноблок 1 размещен на металлическом основании 20 с функциями радиатора охлаждения. Термоэлектрический модуль с радиатором и элементом Пельтье представлен как элемент 10. Для улучшения теплопроводности на поверхность радиатора в зоне сопряжения с моноблоком наносится теплопроводная паста 21. В силу того, что и материал моноблока 1 (органическое стекло) и материал основания 20 (металл) обладают линейными коэффициентами теплопроводности, то середины оптических каналов 2 и их концы от источника нагрева находятся на разном удалении, что приводит к появлению существенного температурного градиента при работе в широком диапазоне температур и негативным последствиям для оптических каналов.A generalized diagram of a monoblock laser gyro from the point of view of the distribution of temperature fields in the design of the prototype is presented in FIG. 2. Here, the monoblock 1 is placed on a metal base 20 with the functions of a cooling radiator. A thermoelectric module with a radiator and a Peltier element is presented as element 10. To improve thermal conductivity, a heat-conducting paste 21 is applied to the surface of the radiator in the interface with the monoblock. Due to the fact that both the material of monoblock 1 (organic glass) and the base material 20 (metal) have linear thermal conductivity, then the middle of the optical channels 2 and their ends from the heat source are at different distances, which leads to the appearance of a significant temperature gradient when operating in a wide range e temperatures and negative effects on optical channels.

Недостаток. При существенных температурных градиентах, которые проявляются при работе лазерного гироскопа в широком диапазоне температур, возникает существенная разность температур в середине и на краях оптических каналов оптического контура. Это приводит к тепловому изгибу и деформации оптических каналов, превышающих 30% и, как следствие, возникновение нарушения условий распространения оптических потоков, приводящего к появлению эффекта Саньяка за счет дополнительных переотражений в каждом оптическом канале.Disadvantage. With significant temperature gradients that occur when the laser gyro is operating in a wide temperature range, a significant temperature difference occurs in the middle and at the edges of the optical channels of the optical circuit. This leads to thermal bending and deformation of the optical channels in excess of 30% and, as a result, a violation of the propagation conditions of the optical flows, leading to the appearance of the Sagnac effect due to additional reflections in each optical channel.

Применение общего радиатора охлаждения по известной схеме не решает указанной проблемы.The use of a common cooling radiator according to a known scheme does not solve this problem.

Технический результат изобретения состоит в разработке способа компенсации теплового изгиба и деформации оптических каналов моноблока лазерного гироскопа и обеспечение его работоспособности при высоких и низких температурах окружающей среды.The technical result of the invention is to develop a method of compensating for thermal bending and deformation of the optical channels of a monoblock laser gyroscope and ensuring its operability at high and low ambient temperatures.

Технический результат достигается тем, что многоугольный моноблок лазерного гироскопа монтируется на металлическое основание с функциями общего радиатора охлаждения. Рабочий режим моноблока обеспечивается применением микромощного полупроводникового лазерного диода, снабженного по крайне мере одним элементом Пельтье для термостабилизации режима излучения лазерного диода. При этом микромощный полупроводниковый лазерный диод является термоэлектрическим модулем и источником нагрева моноблока. В конструктивном плане источник нагрева фактически размещен внутри оптического контура, образованного совокупностью оптических каналов лазерного гироскопа, а сам моноблок, с целью улучшения температурного режима устройства, монтируется на металлическое основание. В первом приближении источник нагрева расположен симметрично относительно оптических каналов оптического контура моноблока.The technical result is achieved in that the polygonal monoblock of the laser gyroscope is mounted on a metal base with the functions of a common cooling radiator. The operating mode of the monoblock is ensured by the use of a micropowerful semiconductor laser diode equipped with at least one Peltier element for thermal stabilization of the radiation mode of the laser diode. At the same time, a micropowerful semiconductor laser diode is a thermoelectric module and a monoblock heating source. In constructive terms, the heating source is actually located inside the optical circuit formed by the set of optical channels of the laser gyroscope, and the monoblock itself, in order to improve the temperature regime of the device, is mounted on a metal base. In a first approximation, the heating source is located symmetrically relative to the optical channels of the optical circuit of the monoblock.

При запуске устройства микромощный полупроводниковый лазерный диод при рабочих мощностях излучателя 100-250 мВт отдает определенное количество тепла моноблоку, выполненному, например, из органического стекла, с открытыми негерметичными оптическими каналами. Для обеспечения компенсации температурного разбаланса рабочих зон оптических каналов моноблока, а фактически - компенсации теплового изгиба и деформации оптических каналов моноблока, в металлическом основании создаются, в количестве не менее двух на оптический канал, специальные пазы заданной глубины и геометрии, которые формируют в металлическом основании выпуклые зоны. Они находятся в тепловом контакте с нижней поверхностью многоугольного моноблока относительно источника локального нагрева - элемента Пельтье и обеспечивают зональное выравнивание градиента температуры в рабочих зонах. Этим обеспечивается компенсация температурного разбаланса рабочих зон оптических каналов в количестве равном количеству сформированных выпуклых зон. Для исключения общего влияния металлического основания на температурное распределение в выпуклых зонах контур многоугольного моноблока охвачен специальным пазом заданной глубины и геометрии, что обеспечивает требуемый градиент температуры в зоне компенсации по отношению к локальному источнику нагрева.When starting up the device, a micropowerful semiconductor laser diode at a working emitter power of 100-250 mW gives a certain amount of heat to a monoblock made, for example, of organic glass with open leaky optical channels. To ensure compensation for the temperature imbalance of the working zones of the optical channels of the monoblock, and in fact, compensation of thermal bending and deformation of the optical channels of the monoblock, special grooves of a given depth and geometry are formed in the metal base in the amount of at least two per optical channel, which form convex in the metal base zones. They are in thermal contact with the bottom surface of the polygonal monoblock relative to the local heating source - the Peltier element and provide zonal alignment of the temperature gradient in the working areas. This provides compensation for the temperature imbalance of the working zones of the optical channels in an amount equal to the number of formed convex zones. To exclude the general effect of the metal base on the temperature distribution in convex zones, the contour of the polygonal monoblock is covered by a special groove of a given depth and geometry, which provides the required temperature gradient in the compensation zone with respect to the local heating source.

Общими для заявляемого способа и прототипа являются следующие признаки:Common to the proposed method and prototype are the following features:

- многоугольный моноблок лазерного гироскопа с оптическим контуром, сформированным по крайней мере тремя оптическими каналами;- a polygonal monoblock of a laser gyro with an optical circuit formed by at least three optical channels;

- источником тепла для моноблока является микромошный полупроводниковый лазерный диод, снабженный по крайней мере одним элементом Пельтье для термостабилизации режима излучения лазерного диода;- the heat source for the monoblock is a micromous semiconductor laser diode equipped with at least one Peltier element for thermal stabilization of the radiation mode of the laser diode;

- источник тепла конструктивно находится внутри оптического контура, образованного совокупностью оптических каналов;- the heat source is structurally located inside the optical circuit formed by a set of optical channels;

- моноблок монтируют на металлическое основание с функциями общего радиатора охлаждения для облегчения температурного режима.- the monoblock is mounted on a metal base with the functions of a common cooling radiator to facilitate the temperature regime.

Отличительными от прототипа являются следующие признаки:Distinctive from the prototype are the following features:

- в металлическом основании создаются, в количестве не менее двух на оптический канал, специальные пазы заданной глубины и геометрии, формирующие в металлическом основании выпуклые зоны;- in the metal base are created, in an amount of at least two per optical channel, special grooves of a given depth and geometry, forming convex zones in the metal base;

- сформированные в металлическом основании выпуклые зоны находятся в тепловом контакте с нижней поверхностью многоугольного моноблока относительно источника локального нагрева - элемента Пельтье и обеспечивают зональное выравнивание градиента температуры в рабочих зонах;- convex zones formed in the metal base are in thermal contact with the lower surface of the polygonal monoblock relative to the local heating source - the Peltier element and provide zonal alignment of the temperature gradient in the working zones;

- количество сформированных выпуклых зон определяет количество рабочих зон оптических каналов, где достигается компенсация температурного разбаланса;- the number of formed convex zones determines the number of working zones of the optical channels, where the temperature imbalance is compensated;

- контур многоугольного моноблока охвачен специальным пазом заданной глубины и геометрии для исключения общего влияния металлического основания на температурное распределение в выпуклых зонах и обеспечения требуемого градиента температуры в зоне компенсации по отношению к локальному источнику нагрева. Сущность способа, его реализуемость и возможность промышленного применения поясняется обобщенной схемой моноблочного лазерного гироскопа, отражающей распределение температурных полей в конструкции, представленной на фиг. 3.- the contour of the polygonal monoblock is covered by a special groove of a given depth and geometry to exclude the general effect of the metal base on the temperature distribution in convex zones and to provide the required temperature gradient in the compensation zone with respect to the local heating source. The essence of the method, its feasibility and the possibility of industrial application is illustrated by the generalized scheme of a monoblock laser gyroscope, which reflects the distribution of temperature fields in the design shown in FIG. 3.

Многоугольный моноблок 1 лазерного гироскопа монтируется на металлическое основание 20 с функциями общего радиатора охлаждения. Рабочий режим моноблока обеспечивается применением микромощного полупроводникового лазерного диода, снабженного по крайне мере одним элементом Пельтье для термостабилизации режима излучения лазерного диода и являющегося термоэлектрическим модулем 10. В конструктивном плане источник нагрева фактически размещен внутри оптического контура, образованного совокупностью оптических каналов 2 лазерного гироскопа. В первом приближении источник нагрева 10 расположен симметрично относительно оптических каналов 2 оптического контура моноблока 1.The polygonal monoblock 1 of the laser gyroscope is mounted on a metal base 20 with the functions of a common cooling radiator. The operating mode of the monoblock is ensured by the use of a micropowerful semiconductor laser diode equipped with at least one Peltier element for thermal stabilization of the radiation mode of the laser diode and which is a thermoelectric module 10. In a structural plan, the heating source is actually located inside the optical circuit formed by the set of optical channels 2 of the laser gyroscope. In a first approximation, the heating source 10 is located symmetrically relative to the optical channels 2 of the optical circuit of the monoblock 1.

При запуске устройства микромощный полупроводниковый лазерный диод при рабочих мощностях излучателя 100-250 мВт отдает определенное количество тепла моноблоку 1, выполненному, например, из органического стекла (марки СО-120-К ГОСТ 10667-90), с открытыми негерметичными оптическими каналами 2. Для обеспечения компенсации температурного разбаланса рабочих зон оптических каналов 2 моноблока 1, а фактически -компенсации теплового изгиба и деформации оптических каналов 2 моноблока 1, в металлическом основании 20 (сплав АЛ-2 - АЛ-8) создаются, в количестве не менее двух на оптический канал, специальные пазы заданной глубины и геометрии, которые формируют в металлическом основании выпуклые зоны. Они находятся в тепловом контакте с нижней поверхностью многоугольного моноблока 1 относительно источника локального нагрева - элемента Пельтье и обеспечивают зональное выравнивание градиента температуры в рабочих зонах оптических каналов 2. Это обеспечивает компенсацию температурного разбаланса рабочих зон оптических каналов 2 в количестве равном количеству сформированных выпуклых зон. При этом контур многоугольного моноблока 1 охвачен специальным пазом заданной глубины и геометрии для исключения общего влияния металлического основания 20 на температурное распределение в выпуклых зонах, что обеспечит создание требуемого градиента температуры в зоне компенсации по отношению к локальному источнику нагрева.When the device is started, a micropowerful semiconductor laser diode with a working emitter power of 100-250 mW gives a certain amount of heat to a monoblock 1, made, for example, of organic glass (grade СО-120-К GOST 10667-90), with open leaky optical channels 2. For providing compensation for the temperature imbalance of the working zones of the optical channels 2 of the monoblock 1, and in fact, compensation of thermal bending and deformation of the optical channels 2 of the monoblock 1, in the metal base 20 (alloy AL-2 - AL-8) are created, in the amount of at least two optical path grooves predetermined depth and geometry which is formed in the metal base convex zone. They are in thermal contact with the lower surface of the polygonal monoblock 1 relative to the local heating source - the Peltier element and provide zonal alignment of the temperature gradient in the working areas of the optical channels 2. This ensures that the temperature imbalance of the working areas of the optical channels 2 is compensated in an amount equal to the number of convex zones formed. In this case, the contour of the polygonal monoblock 1 is covered by a special groove of a given depth and geometry to exclude the general effect of the metal base 20 on the temperature distribution in convex zones, which will ensure the creation of the required temperature gradient in the compensation zone with respect to the local heating source.

Техническое решение, положенное в основу способа, явным образом не следует из уровня техники. Кроме того, в процессе патентного поиска не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного способа.The technical solution underlying the method does not explicitly follow from the prior art. In addition, in the process of patent search did not reveal technical solutions having features that match the distinctive features of the claimed method.

Заявленный способ имеет существенные отличия от наиболее близких аналогов и удовлетворяет критерию патентоспособности изобретения - «новизна».The claimed method has significant differences from the closest analogues and meets the criterion of patentability of the invention - "novelty."

Заявленный способ технически осуществим и промышленно реализуем на приборостроительном предприятии. Проведенные испытания подтверждают достижение заявленного технического результата разработанного способа - компенсация теплового изгиба и деформации оптических каналов моноблока лазерного гироскопа и обеспечение его работоспособности при высоких и низких температурах окружающей среды.The claimed method is technically feasible and industrially implemented at the instrument-making enterprise. The tests carried out confirm the achievement of the claimed technical result of the developed method - compensation of thermal bending and deformation of the optical channels of the monoblock laser gyroscope and ensuring its operability at high and low ambient temperatures.

В связи с изложенным материалы заявки на предлагаемое изобретение соответствуют критериям патентоспособности и промышленной применимости.In connection with the foregoing, the materials of the application for the proposed invention meet the criteria of patentability and industrial applicability.

Claims (1)

Способ компенсации теплового изгиба и деформации оптических каналов многоугольного моноблока лазерного гироскопа базируется на монтаже оптически прозрачного моноблока, рабочий режим которого достигается использованием микромощного полупроводникового лазерного диода, снабженного по крайне мере одним элементом Пельтье для термостабилизации режима излучения лазерного диода, размещенного внутри оптического контура, образованного совокупностью оптических каналов лазерного гироскопа, на металлическое основание с функциями общего радиатора охлаждения, отличающийся тем, что в металлическом основании создаются, в количестве не менее двух на оптический канал, специальные пазы заданной глубины и геометрии, формирующие в металлическом основании выпуклые зоны, которые находятся в тепловом контакте с нижней поверхностью многоугольного моноблока относительно источника локального нагрева - элемента Пельтье и обеспечивают зональное выравнивание градиента температуры в рабочих зонах, что обеспечивает компенсацию температурного разбаланса рабочих зон оптических каналов в количестве, равном количеству сформированных выпуклых зон, при этом контур многоугольного моноблока охвачен специальным пазом заданной глубины и геометрии для исключения общего влияния металлического основания на температурное распределение в выпуклых зонах и обеспечения требуемого градиента температуры в зоне компенсации по отношению к локальному источнику нагрева.The method of compensating for the thermal bending and deformation of the optical channels of a polygonal monoblock laser gyroscope is based on the installation of an optically transparent monoblock, the operating mode of which is achieved using a micropowerful semiconductor laser diode equipped with at least one Peltier element for thermal stabilization of the radiation mode of the laser diode located inside the optical circuit formed by optical channels of a laser gyroscope, on a metal base with the functions of a common p cooling radiator, characterized in that at least two per optical channel are created in the metal base, special grooves of a given depth and geometry, forming convex zones in the metal base that are in thermal contact with the bottom surface of the polygonal monoblock relative to the local heating source - Peltier element and provide zonal alignment of the temperature gradient in the working areas, which provides compensation for the temperature imbalance of the working areas of the optical channels in an amount equal to the number of convex zones formed, while the contour of the polygonal monoblock is covered by a special groove of a given depth and geometry to eliminate the general effect of the metal base on the temperature distribution in the convex zones and to provide the required temperature gradient in the compensation zone with respect to the local heating source.
RU2016113167A 2016-04-06 2016-04-06 Method of compensating for thermal bending and deformation of laser gyroscope monoblock optical channels RU2630531C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016113167A RU2630531C1 (en) 2016-04-06 2016-04-06 Method of compensating for thermal bending and deformation of laser gyroscope monoblock optical channels

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016113167A RU2630531C1 (en) 2016-04-06 2016-04-06 Method of compensating for thermal bending and deformation of laser gyroscope monoblock optical channels

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2630531C1 true RU2630531C1 (en) 2017-09-11

Family

ID=59893779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016113167A RU2630531C1 (en) 2016-04-06 2016-04-06 Method of compensating for thermal bending and deformation of laser gyroscope monoblock optical channels

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2630531C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4411527A (en) * 1981-06-29 1983-10-25 The Singer Company Ring laser gyroscope with compensation
US5131751A (en) * 1990-04-26 1992-07-21 Allied-Signal Inc. Ring laser gyro cavity length controller, frame compression
EP2574879A2 (en) * 2011-09-30 2013-04-03 Honeywell International Inc. Systems and methods for thermal gradient compensation for ring laser gyroscopes
RU2507482C2 (en) * 2011-12-23 2014-02-20 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Laser gyroscope

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4411527A (en) * 1981-06-29 1983-10-25 The Singer Company Ring laser gyroscope with compensation
US5131751A (en) * 1990-04-26 1992-07-21 Allied-Signal Inc. Ring laser gyro cavity length controller, frame compression
EP2574879A2 (en) * 2011-09-30 2013-04-03 Honeywell International Inc. Systems and methods for thermal gradient compensation for ring laser gyroscopes
RU2507482C2 (en) * 2011-12-23 2014-02-20 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Laser gyroscope

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Świerad et al. Ultra-stable clock laser system development towards space applications
US4798462A (en) Auto-boresight technique for self-aligning phase conjugate laser
Rodloff A laser gyro with optimized resonator geometry
RU2582900C1 (en) Laser gyroscope
Hurst et al. High-accuracy absolute rotation rate measurements with a large ring laser gyro: establishing the scale factor
Chopra Ring laser gyroscopes
RU2630531C1 (en) Method of compensating for thermal bending and deformation of laser gyroscope monoblock optical channels
RU2630533C1 (en) Method of compensating for thermal bending and deformation of laser gyroscope monoblock optical channels
US3582190A (en) High power mirror
Azarova et al. Effect of Unequal Intensities of Counter-Propagating Waves on the Frequency Response of Laser Gyroscopes
Zhadnov et al. Temperature drift contribution to frequency instability of silicon Fabry–Perot cavities
Shang et al. Finite element analysis of the zero-crossing temperature of a long Fabry–Perot cavity
RU2627566C1 (en) Laser gyroscope
RU2340873C1 (en) Fibre-optic laser gyroscope
Petrukhin et al. A model for the formation of complex coupling coefficients in a ring resonator of a laser gyroscope
US10095041B2 (en) Laser beam expander with adjustable collimation
Golyaev et al. Laser gyros with increased time of continuous operation
Fan et al. Comprehensive Investigation of Fundamental Mode Profiles in Monolithic Nonplanar Ring Oscillators
Allen et al. Low-cost fiber optic gyro for land navigation
CN107917706B (en) A Gyroscopic Resonant Cavity Structure with Atomic Gas Dispersion
Bolotnov et al. Analysis of Ring Laser Gyro Errors during Path Length Active Stabilization
Hofmann et al. Corner cube reflector for cryogenic interferometric use
Ma et al. Structural optimization of the path length control mirror for ring laser gyro
Broslavets et al. Deformation of nonplanar cavity optical circuit in a laser gyro and its effect on zero drift
Barr Laser manufacturing: strategies for dealing with the challenges

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190407