定位三轴激光陀螺测试仪的反射镜的方法，特别在启动该陀螺测试仪时.pdf

1、10申请公布号CN102007372A43申请公布日20110406CN102007372ACN102007372A21申请号200980113380722申请日20090211080083720080215FRG01C19/66200601H01S3/08320060171申请人塔莱斯公司地址法国耐伊市赛纳河上72发明人F古蒂E博诺代P沃泽勒L蒂博多74专利代理机构永新专利商标代理有限公司72002代理人刘炳胜王英54发明名称定位三轴激光陀螺测试仪的反射镜的方法，特别在启动该陀螺测试仪时57摘要本发明涉及在包括三个环形激光腔的器件中定位三个可平移反射镜的方法。三个激光腔中的每个包括能够被激发

2、以便产生光波的光学放大介质。三个激光腔中的每个还包括由包含两个可平移反射镜的一组反射镜形成的光学腔，所述光学腔的长度取决于所述两个可平移反射镜的位置，所述两个可平移反射镜能够在给光学腔赋予放大介质产生至少一个激光波的长度的位置范围内移动。三个可平移反射镜中的每个参与三个光学腔中的两个的形成。该方法包括将三个反射镜预先定位在初始的三个一组的预定位置处的步骤。该方法还包括在具有小于或等于具有最大间模的光学腔的间模的相同幅度的范围内同时平移地移动三个反射镜的步骤，以便确保光学腔的每个具有放大介质提供增益最大值的长度。对反射镜所占据的每三个一组的位置测量分别经过光学腔的每个的激光波的强度。该方法还包括

3、从分别允许三个腔中的每个提供最大强度的反射镜的三个一组位置确定三个腔中的每个的长度的步骤，在该长度上所述腔提供最大强度。该方法还包括确定反射镜的单一的最终三个一组位置的步骤，允许给三个腔同时赋予它们提供最大强度的长度。该方法还包括将反射镜定位在最终的三个一组位置处的步骤。本发明可用于定位和导航。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2010101586PCT申请的申请数据PCT/EP2009/0515662009021187PCT申请的公布数据WO2009/101105FR2009082051INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书16页附图9页CN1

4、02007385A1/2页21一种在激光腔中定位可平移反射镜的方法，该激光腔包括光学放大介质，可被激发以便产生光波；光学腔，由包括所述可平移反射镜的一组反射镜形成，所述光学腔的长度取决于所述可平移反射镜的位置，所述可平移反射镜可在给所述光学腔赋予所述放大介质产生至少一个激光波的长度的位置范围内移动；所述方法特征在于包括将所述反射镜预先定位在预定的初始位置处的步骤；在其幅度等于所述光学腔的间模K的范围内平移地移动所述反射镜以便确保所述光学腔经历气体提供增益最大值M的长度的步骤，所述激光波的强度针对所述反射镜占据的每个位置进行测量；将所述反射镜定位在相应于最高强度测量的最终位置的步骤。2如权利要求

5、1所述的方法，其特征在于，所述反射镜的初始位置是从将温度值反射镜位置进行对照的表格中提取的，该反射镜位置给光学腔赋予放大介质在所述温度提供增益最大值M的长度。3如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述放大介质是通过放电可离子化的气体。4如权利要求1所述的方法，其特征在于，器件是激光陀螺测试仪。5如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括在涵盖所述反射镜的移动范围的范围内扫描所述反射镜但没有测量所述波的强度的准备步骤，以便减少在移动反射镜的步骤和定位反射镜的步骤之间的滞后。6一种在包括三个环形激光腔的器件中定位三个可平移反射镜B，C，D的方法，所述三个激光腔中的每个包括光学放大介质，可被激发以便产

6、生光波；光学腔X，Y，Z，其由包含所述可平移反射镜中的二个的一组反射镜A，B，C，D，E，F形成，所述光学腔的长度取决于所述两个可平移反射镜的位置，所述两个可平移反射镜在给光学腔赋予所述放大介质产生至少一个激光波的长度的位置范围内移动；所述三个可平移反射镜中的每个用于所述三个光学腔中的两个的形成，所述方法特征在于其包括将所述三个反射镜预先定位在初始的三个一组的预定的相应位置处的步骤；在具有小于或等于具有最大间模KB，KC，KD的光学腔的间模的相同幅度的范围内同时平移地移动所述三个反射镜的步骤，以便确保所述光学腔的每个经历所述放大介质提供增益最大值M的长度，分别经过所述光学腔的每个的激光波的强度

7、针对所述反射镜所占据的每三个一组位置进行测量；根据分别允许所述三个腔中的每个提供最大强度的所述反射镜的三组位置，确定所述三个腔中的每个的长度的步骤，在该长度处所述腔提供最大强度；确定所述反射镜的单一的最终三个一组位置的步骤，允许给所述三个腔同时赋予它们提供最大强度的长度；将所述反射镜定位在所述最终三个一组位置处的步骤。7如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述三个反射镜B，C，D的初始三个一组位置是从将温度值与所述反射镜的三个一组位置进行对照的表格提取的，所述反射镜的三权利要求书CN102007372ACN102007385A2/2页3个一组位置分别给所述光学腔X，Y，Z的每个赋予所述放大介质

8、在所述温度提供最大增益M的长度。8如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述放大介质是通过放电可离子化的气体。9如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述器件是三轴陀螺测试仪。10如权利要求6所述的方法，所述三个光学腔X，Y，Z具有相同的间模K，其特征在于，所述三个反射镜B，C，D的移动幅度等于所述间模的一半。11如权利要求6所述的方法，其特征在于，其包括在涵盖所述反射镜的移动范围的范围内扫描所述三个反射镜B，C，D但不测量所述光波的强度的准备步骤，以便减少在移动反射镜的步骤和定位反射镜的步骤之间的滞后。12如权利要求6所述的方法，所述器件包括调节机构，所述调节机构可根据所述最终三个一组位置不断地

9、调节所述可平移反射镜B，C，D的位置，以便确保所述腔X，Y，Z具有允许它们不断地提供最大强度的相应长度，其特征在于，所述方法包括比较所述最终三个一组位置与在给定的延迟之后所述调节机构使所述反射镜会聚所朝向的三个位置的最终步骤，如果所述反射镜之一远离在定位步骤结束后获得的位置超过给定阈值，则所述方法的前面的步骤重复和/或差值被存储在存储器中和/或禁止所述器件。权利要求书CN102007372ACN102007385A1/16页4定位三轴激光陀螺测试仪的反射镜的方法，特别在启动该陀螺测试仪时0001本发明涉及在包括激光腔的器件中定位移动反射镜的方法，经过该腔的激光波的功率取决于反射镜的位置。本发明

10、例如适用于激光陀螺测试仪的启动，特别是具有三个轴的陀螺测试仪。0002陀螺测试仪是测量角速度的传感器。例如，惯性中心使用三个陀螺测试仪和三个加速计来在每个时刻全面确定载体的运动，因而重建其位移。单轴激光陀螺测试仪允许测量围绕单个轴的角速度。它包括环形激光腔，在该腔中两个光束在相反的方向上传播。它还包括读出系统。当该腔以速度旋转时，光束由于萨格纳克SAGNAC效应看到其光频隔开与成比例的量。允许测量该频率差异的器件构成读出系统。环形激光腔由环形光学腔、激光光束的输出耦合器和具有允许给它供电的系统的光学放大介质组成。光束可在两个相反的方向上经过由提供封闭路径的至少三个反射镜形成的环形光学腔。当该腔

11、是平面的时，陀螺测试仪的敏感轴的方向仅仅由平面的法线给出。以反射镜之间的距离的和得到的光学腔的周长也称为腔长并被标注为L。例如，四个反射镜A、E、B和C可形成环形方光学腔，其长度四倍于边长AE。光波沿从A到E的顺时针方向穿过该腔，而一个波在从E到A的逆时针方向上穿过。允许提取经过腔的激光波的强度的一部分的输出耦合器通常由轻微透射的反射镜之一组成。光学腔也起光谱滤波器的作用只有腔的模光频为C/L的倍数的波其中C是光速可在其中环形地传播。对于常规尺寸的腔，也就是说，其中L小于30CM，两个模之间的光谱间隔大于一千兆赫GHZ。在激光陀螺测试仪中，激光学放大介质通常由被密封地约束在腔中的低压氦和氖的气

12、体混合物组成。光放大于是在腔的一段或多段上产生，在该腔中气体例如借助于阳极和阴极之间的放电被离子化。尽管如此，增益只在某些光频带中是可用的，另外这些光频带对于给定的气态放大介质相对窄，一般具有大约一千兆赫的宽度。激光效应于是在放大介质中的增益大于在腔中传播期间和在其反射镜上反射期间遭受的损失的光频处获得。在氦氖混合物的情况下，放大频带之一位于可见光范围内波长633纳米NM附近。通常，反射镜设计成只在这个光频范围内是足够反射的，以致激光效应只可能在波长633NM附近。使用前面的数量级，腔模可能是离增益的最大值相对远。在启动陀螺测试仪时，腔的长度L必须因此朝着最佳值被调节，以将模引导到激光增益的最

13、大值。然而在操作期间，根据在两次通电之间陀螺测试仪所遭受的膨胀和收缩的热现象，长度L变化。如果在通电期间不使腔的长度适配，则陀螺测试仪不再充分受益于包含在腔中的放大介质的增益。0003用于校正该现象的一个当前的解决方案是使用可平移反射镜，即，可被移位同时遵循平移运动的移动反射镜和允许对两个波之一的一部分采样以便测量其强度的反射镜。移动反射镜的调节由连续的移动完成，同时遵循腔中的平移运动。对于每个移动值，波的强度被测量。于是目的是朝着相应于强度最大值的移动值收敛，该值相应于允许在最大程度上受益于激光效应的光学腔的最大增益。但是，根据现有技术启动这样的陀螺测试仪时的收敛时间常常很长，这是由于各种原

14、因。这关系到本发明打算解决的技术问题之一。0004现有技术的第一个解决方案在于在第一时间从一端到另一端扫描移动反射镜的说明书CN102007372ACN102007385A2/16页5整个移动范围，同时测量发射波的强度，然后在第二时间返回到允许测量最大强度的移动值。然而，这个解决方案遭受滞后现象当返回到相应于最大值的移动值时，某些特征将改变，且最大值将不再完全在那里。因此需要朝着最大值逐渐收敛的补充时间。0005现有技术的第二个解决方案在于从移动反射镜的给定位置开始扫描，该位置来自使外部温度条件相应于移动反射镜的位置的表格并停留在所遇到的第一最大值处。该表格通常由给定类型的陀螺测试仪的陀螺测试

15、仪制造商提供。该表格使能够提供最大强度或至少提供接近于最大强度的强度的移动反射镜的位置相应于给定的外部温度条件。然而，当使光学腔的长度L随着反射镜的移动变化时，发射波不唯一地呈现其强度实际上达到上限的全局或主最大值；强度仅在一个位置附近最大的局部或次最大值也可在最小值附近突然出现，导致两个模之间的竞争，一个在增益曲线一侧的出口点上，而另一个在对面重新进入。因此，移动反射镜可在第一时间暂时停留在相应于次最大值的位置周围，然后仅在第二时间趋向于相应于主最大值的位置。这个现象相当大地减慢了收敛时间，引起陀螺测试仪的不可用性。0006一旦找到相应于增益最大值的移动值，就需要伺服装置，以便执行移动反射镜

16、的有规律的和具有较小幅度的周期性移动，并校正腔所遭受的热膨胀/收缩现象。这些移动必须允许通过以准连续的方式改变移动反射镜的位置来跟踪最大值。然而，通过以准连续的方式改变移动反射镜的位置来跟踪最大值不是容易的事情。尤其是在现有技术的解决方案中，称为“跳模”的现象被频繁地观察到。这种现象将在本申请的下文中被详述。它以移动反射镜的突然移动和发射波的频率的突然变化为特征。这仍关系到本发明打算解决的技术问题之一。0007还存在包括成对地垂直布置的三个光学腔的具有三个轴的或“三轴”激光陀螺测试仪。这三个光学腔中的每个重新采用单轴陀螺测试仪的前述操作原理，以测量陀螺测试仪围绕其敏感轴的角速度。在这些三轴陀螺

17、测试仪中，移动反射镜常常在腔之间被共用，使得移动反射镜的移动对一个腔的长度没有影响，而是对两个腔的长度有影响。现有技术建议对这样的三轴陀螺测试仪的三个腔独立地应用前面描述的现有技术的两个解决方案之一，以在启动时使单轴测试仪收敛。在第一时间，通过前面描述的现有技术的两个方法之一对这三个腔中的每个连续地确定给予它最大强度的长度。一旦这三个长度被确定，这就在第二时间确定允许同时实现这三个腔长度的反射镜的三个位置，这通过将在下面被描述的分析方法。然而，在对三轴陀螺测试仪的三个腔独立地应用现有技术的这两个解决方案时，没有考虑腔的不可再现性，因而没有考虑其行为的差异。例如，一个腔可跟踪主最大值，而另一个腔

18、可跟踪次最大值。也不用说，滞后、由次最大值引起的延迟和跳模的现象在它们同时发生在腔内时于是相当更加难以校正，这些腔的长度是相联系的。具有三个腔的这样的陀螺测试仪的收敛时间因此更难以控制。这还关系到本发明打算解决的技术问题之一。0008本发明的目的特别是在启动陀螺测试仪时最小化朝着单轴激光陀螺测试仪的光学腔的最大增益或朝着三轴激光陀螺测试仪的光学腔的最大增益收敛所必需的时间。为此，本发明特别提出了激光陀螺测试仪的启动顺序，其包括一个或多个移动反射镜的引导步骤，该引导步骤改善了光学腔中一个或多个反射镜的初始定位的确定。为此，本发明目的是在激光腔中定位可平移反射镜的方法。激光腔包括可被激发以便产生光

19、波的光学放大介质。激光腔还包括由包含可平移反射镜的一组反射镜形成的光学腔，光学腔的长度取决于说明书CN102007372ACN102007385A3/16页6可平移反射镜的位置。可平移反射镜可在给光学腔赋予放大介质产生至少一个激光波的长度的位置范围内移动。该方法包括将反射镜重新定位在预定的初始位置处的步骤。该方法还包括在幅度等于光学腔的间模的范围内平移地移动反射镜以便确保光学腔经过气体提供增益最大值的长度的步骤，激光波的强度对反射镜所占据的每个位置被测量。该方法还包括将反射镜定位在相应于最高强度测量的最终位置的步骤。0009有利地，反射镜的初始位置可从将温度值与给光学腔赋予放大介质在所述温度提

20、供增益最大值的长度的反射镜位置进行匹配的表格中提取。0010例如，放大介质可为在激光陀螺测试仪中通过放电可离子化的气体。0011该方法可包括在涵盖反射镜的移动范围的范围内扫描反射镜但不测量波的强度的准备步骤，以便减少在移动反射镜的步骤和定位反射镜的步骤之间的滞后。0012本发明目的同样是在包括三个环形激光腔的器件中定位三个可平移反射镜的方法。这三个激光腔中的每个包括可被激发以便产生光波的光学放大介质。这三个激光腔中的每个还包括由包含两个可平移反射镜的一组反射镜形成的光学腔，所述光学腔的长度取决于所述两个可平移反射镜的位置，所述两个可平移反射镜可在给光学腔赋予放大介质产生至少一个激光波的长度的位

21、置的范围内移动。这三个可平移反射镜中的每个用于三个光学腔中的两个的形成。该方法包括将三个反射镜预先定位在初始三个一组的预定位置处的步骤。该方法还包括在具有小于或等于具有最大间模的光学腔的间模的相同幅度的范围内同时平移地移动三个反射镜的步骤，以便确保每个光学腔经过放大介质提供增益最大值的长度。对反射镜所占据的每三个一组位置测量分别经过每个光学腔的激光波的强度。该方法还包括根据分别允许这三个腔中的每个提供最大强度的反射镜的三个三个一组位置确定这三个腔中的每个的长度的步骤，在该长度所述腔提供最大强度。该方法还包括确定反射镜的单一的、最终的三个一组位置的步骤，其允许给这三个腔同时赋予它们提供最大强度的

22、长度。该方法还包括将反射镜定位在最终三个一组位置处的步骤。0013有利地，这三个反射镜的初始三个一组位置可从将温度值与分别给每个光学腔赋予放大介质在所述温度提供最大增益的长度的反射镜的三个位置进行对照的表格中提取。0014例如，放大介质可为在三轴激光陀螺测试仪中通过放电可离子化的气体。0015这三个光学腔具有相同的间模，这三个反射镜的移动幅度可等于所述间模的一半。0016该方法可包括在涵盖反射镜的移动范围的范围内扫描三个反射镜但不测量波的强度的准备步骤，以便减少在移动反射镜的步骤和定位反射镜的步骤之间的滞后。0017如果器件包括调节机构，则该方法可包括比较最终三个一组位置与在给定的延迟之后调节

23、机构使反射镜会聚所朝着的三个一组位置的最终步骤，该调节机构允许根据最终三个一组位置起不断地调节可平移反射镜的位置，以便确保腔具有允许它们不断地提供最大强度的相应长度。如果反射镜之一远离它在定位步骤结束获得的位置超过给定阈值，则该方法的前面的步骤可重复和/或差值可被存储在存储器和/或禁止器件。0018本发明还有一个或多个反射镜的初始定位不再依赖于反射镜的伺服系统的操作频率的主要优点，该系统更适合于跟踪功率最大值，而不是最初找到它，这是因为，它在大约一赫兹的“慢”频率范围内操作。实现本发明以确定初始位置的系统可在大约一千赫兹的“快”频率范围内操作。说明书CN102007372ACN10200738

24、5A4/16页70019借助于接下来关于附图进行的描述，本发明的其它特征和优点将变得明显，其中0020图1A由透视图示出根据现有技术的三轴激光陀螺测试仪的光学腔的实例的图示；0021图1B由曲线示出根据现有技术的陀螺测试仪的光学腔的激光模式的图示；0022图2由三条曲线示出在三轴陀螺测试仪的具有相同间模的光学腔所发射的激光功率根据其所依赖的控制电压的和而变化的实例的图示；0023图3由三条曲线示出三轴陀螺测试仪的具有相同间模INTERMODE的光学腔所发射的激光功率根据其所依赖的控制电压的和而变化的实例的图示；0024图4和5由两条曲线示出三轴陀螺测试仪的具有相同间模的光学腔的特定特性的图示；

25、0025图6由曲线示出三轴陀螺测试仪的移动反射镜的控制根据正热梯度而变化的图示；0026图7由曲线示出在根据现有技术的激光陀螺测试仪中的光学腔的移动反射镜的移位中可观察到的滞后现象的图示；0027图8和9由两条曲线示出在根据本发明的激光陀螺测试仪中减少滞后的机构的图示。0028图1A由透视图示出根据现有技术的三轴陀螺测试仪的三个光学腔。陀螺测试仪包括六个反射镜A、B、C、D、E和F。反射镜A、B、C、D、E和F由相等长度L的光路AC、AD、AE、AF、BC、BD、BE、BF、CD、CF、ED和BF两两连接，这些光路允许光波的传播。放大气体的储蓄器1、2、3、4、5和6分别靠着反射镜A、B、C、

26、D、E和F布置。由这六个反射镜和十二条光路形成的多面体内接于立方体，每个反射镜与所述立方体的端面的中心重合。这样实现的器件包括分别形成三个环形光学腔X、Y和Z的具有相等长度L4L的三个封闭的光路ADBF、ACBE和FCDE，每个环形光学腔两两垂直。例如，反射镜B、C和D是可平移的，即，它们是平移地移动的。由于压电控制，它们基本上可远离或接近多面体的中心1微米。以这种方式，这三个光学腔X、Y和Z的相应长度可围绕值L按大约001微米的精度进行调节。应注意，每个光学腔X、Y和Z的长度依赖于B、C和D中的两个移动反射镜的位置。还应注意，这些移动反射镜B、C和D中的每个的位置调节X、Y和Z中的两个光学腔

27、的长度。反射镜A、E和F构成输出耦合器它们允许激光强度的测量。以这种方式，经过三个光学腔X、Y和Z的波的相应功率可被测量。由三个毛细管连接到气体储蓄器2、3和4的阴极7以及六个阳极8、9、10、11、12和13允许在光学腔X、Y和Z中激发放大气体，并因此产生经过光学腔X、Y和Z的激光波。这三个光学腔X、Y和Z可通过首先在以被控制的热膨胀为特征的材料例如提供非常弱的热膨胀的材料的块中开掘光路LAC、AD、AE、AF、BC、BD、BE、BF、CD、CF、ED和EF来产生。然后反射镜A、B、C、D、E和F以及气体储蓄器1、2、3、4、5和6可被集成在该块中。0029图1B由概略图示出图1A的陀螺测试

28、仪的光学腔X、Y或Z中的任一个的激光模。横坐标表示光频。光学腔的长度L确定它可发射的激光模的频率这组频率由C/L的倍数频率梳组成，即，例如M2C/L、M1C/L、MC/L和M1C/L，其中M是整数。在启动陀螺测试仪时，每个腔的长度被调节，以将模引导成尽可能靠近放大气体的激光增益说明书CN102007372ACN102007385A5/16页8的最大值M，增益的光谱由抛物曲线G表示。例如在图1B中，这是相应于在增益的最大值处的频率MC/L的模M。在启动陀螺测试仪之后，由于气体放电或由于外部环境而引起的随着时间的过去的热变化通过膨胀/收缩引起陀螺测试仪的机械变形。因此，这三个激光腔的长度倾向于变化

29、。然而，如曲线G所示，气态等离子体展示具有小谱宽的增益。因此，陀螺测试仪的光学特性也被更改，且特别在模M相对于最大值M的间隔增加时更改得更多。为了保持其特征，陀螺测试仪因此必须实现称为“腔长调谐”ALC的自主器件，腔长调谐保持模M尽可能接近最大值M。在具有包括移动反射镜的单个激光腔的单轴激光陀螺测试仪的情况下，ALC器件可例如使用测量发射激光功率的光电二极管和控制移动反射镜以维持最大发射功率的电子伺服装置来获得。在三轴激光陀螺测试仪例如图1A的陀螺测试仪的情况下，三个腔X、Y和Z共用22的反射镜，特别是反射镜B、C和D。因此，没有哪个腔能独立于其它两个腔被协调。0030移动反射镜通常由粘附到基

30、于压电陶瓷的换能器的至少一个膜组成。陶瓷通常以正压和负压被控制，在控制的效应下，陶瓷变形，同时带动膜。膜的变形对反射镜的中心施加推或拉的机械应力。因此反射镜在一个方向上或另一方向上移位，同时遵循平移运动。在下文中，控制将在标注为VB、VC和VD的电压形式下被考虑，使得反射镜B、C和D的位移LB、LC和LD分别与这些电压成比例。假定这三个移动反射镜具有确切地相同的特征，因此具有确切地相同的机械行为，则这可由单个方程LB，C，DGB，C，DVB，C，D概述，其中GB，C，D是反射镜B、C和D的平移/电增益系数。事实上，GB，C，D可类似于系数GB、GC和GD，其每个可根据移动反射镜的设计为正或负，

31、且其值也可不同。在下文中，还是认为这三个移动反射镜B、C和D具有被标注为G的带有相同的符号和比较值的系数，其满足了下面的方程10031LB，C，DGVB，C，D10032在下文中，当移动反射镜在静止时，即，当VB，C，D0时，腔X、Y和Z的长度将被表示为根据系统方程三个腔的长度LX、LY和LZ与反射镜LB、LC和LD的移动相关，该方程被简化为下面的矩阵方程200330034相反，为了获得具有长度LX、LY和LZ的腔，待提供的电压根据下面的方程3被表示为00350036对于每个腔，ALC器件确定当前激光模相对于与增益最大值对应的位置的位置LX，Y，Z，并起作用以便减小差异。例如，可选择实现移动反

32、射镜的调制和所测量的功率的同步解调。与成比例的信号SX，Y，Z被得到，且在时间上积分的值说明书CN102007372ACN102007385A6/16页9被构造。0037自主伺服装置于是可通过在时刻N1产生从时刻N的电压偏移的电压VB、VC和VD来获得，其中N是整数00380039或者，以等效的方式通过使用电压引导反射镜00400041其中，A表示积分量IX、IY和IZ与电压VB、VC和VD之间的增益系数。0042信号SX、SY、SZ、IZ、IY和IZ可被采样，且通过软件执行矩阵操作。输出控制于是通过放大数模转换器所产生的电压来获得。不使用这些信号的转换也是可能的，以通过硬件执行该操作。输出控

33、制于是通过放大从硬件操作得到的电压来获得。在任何情况下，器件对值IX、IY和IZ采样，以能够监督它们。0043因为光学腔支持在频率上分开量值C/L的激光模梳，激光功率根据L周期性地变化每当L改变标注为的光波长度时，激光功率经历最大值和最小值。此外，每个腔的长度随着控制VB、VC和VD而变化。在所选择的实例中，该变化根据来表示。0044图2示出腔X、Y和Z所发射的激光功率PX、PY和PZ分别根据施加到图1A的三轴陀螺测试仪的反射镜A、B和C的控制电压VB、VC和VD而变化的实例。按照陀螺测试仪的结构，PX不依赖于VC，PY不依赖于VD，而PZ不依赖于VB。总之看起来功率变化随着命令是周期性的，以

34、及它们展示呈现多个主最大值。这是因为，如图1B所示，如果腔X、Y和Z之一的长度L连续地变化，则作为C/L的倍数的频率梳相对于抛物曲线G所表示的增益光谱不断展现。强度以及因而这个腔所发射的功率在作为C/L的倍数的频率接近最大值M时增加，接着在C/L的倍数的频率远离最大值M时减小。换句话说，腔所发射的功率在模接近最大值M时增加，接着在该模远离最大值M时减小。此外，因为当梳相对于增益光谱超前时模一个接一个地进入并退出增益光谱，功率以周期性的方式变化。这就是为什么在图2中，每个功率最大值相应于C/L的倍数的频率或模。就是这解释了“跳模”现象通过使L变化以便最大化发射功率，从一个模传递到另一个模是可能的

35、。然而由于各种原因，模的变化在陀螺测试仪的操作期间要被避免。一个模应在启动陀螺测试仪时被选择，接着必须设法在陀螺测试仪的整个操作期间保持尽可能接近该模的功率最大值。不过应注意，从陀螺测试仪的一次启动到另一次启动，模根据外部温度条件并根据移动反射镜的初始位置可能是不同的。还应注意，从一个腔到另一个腔，模可能是不同的。0045图2还示出量KB、KC和KD，其分别是反射镜B、C和D上的电压控制的变化，所述电压控制允许将腔X、Y和Z的长度改变光学长度。即便移动反射镜有相同的平移/电增说明书CN102007372ACN102007385A7/16页10益系数G，考虑到量KB、KC和KD可能从一个反射镜另

36、一个变化，其小的差异可在数量级的大位移上积累。另外，三轴腔的几何结构允许确保这些值保持独立于所涉及的腔00460047在下文中，允许改变激光腔所发射的纵模并以移动反射镜的动力学为特征的量KB、KC和KD被称为“间模”。0048图3示出在图1A的三轴陀螺测试仪的三个移动反射镜B、C和D具有相等的间模KKBKCKD的情况下，三个腔X、Y和Z所发射的激光功率根据其所依赖的两个控制电压的和，即，分别VDVB、VCVB和VCVD而变化的实例。控制电压的和和允许获得腔X、Y和Z分别发射的最大功率。0049图4和5借助于腔所发射的激光功率根据其所依赖的两个控制电压的和，即，VDVB而变化的实例，示出图1A的

37、三轴陀螺测试仪的具有相同间模K的腔X、Y和Z的两个特性。第一特性是当所有压电电压改变半间模K/2时，这三个腔都保持在增益最大值上。该第一特性针对腔X由图4示出。第二特性是当压电控制电压的单独一个改变全间模K时，这三个腔都保持在增益最大值上。该第二特性针对腔X由图5示出。0050本发明提议更改在启动激光三轴陀螺测试仪时引导移动反射镜的移位的信号的产生，以便安排可编程的并独立于自主ALC的移动控制。应注意，本发明也适用于包括环形光学腔的任何器件，只要经过所述光学腔的光波的功率取决于移动反射镜的位置。激光陀螺测试仪仅作为例子被给出。本发明还建议提供在反射镜的控制链中的信息，以便当自主伺服运行时能够重

38、新恢复到其位置。温度传感器例如热敏电阻或热电偶的温度可被使用，以估计陀螺激光器。本发明的一个原理是通过遵循线性斜坡或更复杂的轮廓来引导控制，以同时在这三个激光腔上找到功率最大值，以便能够随后将三个移动反射镜同时定位在最有利地满足选定的操作条件的位置处。例如，在图1A的陀螺测试仪的情况下，根据方程4的反射镜的引导可通过根据下面的方程5合并移动控制DX、DY和DZ来更改00510052值IX、IY和IZ可被人工抵消，且控制DX、DY和DZ可由软件引导。该器件包括对值IX、IY和IZ的采样，以便能够监督它们。使用前面的控制，其中输入IX、IY和IZ被人工抵消，移动反射镜的控制信号VB、VC和VD于是

39、被表示为软件控制DX、DY和DZ的函数00530054控制DX、DY和DZ的变化允许获得移动反射镜的引导根据线性斜坡或更复杂的轮廓并在至少一个模上同时扫描这三个腔中的每个。对于移动控制的每个值，可获得三个腔所发射的激光功率。分别对于腔X、Y和Z发射强度最大的值和于是可被存储在存储器中。在扫描结束后，对移动控制分配所存储的值和以便将这说明书CN102007372ACN102007385A8/16页11三个移动反射镜定位成同时尽可能接近三个腔的功率最大值就足够了。方程7给出了对反射镜的控制获得的最终值和00550056相反，在本例中，将产生以获得平移控制值VB、VC和VD的软件控制DX、DY和DZ

40、的值被表示为00570058这个例子不限制引导移动反射镜所需要的方法。相应于移动控制和反射镜所接收的控制之间的双射的任何技术是适当的能够给每个反射镜的独立扫描编程就足够了，且然后其中每个反射镜可放置在所计算的最终位置处。通过移动控制DC、DD和DB的引导的更改的第二个实例在下面给出，这可实现反射镜扫描和随后对每个反射镜区分定位的顺序00590060这使用了人工地ARTIFICIIELLEMENT抵消值IX、IY和IZ并通过软件引导控制DC、DD和DB的能力。0061本发明还能够在自主伺服运行时确定反射镜的位置。在由方程5给出的第一个实例中，反射镜的控制可由所产生的值VB、VC和VD，的测量或从

41、值IX，Y，ZDX，Y，Z确定，值IX，Y，ZDX，Y，Z可在软件执行操作的情况下独立地被测量或是直接已知的。在图9所示的移动反射镜的控制的第二个实例中，反射镜的控制也可由所产生的值VB、VC和VD的测量确定。它们在软件所执行操作的情况下也可从被独立地测量或直接已知的值IX、IY和IZ以及DC、DD和DB中估计。量A可被假定为已知的常数，或它可例如从将A的值与温度的值相对照的表中被提取。初始扫描不用被限制到线性斜坡，可具有更复杂的形状，以在精确度、可再现性或还有速度方面改善定位。移动反射镜的最终定位可从几个可能性中选择，以改善定位，以考虑每个反射镜的特性，以影响其行为，或者还有以补偿某些效应。

42、0062可设想的一种配置相应于三个移动反射镜B、C和D有相同的间模KKBKCKD的情况。这关系到显示如何可能在相同的范围内获得三个反射镜的扫描，以将它们定位在类似相同的间隔中并尽可能接近三个腔的强度最大值。为了扫描选定的激光腔的模，对两个反射镜之一应用值K的控制的变化就足够了，例如在平均值附近扫描该控制K/2。当同时扫描这个腔的两个移动反射镜时，对每个反射镜应用K/4的变化就足够了。以这种方式，在平均值附近K/4的变化上同时扫描三个反射镜允许在模上扫描三轴激光陀螺测试仪的三个腔。0063对于所显示的反射镜的第一个控制实例，方程8示出三个移动反射镜执行在K/4上的扫描，也就是说，如果控制DX、D

43、Y和DZ采用由下面的方程10说明书CN102007372ACN102007385A9/16页12给出的间隔00640065然后在存储器中存储腔X、Y和Z的相应强度是最大的控制的值和就足够了。移动反射镜的控制的最终值根据下面的方程11来获得，对于这些值三个腔同时接近于其最大值00660067方程10和11允许确定控制的间隔，这给出方程1200680069为同时将三个腔引导到其强度最大值附近而被计算的控制自动位于中心在具有与在扫描期间相同的值附近但有更大的幅度3K/4的间隔中。对于第二个控制实例，方程9导致相同的结果。0070最后，当选择在相同的间隔中引导控制时，移动反射镜同时扫描相同的范围并接着

44、被同时定位在相同的间隔中，最终定位的精确度由扫描步幅的减小、功率测量中的噪声水平和在每个点处获取重复的数量之间的折衷确定。移动反射镜的这种引导改善了移动反射镜的初始定位的确定该顺序和引导允许在激光增益的最大值处同时对这三个腔有快速和可靠的定位。0071总是在三个移动反射镜B、C和D有相同的间模的情况下，在示出如何可能在相同的范围内获得三个反射镜的扫描之后，为了将它们定位在也相同的间隔中并尽可能接近三个腔的强度最大值，现在关系到显示如何可能在每个移动反射镜特有的间隔中获得扫描和定位，同时使三个腔尽可能接近于强度最大值。0072在第一个实例中，方程6指示通过选择控制所采用的范围，其中移动反射镜所扫

45、描的间隔可根据下面的方程3来区分说明书CN102007372ACN102007385A10/16页1300730074反射镜于是扫描中心在由给出的不同的值附近但具有相同的幅度K/4的范围。如以前一样，然后存储控制值和就足够了，对于这些值腔X、Y和Z的相应强度最大。移动反射镜的最终控制值与以前一样相应于对于这些最终控制值三个腔将同时接近于其最大值。方程12表明将这三个腔同时引导到其强度最大值附近的控制和将移动反射镜自动引导到中心在与基于和的扫描期间相同的值附近但具有较大的幅度3K/4的间隔中。移动反射镜的第二个控制实例通过方程9导致相同的结果。0075最后，当选择在不同的间隔中引导控制时，移动反

46、射镜可同时扫描不同的范围并随后被同时定位在各个间隔中，其中最终定位的精确度也由扫描步幅、功率测量中的噪声水平和在每个点处的获取重复的数量之间的折衷确定，扫描步幅的精确度可通过增加沿着扫描采样的点的数量来增强。事实上，在同一点重复获取允许减少噪声的份额，但增加了扫描的总持续时间。移动反射镜的这种引导还改善了移动反射镜的定位的确定顺序和引导允许在激光增益的最大值处同时对三个腔有快速和可靠的定位，该定位根据移动反射镜而被个性化。根据初始温度选择扫描和定位的范围可允许预测移动反射镜的行为的变化。0076总是在三个移动反射镜B、C和D有相同的间模的情况下，在示出如何可能在相同的范围内获得三个反射镜的扫描

47、之后，通过将它们同时放置成尽可能接近其腔的强度最大值，接着通过按照围绕平均值的3K/4的间隔引导它们，以便将它们定位在相同或每个反射镜特有的间隔内，这关系到如何可能将这些范围减小到范围K/2。三轴腔的研究表明当一个电压控制达到范围末端处时，另两个控制位于相对侧。对三轴腔的最大值的定位的这个特性在反射镜B的情况下由下面的两个判断示出0077说明书CN102007372ACN102007385A11/16页1400780079四个其它等效的判断可通过反射镜之间的循环置换获得。0080本发明尤其提议使用图4所示的三轴激光腔的第一个特性，以便移动反射镜的所有控制，同时将腔保持在增益最大值附近。通过将范

48、围末端处的反射镜移动半个间模以将它引导到中值，并通过在相反的方向上给另两个反射镜的控制补偿半个间模，两个腔被保持在相同的模上，且第三个腔跳模。0081根据表1下列操作中的每个因此可有利地允许控制重新回到中心位置，同时保持两个腔在相同的模上，并使第三个腔跳模00820083表10084在扫描结束后计算出在间隔3K/4中的反射镜的控制后，并且当值之一离开间隔K/2时，所提出的控制的更改允许重新定义在间隔K/2中的值，这些值同时引导这三个腔尽可能接近其增益最大值。0085本发明还提议使用图5所示的三轴激光腔的第二个特性，以移动单个反射镜的控制，同时将所有的腔保持在增益最大值附近。通过将范围末端处的反

49、射镜移动全间模，它被引导到间隔的中值。根据表2下列操作中的每个因此可有利地允许移动反射镜的控制，同时保持一个腔在相同的模处，并使另两个腔跳模说明书CN102007372ACN102007385A12/16页1500860087表20088在扫描结束后计算出在间隔3K/4中的反射镜的控制后，并且当值之一离开间隔K/2时，所提出的控制的更改可允许重新定义间隔的同一侧的值。0089最后，在扫描了反射镜并确定了同时使三个激光腔尽可能接近增益最大值的控制之后，前面提出的操作允许减小可能的值范围。这些更改允许促进允许在移动反射镜的部件例如可变形圆盘或粘合接头中减小机械应力的行为，并因此增加构成移动反射镜的组件的可靠性。0090在显示当三个移动反射镜具有相同的间模时如何可能扫描其位置以将它们定位在每个反射镜所特有的间隔中、同时将它们同时放置成尽可能接近三个腔的强度最大值之后，移动反射镜最终被控制在每个反射镜所特有的围绕平均值具有相同的幅度3K/4的间隔中，这关系到设想三个移动反射镜B、C和D具有被标注为KB、KC和KD的不同间模的情况。可在具有每个反射镜所特有的中心和幅度的间隔中获得移动反射镜的扫描，并随后将它们定位成尽可能接近增益最大值。如果三个移动反射镜根据方程同时分别移动KB，C，D/4，每个腔X、Y和Z仍然可