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DE102006024984A1 - Detector device for e.g. qualitative or quantitative position measurement of inertia system in space travel area, has partial beams repeatedly guided by media before partial beams are merged in beam splitter - Google Patents

Detector device for e.g. qualitative or quantitative position measurement of inertia system in space travel area, has partial beams repeatedly guided by media before partial beams are merged in beam splitter Download PDF

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DE102006024984A1
DE102006024984A1 DE200610024984 DE102006024984A DE102006024984A1 DE 102006024984 A1 DE102006024984 A1 DE 102006024984A1 DE 200610024984 DE200610024984 DE 200610024984 DE 102006024984 A DE102006024984 A DE 102006024984A DE 102006024984 A1 DE102006024984 A1 DE 102006024984A1
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beam splitter
partial beams
laser beam
partial
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DE200610024984
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German (de)
Inventor
Andreas Varesi
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Individual
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Abstract

The device has a laser source (20) for splitting a laser beam (91) into two partial beams (92, 93) over a beam splitter (31). The partial beams are guided over deflecting mirrors (41, 42, 51, 52) through air and optical medium. The partial beams are merged over the beam splitter and are brought on a viewing screen (81) for interference over an enlarge lens (71). The partial beams are repeatedly guided by the two media before the partial beams are merged in the beam splitter, where each partial beam passes the dense medium only in a single direction.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf neue Anwendungen von Laserinterferometern mit zwei unterschiedlichen Übertragungsmedien. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Detektorvorrichtung zum qualitativen oder quantitativen Erfassen einer Lage oder Geschwindigkeit im Raum. Die qualitative Erfassung umfasst lediglich den Nachweis, dass sich ein Inertialsystem gegenüber der kosmischen Hintergrundstrahlung bewegt, während die quantitative Erfassung sowohl die genaue Ausrichtung gegenüber dem Großen Attraktor (Sternbild Centaurus) als auch die Absolutgeschwindigkeit gegenüber dem Mikrowellenhintergrund einschließt.The The present invention relates to new applications of laser interferometers with two different transmission media. In particular, the invention relates to a detector device for the qualitative or quantitative recording of a situation or speed in the room. The qualitative assessment only includes proof that that an inertial system opposes the cosmic background radiation moves while the quantitative coverage of both the exact alignment with the Huge Attractor (constellation Centaurus) as well as the absolute speed across from includes the microwave background.

Die qualitative und quantitative Lage- und Geschwindigkeitsmessung im Raum spielt insbesondere in der Luft- und Raumfahrt eine wichtige Rolle. Zudem ist auch bei der Navigation am Boden oder auf See eine genaue Kenntnis der exakten räumlichen Ausrichtung von größter Bedeutung. Anomalien im Erdmagnetfeld liefern oftmals ungenaue Richtungsmessungen. Aus diesem Grund kommen vermehrt Verfahren der Satellitennavigation zum Einsatz. Doch auch diese hochpräzisen aber technologisch sehr aufwendigen Verfahren weisen Unzulänglichkeiten auf. Zum einen kann es bei der Erstlokalisation einige 10 Minuten dauern, bis der GPS-Empfänger alle für eine Positionsbestimmung nötigen Satelliten erfasst hat. Zum anderen ist die Positionsbestimmung nur dann möglich, wenn ein optischer Kontakt zu den Satelliten besteht. In Häuserschluchten, Gebirgstälern, geschlossenen Gebäuden, unterirdischen Anlagen und unter Wasser scheidet diese Form der Lokalisierung daher oft aus. In der Luft- und Raumfahrt werden Verfahren genutzt, bei denen feste kosmische Bezugspunkte (z.B. Fixsterne bzw. ein Funksignal von der Erde) angepeilt werden. Der Nachteil hierbei ist, dass auch hier ein Sichtkontakt zum Bezugspunkt nötig ist. Im Schatten von Planeten oder Monden reißt dieser Kontakt meist ab. Ein anderes, bisher jedoch extrem aufwendiges Verfahren ist die Geschwindigkeitsmessung gegenüber dem kosmischen Mikrowellenhintergrund. Diese wurde erstmals 1976 von Richard Muller durchgeführt [1]. Dabei wird mit Präzisionsantennen die Rotverschiebung des kosmischen 3K Hintergrundrauschens ermittelt und anhand der Verschiebung die Absolutgeschwindigkeit gegenüber dem Großen Attraktor errechnet.The qualitative and quantitative position and speed measurement in Space plays an important role, especially in the aerospace industry Role. In addition, when navigating the ground or at sea is one exact knowledge of the exact spatial Alignment of the utmost importance. Anomalies in the earth's magnetic field often provide inaccurate directional measurements. For this reason, more and more methods of satellite navigation come for use. But even these highly precise but technologically very complicated procedures have inadequacies. On the one hand It may take a few 10 minutes for the initial location to reach the GPS receiver all for need a position determination Satellites. On the other hand, the position determination only possible if there is optical contact with the satellites. In street canyons, mountain valleys, closed buildings, Underground facilities and underwater this form of the Localization therefore often off. In the aerospace industry will be procedures in which fixed cosmic reference points (e.g., fixed stars or a radio signal from the earth) are targeted. The disadvantage Here it is that a visual contact with the reference point is necessary here as well. In the shadow of planets or moons this contact usually breaks off. Another, but so far extremely expensive process is the Speed measurement opposite the cosmic microwave background. This was first in 1976 performed by Richard Muller [1]. This is done with precision antennas detects the redshift of the 3K cosmic background noise and based on the shift the absolute speed against the Huge Attractor calculated.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine kostengünstige Messvorrichtung zum qualitativen oder quantitativen Erfassen einer Lage oder Geschwindigkeit im Raum zu schaffen. Diese Vorrichtung soll vor allem unabhängig von Magnetfeldanomalien, äußerer Abschirmung und elektromagnetischen Störungen sein, damit sie auch Orts- und Geschwindigkeitsbestimmungen unter extremen Bedingungen, wie im Weltraum, unter Tage und im submarinen Bereich ermöglicht.The Object of the present invention is to provide a cost-effective measuring device for Qualitative or quantitative recording of a situation or speed to create in the room. This device should be independent of Magnetic field anomalies, outer shielding and electromagnetic interference be, so they also location and speed under extreme conditions, such as in space, underground and submarine Area allows.

Diese Aufgaben werden durch ein Zweimedien-Interferometer gemäß Anspruch 1–4, eine frei im Raum drehbare Vorrichtung zum Anpeilen des Großen Attraktors gemäß Anspruch 5, 6 und eine senkrecht dazu ausgerichtete Interferenzzählvorrichtung zur Ermittlung der Geschwindigkeit im Raum gemäß Anspruch 7 gelöst.These Tasks are performed by a two-media interferometer according to claim 1-4, one Freely rotatable device for locating the Great Attractor according to claim 5, 6 and an aligned perpendicular interference counter to the Determining the speed in the room solved according to claim 7.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Idee, die Kompensationseffekte beim klassischen Michelson-Interferometer durch den Einsatz unterschiedlich dichter Lichtmedien zu eliminieren. Dieses Verfahren basiert weitgehend auf dem bereits 1887 von Michelson und Morley zur Ätherbestimmung verwendeten Michelson-Interferometers. Entgegen ihrer Erwartungen maßen Michelson und Morley ein Null-Ergebnis anstatt der erwarteten Interferenzverschiebungen [2]. Erst mit Hilfe der speziellen Relativitätstheorie konnte eine mathematische Erklärung hierfür geliefert werden [3]. Dabei sorgen die Zeitdilatation, Längenkontraktion und der transversale Dopplereffekt dafür, dass sich die Eigengeschwindigkeit aus den Interfe renzgleichungen herauskürzt und das Michelson-Interferometer zur Geschwindigkeitsbestimmung ungeeignet ist. In 1 bis 3 ist dieser Effekt grafisch dargestellt:The present invention is based on the idea to eliminate the compensation effects in the classical Michelson interferometer by the use of different dense light media. This method is largely based on the Michelson interferometer already used in 1887 by Michelson and Morley for the determination of the ether. Contrary to their expectations, Michelson and Morley measured a zero result instead of the expected interference shifts [2]. Only with the help of the special theory of relativity a mathematical explanation could be given for this [3]. The time dilation, length contraction and the transversal Doppler effect ensure that the intrinsic velocity is eliminated from the interference equations and that the Michelson interferometer is unsuitable for determining the velocity. In 1 to 3 this effect is shown graphically:

1 zeigt ein ruhendes Inertialsystem, wobei ein Laserstrahl zum Zeitpunkt t0 an einem Strahlteiler in zwei Teilstrahlen aufgespaltet wird. Zum Zeitpunkt t1 = t2 werden sowohl der longitudinale als auch der transversale Teilstrahl reflektiert um gleichzeitig zum Zeitpunkt t3 wieder zusammengeführt. So lange sich die Wellenmaxima am Punkt der Zusammenführung nicht gegeneinander verschieben, kommt es auch zu keinen Änderungen im Interferenzmuster. 1 shows a stationary inertial system, wherein a laser beam is split at the time t0 at a beam splitter into two partial beams. At the time t1 = t2, both the longitudinal and the transverse partial beam are reflected in order to be brought together again at the time t3. As long as the wave maxima do not shift against each other at the point of the merge, there are no changes in the interference pattern.

2 zeigt von einem ruhenden Betrachterstandpunkt aus ein mit 25%tiger Lichtgeschwindigkeit linear bewegtes Inertialsystem, wobei ein Laserstrahl zum Zeitpunkt t0 in zwei Teilstrahlen aufgespaltet wird. Aufgrund des transversalen Dopplereffektes ist dieser Strahl gegenüber dem ruhenden System (1) rotverschoben also gedehnt. Zum Zeitpunkt t1 (= ½ t3) erreicht der transversale Teilstrahl den oberen Spiegel. Der longitudinale Teilstrahl eilt dem rechten Spiegel hinterher und erreicht diesen zum Zeitpunkt t2, der etwas später ist, als t1. Aus diesem Grund durchwandert der longitudinale Teilstrahl nun auch mehrere Wellenmaxima als der transversale Teilstrahl. Auf dem Rückweg eilt nun der longitudinale Teilstrahl dem Strahlteiler entgegen, woraufhin er einen kürzeren Weg und somit entsprechend weniger Wellenmaxima als der transversale Strahl durchlaufen muss. Zum Zeitpunkt t3 treffen die reflektierten Teilstrahlen wieder gleichzeitig am Strahlteiler auf. Aufgrund der Längenkontraktion erreicht der longitudinale Strahl trotz Symmetrieverschiebung nach exakt der gleichen Zahl von Wellenmaxima wie der transversale Teilstrahl den Strahlteiler. Es kommt zu keiner Verschiebung der Wellenmaxima und somit auch zu keiner Änderung im Interferenzmuster. 2 shows from a dormant viewer point of view from a linearly moved with 25% tiger speed of light inertial system, wherein a laser beam is split at the time t0 into two sub-beams. Due to the transversal Doppler effect, this beam is opposite to the stationary system ( 1 ) redshifted so stretched. At time t1 (= ½ t3), the transverse partial beam reaches the upper mirror. The longitudinal partial ray follows the right mirror and reaches it at time t2, which is slightly later than t1. For this reason, the longitudinal partial beam now also passes through several wave maxima as the transverse partial beam. On the way back, the longitudinal partial beam then approaches the beam splitter, whereupon it has to travel through a shorter path and thus correspondingly fewer wave maxima than the transverse beam. At time t3, the reflected partial beams impinge on the beam splitter again simultaneously. Due to the length contraction reaches the longitu dinale beam despite symmetry shift after exactly the same number of wave maxima as the transverse part of the beam beam splitter. There is no shift of the wave maxima and thus also no change in the interference pattern.

3 zeigt am Beispiel von 50%tiger Lichtgeschwindigkeit, dass, unabhängig von der Geschwindigkeit des bewegten Inertialsystems, der in 2 gezeigte Kompensationseffekt stets ein Nullergebnis liefern muss. 3 shows, using the example of 50% light speed, that, irrespective of the speed of the moving inertial system, the in 2 compensation effect always has to deliver a zero result.

Dieser Kompensationseffekt ist jedoch nur dann gegeben, wenn der im Interferometer aufgespaltete Laserstrahl über die gesamte Strecke im selben Medium übertragen wird. Sobald ein Medienwechsel stattfindet, bei dem ein Lichtstrahl in der einen Richtung im Vakuum bzw. Luft und in der anderen Richtung in einem optisch dichteren Medium mit möglichst hoher Brechungszahl verläuft, kann die Relativgeschwindigkeit nicht mehr herauskompensiert werden und es treten die ursprünglich erwarteten Interferenzverschiebungen auf.This Compensation effect, however, is only given if that in the interferometer split laser beam over the entire route is transmitted in the same medium. Once a Media change takes place, in which a ray of light in the one Direction in vacuum or air and in the other direction in one optically denser medium with as possible high refractive index, the relative speed can not be compensated out and it's the original one expected interference shifts on.

Dieser Effekt konnte bereits sowohl mathematisch als auch experimentell (siehe Anlage) nachgewiesen werden.This Effect has already been both mathematical and experimental (see attachment).

Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel – dem Zweimedien-Interferometer – wird ein Laserstrahl durch einen Strahlteilerwürfel in zwei Teilstrahlen aufgespaltet. Der eine Teilstrahl durchquert zunächst in Bewegungsrichtung das optisch weniger dichte Medium und wird entgegen der Bewegungsrichtung durch das optisch dichtere Medium zurückgeführt. Der zweite Teilstrahl durchquert in Bewegungsrichtung zunächst das optisch dichtere Medium und wird entgegen der Bewegungsrichtung durch das optisch weniger dichte Medium zurückgeführt. Beide Teilstrahlen werden schließlich im Strahlteilerwürfel wieder zusammengeführt und über eine Aufweitlinse an einem Beobachtungsschirm zur Interferenz gebracht.According to one Particularly preferred embodiment - the two-media interferometer - is a Laser beam split by a beam splitter cube into two sub-beams. The one partial beam first traverses the direction of movement optically less dense medium and is contrary to the direction of movement returned by the optically denser medium. The second partial beam first passes through the optically denser medium in the direction of movement and is opposite to the direction of movement through the optically less dense medium returned. Both Partial beams finally become in the beam splitter cube merged again and about one Aufweitlinse brought to an observation screen to interference.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird parallel zum Zweimedien-Interferometer ein klassisches Michelson-Interferometer betrieben. Über einen Abgleich beider Interferenzmuster können Störeffekte, ausgelöst durch thermische Schwankungen, Verwindungen des Messaufbaus und anderer äußerer Einflüsse, herausgemittelt werden.According to one another embodiment becomes a classic Michelson interferometer parallel to the two-media interferometer operated. about an adjustment of both interference patterns can cause interference effects caused by thermal fluctuations, distortions of the measurement setup and other external influences, averaged out become.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Zweimedien-Interferometer zur Positionsbestimmung des Großen Attraktors genutzt. Hierfür ist der Aufbau kardanisch aufgehängt und wird so lange in seiner räumlichen Lage variiert, bis über einen optischen Detektor keine Änderung des Interferenzmusters mehr festgestellt werden kann. Dieser Zustand ist dann erreicht, wenn der Strahlengang der durch das dichtere Medium geleitet wird senkrecht zum Großen Attraktor ausgerichtet ist. In diesem Fall hat die Eigengeschwindigkeit des Inertialsystems keinen Einfluss auf die aufgespalteten Teilstrahlen, das Interferenzmuster bleibt konstant.According to one another embodiment becomes the dual-media interferometer for positioning the Great Attractor used. Therefor the structure is gimbaled and will be so long in its spatial Location varies until over an optical detector no change the interference pattern can be detected more. This condition is then reached when the beam path through the denser medium is directed perpendicular to the big one Attractor is aligned. In this case, the airspeed has of the inertial system has no influence on the split partial beams, the interference pattern remains constant.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Zweimedien-Interferometer zur absoluten Geschwindigkeitsbestimmung genutzt. Hierfür ist der Aufbau ebenfalls kardanisch aufgehängt und wird so lange in seiner räumlichen Lage variiert, bis über einen optischen Detektor eine maximale zeitliche Veränderung des Interferenzmusters festgestellt wird. Anhand eines Abgleichs mit den bekannten Richtungs- und Interferenzänderungs-Parametern für ein auf der Erde ruhendes System kann sowohl die absolute Bewegungsrichtung als auch Geschwindigkeit des bewegten Inertialsystems ermittelt werden.According to one another embodiment becomes the dual-media interferometer used for absolute speed determination. This is the structure also gimballed and will be so long in its spatial Location varies until over an optical detector a maximum temporal change of the interference pattern is detected. Based on a comparison with the known direction and interference change parameters for one the earth dormant system can both the absolute direction of movement as well as speed of the moving inertial system determined become.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:following become preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying figures. It demonstrate:

4 eine schematische Darstellung eines Zweimedien-Interferometers; 4 a schematic representation of a two-media interferometer;

5 eine schematische Darstellung eines Zweimedien-Interferometers inklusive eines Michelson-Referenz-Interferometers; 5 a schematic representation of a dual-media interferometer including a Michelson reference interferometer;

6 eine schematische Darstellung eines kardanisch aufgehängten Zweimedien-Interferometers zur Anpeilung des Großen Attraktors sowie zur Geschwindigkeitsmessung. 6 a schematic representation of a gimbaled dual-media interferometer for targeting the large attractor and for speed measurement.

4 ist eine schematische Darstellung eines Zweimedien-Interferometers das vibrationsfrei auf einer massiven Bodenplatte (10) montiert ist. Eine stabilisierte Laserquelle (20) (z.B. Melles Griot HeNe-Laser 05-LHP-121-241, 2,5 mW, 632,8 m) emittiert einen Laserstrahl (91). Dieser Laserstrahl wird in einem Strahlteiler (31) (z.B. nicht polarisierender Strahlteilerwürfel) in zwei Teilstrahlen (92) und (93) aufgespaltet. 4 is a schematic representation of a two-media interferometer vibration-free on a solid bottom plate ( 10 ) is mounted. A stabilized laser source ( 20 ) (eg Melles Griot HeNe laser 05-LHP-121-241, 2.5 mW, 632.8 m) emits a laser beam ( 91 ). This laser beam is in a beam splitter ( 31 ) (eg non-polarizing beam splitter cube) into two sub-beams ( 92 ) and ( 93 ) split.

Teilstrahl (92) wird durch ein optisch weniger dichtes Medium (z.B. Luft oder Vakuum) über einen Umlenkspiegel (42) zum Spiegelsystem (51) gelenkt und dort in ein optisch dichteres Medium (60) mit Brechungsindex > 1 (z.B. Wasser 1,33, Glycerin 1,47, Plexiglas 1,49) eingekoppelt. Nach Durchlaufen des dichteren Mediums (60) wird der Teilstrahl (92) über ein Spiegelsystem (52) zum Umlenkspiegel (41) gelenkt und von dort zum Strahlteiler (31) zurückgeführt.Partial beam ( 92 ) by a visually less dense medium (eg air or vacuum) via a deflection mirror ( 42 ) to the mirror system ( 51 ) and there in a visually denser medium ( 60 ) with refractive index> 1 (eg water 1.33, glycerol 1.47, Plexiglas 1.49). After passing through the denser medium ( 60 ), the sub-beam ( 92 ) via a mirror system ( 52 ) to the deflection mirror ( 41 ) and from there to the beam splitter ( 31 ) returned.

Teilstrahl (93) wird über einen Umlenkspiegel (41) durch ein optisch weniger dichtes Medium (z.B. Luft oder Vakuum) zum Spiegelsystem (52) gelenkt und dort gegenläufig in das optisch dichtere Medium (60) eingekoppelt. Nach Durchlaufen des dichteren Mediums (60) wird der Teilstrahl (93) über das Spiegelsystem (51) zum Umlenkspiegel (42) gelenkt und von dort zum Strahlteiler (31) zurückgeführt.Partial beam ( 93 ) is connected via a deflection mirror ( 41 ) through an optically less dense medium (eg air or vacuum) to the mirror system ( 52 ) and there in opposite directions in the optically denser medium ( 60 ) coupled. After passing through the denser medium ( 60 ), the sub-beam ( 93 ) via the mirror system ( 51 ) to the deflection mirror ( 42 ) and from there to the beam splitter ( 31 ) returned.

Im Strahlteiler (31) werden die beiden Teilstrahlen (92) und (93) wieder zusammengeführt und über eine Aufweitlinse (71) auf einen Beobachtungsschirm (81) zur Interferenz gebracht.In the beam splitter ( 31 ), the two partial beams ( 92 ) and ( 93 ) and brought together via an expanding lens ( 71 ) on an observation screen ( 81 ) brought to interference.

5 ist eine schematische Darstellung eines Zweimedien-Interferometers, das durch ein Michelson-Referenz-Interferometer erweitert ist. Beide Interferometer sind auf einer massiven Bodenplatte (10) montiert. Eine stabilisierte Laserquelle (20) emittiert einen Laserstrahl (91). Im Strahlteiler (32) wird ein Teil des Laserstrahls (91) abgespalten und zum Betrieb des Michelson-Referenz-Interferometers genutzt. Im Strahlteiler (33) wird dieser abgespaltene Laserstrahl in die beiden Teilstrahlen (94) und (95) aufgespaltet. Teilstrahl (94) wird am Spiegel (44) zum Strahlteiler (33) zurückreflektiert, Teilstrahl (95) wird am Spiegel (43) zum Strahlteiler (33) zurückreflektiert. Im Strahlteiler (33) werden die beiden Teilstrahlen (94) und (95) wieder zusammengeführt und über eine Aufweitlinse (72) auf einen Beobachtungsschirm (82) zur Interferenz gebracht. 5 is a schematic representation of a two-media interferometer, which is extended by a Michelson reference interferometer. Both interferometers are on a solid bottom plate ( 10 ) assembled. A stabilized laser source ( 20 ) emits a laser beam ( 91 ). In the beam splitter ( 32 ) becomes a part of the laser beam ( 91 ) and used to operate the Michelson reference interferometer. In the beam splitter ( 33 ), this split-off laser beam is split into the two partial beams ( 94 ) and ( 95 ) split. Partial beam ( 94 ) is on the mirror ( 44 ) to the beam splitter ( 33 ) backreflected, partial beam ( 95 ) is on the mirror ( 43 ) to the beam splitter ( 33 ) reflected back. In the beam splitter ( 33 ), the two partial beams ( 94 ) and ( 95 ) and brought together via an expanding lens ( 72 ) on an observation screen ( 82 ) brought to interference.

Der Hauptstrahl (91) wird wie bereits bei 4 beschrieben im Zweimedien-Interferometer zur Interferenz gebracht. Durch den Vergleich der Interferenzmuster auf den Beobachtungsschirmen (81) und (82) kann vermieden werden, dass Störeffekte im Zweimedien-Interferometer zu fehlerhaften Positions- oder Geschwindigkeitsmessungen führen. Solange das Interferenzmuster auf dem Beobachtungsschirm (82) des Michelson-Referenz-Interferometers unverändert bleibt, ist gewährleistet, dass keine Störeffekte vorliegen.The main beam ( 91 ) becomes like already at 4 described in the two-media interferometer brought to interference. By comparing the interference patterns on the observation screens ( 81 ) and ( 82 ) it can be avoided that interference effects in the two-media interferometer lead to erroneous position or velocity measurements. As long as the interference pattern on the observation screen ( 82 ) of the Michelson reference interferometer, it is ensured that no parasitic effects are present.

6 ist eine schematische Darstellung eines kardanisch aufgehängten Zweimedien-Interferometers zur Anpeilung des Großen Attraktors sowie zur Geschwindigkeitsmessung. Dabei ist das in 4 beschriebene Zweimedien-Interferometer über eine kardanische Aufhängung (11) frei beweglich gelagert. Durch Motoren (z.B. Schrittmotoren) kann das Interferometer in jede beliebige Lage im Raum gebracht werden. Die Motoren können über eine Steuerungslogik angesteuert werden, die über einen optischen Sensor (100) das auf dem Beobachtungsschirm (81) auftretende Interferenzmuster überwachen. 6 is a schematic representation of a gimballed two-media interferometer for targeting the large attractor and for speed measurement. It is in 4 described two-media interferometer via a gimbal ( 11 ) freely movable. Motors (eg stepper motors) allow the interferometer to be placed in any position in the room. The motors can be controlled via a control logic, which is controlled by an optical sensor ( 100 ) on the observation screen ( 81 ) monitor occurring interference patterns.

Um den Großen Attraktor anzupeilen wird das dichtere Medium (60) so im Raum positioniert, dass es zu keinen messbaren Interferenzänderungen auf dem Beobachtungsschirm (81) kommt. Der Große Attraktor steht in diesem Fall senkrecht über bzw. unter dem Zweimedien-Interferometer.To target the Great Attractor becomes the denser medium ( 60 ) are positioned in the room so that there are no measurable interference changes on the observation screen ( 81 ) comes. In this case, the big attractor stands vertically above or below the two-media interferometer.

Um eine Geschwindigkeitsmessung vorzunehmen wird das dichtere Medium (60) so im Raum positioniert, dass die Interferenzmuster auf dem Beobachtungsschirm (81) mit maximaler Frequenz wechseln. Anhand der Wechselgeschwindigkeit der Interferenzmuster auf dem Beobachtungsschirm (81) kann die absolute Geschwindigkeit im Raum berechnet werden. Anhand der Art wie sich die Interferenzringe oder -streifen ändern (Ringe weiten sich bei der Änderung auf bzw. sie schrumpfen zusammen) lässt sich die absolute Bewegungsrichtung ermitteln.To make a speed measurement, the denser medium ( 60 ) positioned in the space such that the interference patterns on the observation screen ( 81 ) with maximum frequency. Based on the rate of change of the interference patterns on the observation screen ( 81 ) the absolute speed in space can be calculated. Based on the way the interference fringes or stripes change (rings widen when they change or shrink together), the absolute direction of motion can be determined.

Um auch bei dem kardanisch aufgehängten Zweimedien-Interferometer Störeffekte auszuschließen, kann auch diese Ausführungsform wie bei 5 beschrieben durch ein zusätzliches Michelson-Interferometer ergänzt werden.To exclude also in the gimballed two-media interferometer interference effects, this embodiment can as in 5 be supplemented by an additional Michelson interferometer.

Literaturverzeichnisbibliography

  • [1] Calder, Nigel, Einstein's Universe, British Broadcasting Corporation, Chapt. 17 (1979)[1] Calder, Nigel, Einstein's Universe, British Broadcasting Corporation, Chapt. 17 (1979)
  • [2] Michelson, Morley, The American Journal of Science, No 203, 333 pp (Nov 1887)[2] Michelson, Morley, The American Journal of Science, No 203, 333 pp (Nov 1887)
  • [3] A. Einstein, Zur Elektrodynamik bewegter Körper, Annalen der Physik und Chemie, Jg. 17, pp. 891–921 (1905)[3] A. Einstein, On the Electrodynamics of Moving Bodies, Annals of Physics and Chemistry, Jg. 17, pp. 891-921 (1905)

1010
Grundplattebaseplate
1111
Kardanische Aufhängunggimbal suspension
2020
Laserquellelaser source
3131
Strahlteilerbeamsplitter
3232
Strahlteilerbeamsplitter
3333
Strahlteilerbeamsplitter
4141
Umlenkspiegeldeflecting
4242
Umlenkspiegeldeflecting
4343
Umlenkspiegeldeflecting
4444
Umlenkspiegeldeflecting
5151
Spiegelsystem zur Strahleinkopplung in Medium 60 Mirror system for beam injection into medium 60
5252
Spiegelsystem zur Strahleinkopplung in Medium 60 Mirror system for beam injection into medium 60
6060
Dichteres optisches Mediumdenser optical medium
7171
AufweitlinseAufweitlinse
7272
AufweitlinseAufweitlinse
8181
Beobachtungsschirmobservation screen
8282
Beobachtungsschirmobservation screen
9191
Emittierter Laserstrahlemitted laser beam
9292
Aufgespalteter LaserstrahlSituated Spalteter laser beam
9393
Aufgespalteter LaserstrahlSituated Spalteter laser beam
9494
Aufgespalteter LaserstrahlSituated Spalteter laser beam
9595
Aufgespalteter LaserstrahlSituated Spalteter laser beam
100100
Optischer Sensoroptical sensor

Claims (7)

Detektorvorrichtung zum qualitativen oder quantitativen Nachweis der Bewegung eines Inertialsystems im Raum basierend auf einem Zweimedien-Interferometers, mit: einer Laserquelle (20), die einen Laserstrahl (91) über einen Strahlteiler (31) in zwei Teilstrahlen (92, 93) aufspaltet und diese gegenläufig über mehrere Umlenkspiegel (41, 42, 51, 52) eine Wegstrecke durch ein weniger dichtes optisches Medium, die andere Wegstrecke durch ein dichteres optisches Medium (60) leitet und schließlich die beiden Teilstrahlen (92, 93) über den Strahlteiler (31) wieder zusammenführt und über eine Aufweitlinse (71) auf einem Beobachtungsschirm (81) zur Interferenz bringt. Um eine möglichst kleine Bauform zu erreichen, können die Teilstrahlen (92, 93) wiederholt durch die zwei Medien geleitet werden, bevor sie im Strahlteiler (31) wieder zusammengeführt werden. Wichtig ist dabei lediglich, dass jeder Teilstrahl das dichtere Medium jeweils nur in eine Richtung durchläuft.Detector device for the qualitative or quantitative detection of the movement of an inertial in-room based on a two-media interferometer, comprising: a laser source ( 20 ), which is a laser beam ( 91 ) via a beam splitter ( 31 ) into two partial beams ( 92 . 93 ) and these in opposite directions over several deflection mirrors ( 41 . 42 . 51 . 52 ) a distance through a less dense optical medium, the other distance through a denser optical medium ( 60 ) and finally the two partial beams ( 92 . 93 ) over the beam splitter ( 31 ) and via an expanding lens ( 71 ) on an observation screen ( 81 ) brings to the interference. In order to achieve the smallest possible design, the partial beams ( 92 . 93 ) are passed repeatedly through the two media before being placed in the beam splitter ( 31 ) are brought together again. It is only important that each partial beam passes through the denser medium only in one direction. Referenzvorrichtung zum Ausschluss von Störeffekten bei Messungen mit der Detektorvorrichtung nach Anspruch 1, mit: einer Vorrichtung (32) zur Auskopplung eines Teilstrahls aus dem Laserstrahl (91), wobei der ausgekoppelte Laserstrahl über einen Strahlteiler (33) in zwei Teilstrahlen (94, 95) aufgespaltet und diese über mehrere Spiegel (43, 44) im Strahlteiler (33) wieder zusammengeführt und über eine Aufweitlinse (72) auf einem Beobachtungsschirm (82) zur Interferenz gebracht wird.Reference device for excluding parasitics in measurements with the detector device according to claim 1, comprising: a device ( 32 ) for decoupling a partial beam from the laser beam ( 91 ), wherein the decoupled laser beam via a beam splitter ( 33 ) into two partial beams ( 94 . 95 ) and split them over several mirrors ( 43 . 44 ) in the beam splitter ( 33 ) and brought together via an expanding lens ( 72 ) on an observation screen ( 82 ) is brought to interference. Alternative Referenzvorrichtung zum Ausschluss von Störeffekten bei Messungen mit der Detektorvorrichtung nach Anspruch 1, mit: einer Vorrichtung (32) zur Auskopplung eines Teilstrahls aus dem Laserstrahl (91), wobei der ausgekoppelte Laserstrahl über die Umlenkspiegel (41, 42, 51, 52) entlang der gleichen Strahlstrecke, wie bei der Detektorvorrichtung nach Anspruch 1 geleitet wird. Im Gegensatz zum Zweimedien-Interferometer aus Anspruch 1 wird jedoch der Referenzlaserstrahl am optisch dichteren Medium (60) vorbeigeleitet und die gesamte Strahlstrecke im optisch weniger dichten Medium geführt.An alternative reference device for eliminating spurious effects in measurements with the detector device of claim 1, comprising: a device ( 32 ) for decoupling a partial beam from the laser beam ( 91 ), wherein the decoupled laser beam via the deflection mirror ( 41 . 42 . 51 . 52 ) along the same beam path as in the detector device according to claim 1 is passed. In contrast to the dual-media interferometer of claim 1, however, the reference laser beam on the optically denser medium ( 60 ) and guided the entire beam path in optically less dense medium. Alternative Referenzvorrichtung zum Ausschluss von Störeffekten bei Messungen mit der Detektorvorrichtung nach Anspruch 1, mit: einer Vorrichtung (32) zur Auskopplung eines Teilstrahls aus dem Laserstrahl (91), wobei der ausgekoppelte Laserstrahl über die Umlenkspiegel (41, 42, 51, 52) entlang der gleichen Strahlstrecke, wie bei der Detektorvorrichtung nach Anspruch 1 geleitet wird. Im Gegensatz zum Zweimedien-Interferometer aus Anspruch 1 wird jedoch der Referenzlaserstrahl ausschließlich im optisch dichteren Medium (60) geführt.An alternative reference device for eliminating spurious effects in measurements with the detector device of claim 1, comprising: a device ( 32 ) for decoupling a partial beam from the laser beam ( 91 ), wherein the decoupled laser beam via the deflection mirror ( 41 . 42 . 51 . 52 ) along the same beam path as in the detector device according to claim 1 is passed. In contrast to the dual-media interferometer of claim 1, however, the reference laser beam is exclusively in the optically denser medium ( 60 ) guided. Detektorvorrichtung zur allgemeinen Positionsbestimmung des Großen Attraktors auf Basis einer Detektorvorrichtung aus Anspruch 1 bei Bedarf kombiniert mit einer oder mehreren Referenzvorrichtungen aus den Ansprüchen 2, 3 oder 4, mit: einer kardanischen Aufhängung (11), die über einen optischen Detektor (100), einer Steuerung und Stellmotoren senkrecht gegenüber dem Großen Attraktor ausgerichtet werden kann. Die Detektorvorrichtung nach Anspruch 5 gibt zwar die Richtungsachse an in der der Große Attraktor liegt, trifft aber keine Aussage darüber, welches Ende der Richtungsachse auf den Großen Attraktor zeigt.Detector device for general positioning of the large attractor on the basis of a detector device of claim 1 when required combined with one or more reference devices of claims 2, 3 or 4, comprising: a gimbal ( 11 ) via an optical detector ( 100 ), a controller and servomotors can be aligned perpendicular to the large attractor. Although the detector device according to claim 5 indicates the direction axis in which the large attractor is located, but makes no statement about which end of the direction axis pointing to the large attractor. Detektorvorrichtung zur exakten Positionsbestimmung des Großen Attraktors, basierend auf der Detektorvorrichtung nach Anspruch 5, mit: einer zusätzlichen Vorrichtung zur Laufzeitmessung der Einzelstrahlen (92, 93) von der Aufspaltung am Strahlteiler (31) bis zur Zusammenführung am selben Strahlteiler, wobei anhand der Laufzeitunterschiede die genaue räumliche Lage des Großen Attraktors bestimmt werden kann.A detector device for the exact positioning of the large attractor, based on the detector device according to claim 5, comprising: an additional device for measuring the transit time of the individual beams ( 92 . 93 ) of the splitting at the beam splitter ( 31 ) to the merger on the same beam splitter, whereby the exact spatial position of the large attractor can be determined on the basis of the transit time differences. Detektorvorrichtung zur absoluten Geschwindigkeitsmessung basierend auf der Detektorvorrichtung nach Anspruch 5 bzw. 6, mit: einer kardanischen Aufhängung (11), die über einen optischen Detektor (100), einer Steuerung und Stellmotoren parallel zur Bewegungsrichtung ausgerichtet werden kann. Mit Hilfe eines Rechners werden die Interferenzänderungen als auch die Laufzeitdifferenzen mit den bekannten Richtungs- und Interferenzänderungs-Parametern eines auf der Erde ruhenden Systems abgeglichen. Nachdem die Werte für die Erdbewegung herausgerechnet wurden, kann sowohl die absolute Bewegungsrichtung als auch Geschwindigkeit des bewegten Inertialsystems ermittelt werden.A detector for absolute speed measurement based on the detector device according to claim 5 or 6, comprising: a gimbal ( 11 ) via an optical detector ( 100 ), a controller and servomotors can be aligned parallel to the direction of movement. By means of a computer, the interference changes as well as the transit time differences are compared with the known direction and interference change parameters of a system resting on the ground. After the values for the earth movement have been calculated out, both the absolute direction of movement and the speed of the moving inertial system can be determined.
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