18.12.2019
219.017.ee8e

СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ДОБРОТНОСТИ ОПТИЧЕСКОГО КОНТУРА КОЛЬЦЕВОГО МОНОБЛОЧНОГО ЛАЗЕРНОГО ГИРОСКОПА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области лазерной техники и может быть использовано при создании навигационных систем, в частности в бесплатформенных инерциальных навигационных системах. Способ базируется на использовании технологических отверстий моноблока гироскопа как дополнительных резонаторов внутри оптической схемы за счет нанесения светоотражающего покрытия на стенки отверстий. Технический результат состоит в разработке способа повышения добротности оптической схемы, что позволяет значительно снизить потребляемую мощность системы, а также получать более точную информацию о положении гироскопа в пространстве при малых углах отклонения. Применение способа позволяет модифицировать известные лазерные гироскопы на базе кольцевых лазерных схем для навигационных систем объектов с целью повышения их точностных характеристик отсчета измеряемых угловых скоростей и сохранения базисных параметров в качестве датчиков угловых скоростей, при минимальных потерях мощности излучения. 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области лазерной техники и может быть использовано при создании высокоточных датчиков угловых скоростей навигационных систем, в частности, в бесплатформенных инерциальных навигационных системах.

Известно техническое решение лазерного гироскопа, разработанное американской фирмой «Honeywell» [Горенштейн И.А., Шульман И.А. Инерциальные навигационные системы./ Под ред. канд. техн. наук И.А. Горенштейна - Москва: Машиностроение, 1970. - 230 с. - С. 161-164]. Сущность конструктивного решения аналога раскрывает чертеж на Фиг. 1.

Конструктивно система содержит: 1 - моноблочный корпус; 2 - аноды; 3,6 - зеркала с высокой отражательной способностью; 4 - цилиндрические каналы; 5 - катод; 7 - диафрагма; 8 - полупрозрачное зеркало; 9 - призма.

Корпус 1 прибора - монолитный блок из плавленого кварца, в котором сформированы цилиндрические каналы 4. Оси этих каналов лежат в одной плоскости и образуют равносторонний треугольник, в вершинах которого расположены зеркала 3, 6 и 8. Зеркала 3 и 6 имеют высокую отражательную способность в диапазоне рабочих длин волн излучения, что достигается, например, применением многослойного диэлектрического покрытия. Зеркало 8 является полупрозрачным, благодаря чему осуществляется вывод лучистой энергии из контура для съема выходного сигнала. Поверхность отражающего зеркала 3 выполнена в виде участка сферы большого радиуса, что позволяет значительно упростить юстировку оптического контура.

Недостаток конструкции заключается в потерях лучистой энергии в зонах оптических зеркал 3, 6 и 8 за счет присутствующего эффекта переотражения. При этом технологические отверстия в зонах сопряжения оптических каналов контура моноблока создают дополнительный отрицательный эффект, выполняя функции низкодобротного оптического проходного резонатора с произвольной резонансной частотой в оптическом контуре на рабочей длине волны газового лазера. Это сказывается на качестве интерференционной картины, несущей информацию об угловой скорости объекта. Точность определения угловой скорости подвижного объекта становится затруднительной при малых угловых скоростях объекта из-за шумовой составляющей, формируемой оптическим сигналом в системе.

Наиболее близкий способ к заявляемому способу реализован в моноблочной конструкции лазерного гироскопа, разработанного в ОАО "Научно-производственный комплекс "ЭЛАРА" имени Г.А. Ильенко [Лазерный гироскоп: патент РФ №2582900, МПК G01C 19/66 (2006.01); Заявка: 2014154547/28, 31.12.2014]. Сущность конструктивного решения прототипа раскрывает чертеж на Фиг. 2.

Лазерный гироскоп содержит многоугольный оптический моноблок 1 со сформированными в нем цилиндрическими оптическими каналами 4, зеркала полного отражения лучистой энергии 3 и преобразователь для съема информации в виде динамической интерференционной картины, совмещенный с полупрозрачным сферическим зеркалом 8. В качестве источника оптического излучения в конструкцию включен полупроводниковый лазерный диод 11, снабженный для обеспечения одномодового режима излучения внешним оптическим резонатором-расщепителем 12, имеющим форму усеченной призмы. Оптические каналы 4 сопрягаются с помощью технологических отверстий 10, которые по своей сущности могут выступать в роли низкодобротных оптически прозрачных резонаторов.

Недостатки конструкции прототипа аналогичны недостаткам аналога. Принципиальным моментом является отсутствие ограничений на конструктивно-технологическое решение технологических цилиндрических оптически прозрачных отверстий 10, создаваемых в зоне сопряжения оптических каналов моноблока. Это приводит к присутствию в оптическом контуре гироскопа некоторого дополнительного низкодобротного оптического резонатора с произвольной геометрией, а следовательно - с произвольной резонансной частотой. Его влияние является негативным из-за возникающих переотражений в его зоне, что снижает добротность оптической системы гироскопа в целом. При этом шумовая составляющая, формируемая оптическим сигналом в системе гироскопа, оказывает негативное влияние на точность измерения малых угловых скоростей объекта.

Сущность способа повышения добротности оптического контура в кольцевом моноблочном лазерном гироскопе с полупроводниковым лазерным диодом состоит в следующем.

Кольцевой оптический контур моноблочного гироскопа образован тремя цилиндрическими оптическими каналами, тремя зеркалами отражения лучистой энергии и технологическими цилиндрическими оптически прозрачными отверстиями. Повысить добротность кольцевой оптической схемы можно путем компенсации потерь на переотражение лучистой энергии в каналах и зеркалах за счет трансформации технологических цилиндрических оптически прозрачных отверстий в высокодобротные оптические резонаторы типа Фабри-Перо, в которых резонансная длина волны равна рабочей длине волны гироскопа, т.е. равна рабочей длине волны полупроводникового лазера.

Общими признаками способа повышения добротности оптического контура в прототипе в аналоге и прототипе являются:

- источник лазерного излучения;

- зеркала отражения лучистой энергии;

- цилиндрические оптические каналы;

- технологические цилиндрические оптически прозрачные отверстия.

Технический результат состоит в повышении добротности оптической схемы лазерного гироскопа за счет увеличения добротности цилиндрических оптически прозрачных резонаторов и направлен на снижение шумовой составляющей, формируемой оптическим сигналом в системе, что повышает чувствительность устройства при малых угловых скоростях объекта.

Заявляемый способ повышения добротности оптического контура реализуется следующим образом:

- в цилиндрических оптически прозрачных резонаторах наносится светоотражающее покрытие, по крайней мере, на одну из его внутренних поверхностей, что позволяет совместно с зеркалами оптического контура создавать высокодобротные резонаторы Фабри-Перо для циркулирующей в оптическом контуре гироскопа лучистой энергии лазерного источника;

- геометрические размеры цилиндрических оптически прозрачных резонаторов должны обеспечивать резонансную длину волны, равную рабочей длине волны полупроводникового лазерного диода.

Общими для заявляемого способа и прототипа являются следующие признаки:

- полупроводниковый лазерный диод;

- многоугольный оптический моноблок;

- цилиндрические оптические каналы, сформированные в многоугольном оптическом моноблоке;

- технологические цилиндрические отверстия в зонах сопряжения цилиндрических оптических каналов формируют низкодобротные оптически прозрачные резонаторы;

- зеркала отражения лучистой энергии, примыкающие непосредственно к граням оптического моноблока, которые совместно с цилиндрическими оптическими каналами и технологическими цилиндрическими отверстиями завершают формирование замкнутой кольцевой оптической схемы;

Отличными от прототипа являются следующие признаки:

- по крайней мере, на одну из внутренних поверхностей оптически прозрачных резонаторов нанесено светоотражающее покрытие;

- геометрические размеры оптически прозрачных резонаторов определяют резонансную длину волны, равную рабочей длине волны полупроводникового лазерного диода.

Сущность заявляемого способа повышения добротности оптического контура раскрывает схема на Фиг. 3

В кольцевую оптическую схему прототипа, формируемую в моноблоке 1 на основе цилиндрических оптических каналов 4 и зеркал отражения лучистой энергии 3 и 8, вводятся дополнительные высокодобротные объемные резонаторы 15, сопряженные с оптическими каналами 4 (Фиг. 3а). При распространении оптического сигнала в контуре моноблока 1 потери в цилиндрических оптических каналах 4 и на зеркалах отражения лучистой энергии 3, 8 компенсируются усилением сигнала в объемных высокодобротных резонаторах типа Фабри-Перо (Фиг. 3б, в), чем достигается повышение добротности в оптическом контуре. Общая добротность системы становится больше. Вариант создания торцевого отражателя 13 в высокодобротном объемном резонаторе 15 приведен на Фиг. 3б. Комбинированный вариант - создание торцевого отражателя 13 и бокового отражателя 14, приведен на Фиг. 3в.

Использование заявляемого способа повышения добротности оптического контура в лазерном гироскопе позволяет модифицировать известные датчики угловых скоростей для навигационных систем объектов с целью минимизации потерь мощности и повышения их точностных характеристик путем снижения шумовой составляющей, формируемой оптическим сигналом в кольцевой оптической системе гироскопа.

Техническое решение, положенное в основу устройства, 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.

Заявленный способ имеет существенные отличия от наиболее близких аналогов и удовлетворяет критерию патентоспособности изобретения - «новизна».

Заявленное устройство технически осуществимо и промышленно реализуемо на приборостроительном предприятии. В связи с изложенным, материалы заявки на предполагаемое изобретение соответствует уровню патентоспособности и промышленно применимо.

Способ повышения добротности оптического контура кольцевого моноблочного лазерного гироскопа с лазерным источником накачки, содержащего многоугольный оптический моноблок с цилиндрическими оптическими каналами и технологическими отверстиями, формирующими в зонах их сопряжения резонаторы с зеркалами отражения лучистой энергии, примыкающими непосредственно к граням оптического моноблока, которые совместно формируют замкнутую кольцевую оптическую схему, отличающийся тем, что повышение добротности оптического контура достигается за счет увеличения добротности резонаторов, конструктивно сформированных в зонах сопряжения оптических каналов путем нанесения светоотражающего покрытия, по крайней мере, на одну из внутренних поверхностей, что позволяет совместно с зеркалами оптического контура создавать высокодобротные резонаторы Фабри-Перо для циркулирующей в оптическом контуре гироскопа лучистой энергии лазерного источника.
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ДОБРОТНОСТИ ОПТИЧЕСКОГО КОНТУРА КОЛЬЦЕВОГО МОНОБЛОЧНОГО ЛАЗЕРНОГО ГИРОСКОПА
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ДОБРОТНОСТИ ОПТИЧЕСКОГО КОНТУРА КОЛЬЦЕВОГО МОНОБЛОЧНОГО ЛАЗЕРНОГО ГИРОСКОПА
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ДОБРОТНОСТИ ОПТИЧЕСКОГО КОНТУРА КОЛЬЦЕВОГО МОНОБЛОЧНОГО ЛАЗЕРНОГО ГИРОСКОПА
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ДОБРОТНОСТИ ОПТИЧЕСКОГО КОНТУРА КОЛЬЦЕВОГО МОНОБЛОЧНОГО ЛАЗЕРНОГО ГИРОСКОПА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 219.
25.08.2017
№217.015.9bc8

Способ определения координат наземного источника радиоизлучения при радиопеленговании с борта летательного аппарата

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для определения координат наземных источников радиоизлучения (ИРИ) при радиопеленговании с борта летательного аппарата (ЛА). Достигаемый технический результат - повышение точности определения координат наземных ИРИ и снижение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610150
Дата охранного документа: 08.02.2017
25.08.2017
№217.015.bb52

Способ управления приемниками воздушного давления

Изобретение относится к способу управления приемниками воздушных давлений (ПВД). Для управления ПВД выявляют неисправный ПВД путем измерения полного и статического давлений основного и резервного ПВД, определяют модули разности полного и статического давлений соответственно для основного и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615813
Дата охранного документа: 11.04.2017
25.08.2017
№217.015.bf3b

Способ определения расстояния до неподвижного источника излучения движущимся пеленгатором

Изобретение относится к методам определения расстояния с использованием пеленгатора, размещенного на носителе, выполняющего движение в направлении источника радиоизлучения, в интересах снижения погрешности определения координат. Достигаемый технический результат – снижение погрешности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617210
Дата охранного документа: 24.04.2017
25.08.2017
№217.015.bf46

Способ формирования маршрута носителя пеленгатора

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано в бортовой пассивной РЛС и автоматической системе управления самолета. Достигаемый технический результат - формирование маршрута носителя пеленгатора, определяющего местоположение излучателя, при котором достигается...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617127
Дата охранного документа: 21.04.2017
25.08.2017
№217.015.bfc3

Устройство адаптивной маскировки объектов

Изобретение предназначено для маскировки стационарных или движущихся объектов с помощью адаптивных маскировочных устройств, работающих в оптическом диапазоне длин волн. Устройство адаптивной маскировки объектов содержит последовательно соединенные цифровую камеру с выносным объективом, ЭВМ,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617157
Дата охранного документа: 21.04.2017
25.08.2017
№217.015.c160

Способ определения дальности до неподвижного источника излучения движущимся пеленгатором

Изобретение относится к методам определения дальности с использованием пеленгатора, размещенного на носителе, выполняющего движение в направлении источника радиоизлучения, в интересах снижения погрешности определения координат. Достигаемый технический результат – снижение погрешности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617447
Дата охранного документа: 25.04.2017
25.08.2017
№217.015.c5b9

Фазовый пеленгатор

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в радиомониторинге при поиске источников радиоизлучения на ограниченной территории и в помещениях, например, специальных электронных устройств перехвата информации. Достигаемый технический результат изобретения - обеспечение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618522
Дата охранного документа: 04.05.2017
25.08.2017
№217.015.c61d

Способ буксировки самолетов с использованием малогабаритного буксировщика с дистанционным управлением

Изобретение относится к наземному обеспечению воздушных судов, в частности к их буксированию. Способ буксировки реализуется использованием малогабаритного буксировщика с дистанционным управлением, включающего рампу (8) механизма подъема и фиксации колес передней стойки воздушного судна и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618611
Дата охранного документа: 04.05.2017
25.08.2017
№217.015.cb3f

Способ измерения задержки радиосигналов

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах радиолокации, навигации, связи для определения местоположения излучателей и синхронизации. Достигаемый технический результат - расширение области применения способа на класс непрерывных радиосигналов. Указанный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620131
Дата охранного документа: 23.05.2017
25.08.2017
№217.015.cb48

Способ амплитудного двухмерного пеленгования

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в наземных и авиационных радиотехнических системах для всеракурсного определения направления на источники радиоизлучений. Достигаемый технический результат – обеспечение двухмерного всеракурсного пеленгования одновременно в двух...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620130
Дата охранного документа: 23.05.2017
Показаны записи 1-8 из 8.
20.06.2014
№216.012.d46b

Лазерное устройство для акупунктуры

Изобретение относится к медицинской технике, в части создания устройств воздействия на биологически активные точки (БАТ). Лазерное устройство для акупунктуры содержит корпус прибора с источником питания и схему управления излучателем. Наконечник с держателем излучателя подсоединен к выходу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520150
Дата охранного документа: 20.06.2014
27.03.2016
№216.014.c74a

Генератор тока

Изобретение относится к электронике и может быть использовано при создании источников возобновляемой энергии с лазерным запуском, жизненный цикл которых составляет от нескольких лет до нескольких десятков лет. Технический результат состоит в расширении эксплуатационных возможностей путем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578201
Дата охранного документа: 27.03.2016
27.04.2016
№216.015.3948

Лазерный гироскоп

Лазерный гироскоп содержит многоугольный оптический моноблок с оптическими каналами, зеркала полного отражения и полупрозрачное зеркало. В качестве источника оптического излучения используется полупроводниковый лазер. Оптический моноблок выполнен по форме равностороннего правильного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582900
Дата охранного документа: 27.04.2016
25.08.2017
№217.015.bf5c

Оптический интерференционный смеситель лазерного гироскопа

Оптический интерференционный смеситель состоит из полупрозрачного плоского зеркала, в котором на первой поверхности с полупрозрачным светоотражающим покрытием или пленкой выполнена путем углубления полусферическая поверхность радиуса R1. На второй поверхности полупрозрачного плоского зеркала...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617130
Дата охранного документа: 21.04.2017
26.08.2017
№217.015.e84e

Лазерный гироскоп

Лазерный гироскоп содержит многоугольный оптический моноблок со сформированными оптическими каналами, зеркала полного отражения, полупрозрачное зеркало, призму и внешний оптический резонатор для сопряжения полупроводникового лазера с оптическим моноблоком, выполненный из оптически прозрачного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627566
Дата охранного документа: 08.08.2017
19.01.2018
№218.016.046f

Способ компенсации теплового изгиба и деформации оптических каналов моноблока лазерного гироскопа

Изобретение относится к области лазерной техники и может быть использовано при создании навигационных систем, в частности бесплатформенных инерциальных навигационных систем. Предложенный способ компенсации теплового изгиба и деформации оптических каналов многоугольного моноблока лазерного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630531
Дата охранного документа: 11.09.2017
19.01.2018
№218.016.047c

Способ компенсации теплового изгиба и деформации оптических каналов моноблока лазерного гироскопа

Изобретение относится к области лазерной техники и может быть использовано при создании навигационных систем, в частности бесплатформенных инерциальных навигационных систем. Способ компенсации теплового изгиба и деформации оптических каналов многоугольного моноблока лазерного гироскопа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630533
Дата охранного документа: 11.09.2017
09.06.2018
№218.016.5b8a

Лазерный гироскоп

Изобретение относится к области лазерной техники и может быть использовано при создании навигационных систем, в частности бесплатформенных инерциальных навигационных систем. Источник оптического излучения расположен вне оптического контура моноблока в соответствующем посадочном месте и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655626
Дата охранного документа: 29.05.2018

Похожие РИД в системе