[發明專利]在玻璃狀主體中使用稀土增益摻雜劑的固態環形激光陀螺儀

在審

• 申請號: 201910653953.0
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN110836667A
• 公開（公告）日: 2020-02-25
• 發明（設計）人: 迪安·E·約翰遜;吳劍峰;艾倫·布魯斯·塔弛貝里;特里薩·馬爾塔
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: G01C19/66
• 分類號: G01C19/66
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 蔣駿;陳嵐

本發明題為“在玻璃狀主體中使用稀土增益摻雜劑的固態環形激光陀螺儀”。本發明提供了一種固態環形激光陀螺儀，該固態環形激光陀螺儀包括：激光器塊，所述激光器塊包括具有光學閉環路徑的諧振環腔；多個反射鏡結構，安裝在該塊上并包括反射閉環路徑周圍的光束相應的多層反射鏡；和泵浦激光器組件，該泵浦激光器組件通過反射鏡結構中的一個反射鏡結構與閉環路徑光學通信。多層反射鏡的一個或多個包含稀土摻雜增益層，該稀土摻雜增益層可操作以在閉環路徑中產生反向傳播光束的雙向光學放大。在一些實施方案中，該增益層包含摻雜到玻璃狀主體材料中的除釹之外的稀土摻雜劑，該玻璃狀主體材料包含二氧化鈦、氧化鉭、氧化鋁、氧化鋯、硅酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃、亞碲酸鹽玻璃、氟硅酸鹽玻璃或非氧化物玻璃。另選地，該增益層除二氧化硅之外可包含摻雜到玻璃狀主體材料中的釹摻雜劑。

背景技術

環形激光陀螺儀通常包含具有多個互連通道的固體電介質材料塊，這些通道被布置成閉環以形成諧振腔，其中反射鏡位于每個通道的交叉處。在一些實施方式中，激光氣體包含在諧振腔內，并且電勢施加到激光氣體以在諧振腔中產生反向傳播的激光束。在其他實施方式中，固態增益介質被添加到諧振腔中的反射鏡中的一個以產生反向傳播的激光束，而不使用激光氣體。例如，可以使用幾個半波長的摻釹二氧化硅來產生用于諧振腔的激光增益介質。

發明內容

一種固態環形激光陀螺儀包括：激光器塊，該激光器塊包括具有光學閉環路徑的諧振環腔；多個反射鏡結構，所述多個反射鏡結構分別安裝在所述激光器塊上，該反射鏡結構中的每一個反射鏡結構包括與光學閉環路徑光學通信的相應多層反射鏡，每個多層反射鏡被定位并成角度以反射光學閉環路徑周圍的光束；和泵浦激光器組件，所述泵浦激光器組件通過反射鏡結構中的一個反射鏡結構與閉環路徑光學通信。一個或多個多層反射鏡包含稀土摻雜的增益層。增益層可操作以在光學閉環路徑中產生反向傳播光束的雙向光學放大。泵浦激光器組件被配置成將光束注入稀土摻雜增益層中。在一些實施方案中，稀土摻雜的增益層包含摻雜到玻璃狀主體材料中的除釹之外的稀土摻雜劑，玻璃狀主體材料包含二氧化鈦、氧化鉭、氧化鋁、氧化鋯、硅酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃、亞碲酸鹽玻璃、氟硅酸鹽玻璃或非氧化物玻璃。另選地，稀土摻雜的增益層可包含或摻雜到玻璃狀主體材料中除二氧化硅之外的釹摻雜劑。

附圖說明

通過參考附圖的以下描述，本發明的特征對于本領域的技術人員將變得顯而易見。應當理解，附圖僅示出了典型的實施方案，并且因此不應認為是限制本發明的范圍，將通過使用附圖以附加特征和細節來描述本發明，其中：

圖1是根據一個實施方案的可以用稀土增益摻雜材料實現的固態環形激光陀螺儀的示意圖；以及

圖2是根據一個實施方案的增益反射鏡結構的示意圖，該增益反射鏡結構可用于固態環形激光陀螺儀中的雙向光學放大。

具體實施方式

在以下具體實施方式中，對實施方案進行了充分的描述，以使本領域的技術人員能夠實踐本發明。應當理解，在不脫離本發明的范圍的情況下可利用其他實施方案。因此，以下詳細描述不應被視為具有限制意義。

本文公開了一種在玻璃狀主體中使用稀土增益摻雜劑的固態環形激光陀螺儀。

如上所述，已知釹(Nd)摻雜的二氧化硅(SiO₂)可用于為固態環形激光陀螺儀的諧振腔產生激光增益介質。雖然已經充分研究了這種激光增益介質，但是可以選擇其他有源增益摻雜劑以實現相同的目的，以及用于有源增益摻雜劑的其他玻璃狀主體。

在一些實施方案中，除釹摻雜的二氧化硅之外的，摻雜有源增益介質的稀土可用作固態增益介質。在一些實施方案中，增益介質可以包含摻雜到除二氧化硅之外的其他玻璃基質中的釹，諸如適合于離子束濺射沉積的玻璃基質。

激光增益介質可以被制造成薄膜增益反射鏡，該薄膜增益反射鏡為環形激光陀螺儀的諧振腔中的光束提供雙向光學放大。當諧振腔的光學閉環路徑中的增益超過損耗時，兩個反向傳播的光束圍繞路徑行進并且可用于測量旋轉。