CN107860380A - 一种高精度保偏光纤环圈绕制方法 - Google Patents

一种高精度保偏光纤环圈绕制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高精度保偏光纤环圈绕制方法，该方法包括以下步骤：第一步：分纤绕制，将保偏光纤从光纤桶上绕制到分纤环上，从光纤的中点开始，将光纤绕制到两个分纤环上；第二步：将分纤环固定在绕线机上；第三步：将固定好的分纤环上的保偏光纤采用十六级对称绕法绕制在环圈骨架上。本发明采用十六级对称方法绕制，并且绕制过程控制张力波动，绕制的保偏光纤环圈排丝紧密，内部应力分布均匀，并可以在绕制过程中降低光纤的外扭转。

Description

一种高精度保偏光纤环圈绕制方法
技术领域
本发明涉及光纤环绕技术，尤其涉及一种高精度保偏光纤环圈绕制方法。
背景技术
光纤陀螺诞已发展成为惯性技术领域具有划时代特征的新型主流仪表，由于克服了激光陀螺的闭锁效应，具有检测灵敏度和分辨率高、启动时间短、动态范围宽、结构简单、零部件少、体积小、造价低、可靠性高等优点，在航空、航天、兵器装备领域具有广泛的应用前景。因此，许多国家已经把光纤陀螺技术作为关键技术予以大力发展，使光纤陀螺成为21世纪最重要的惯性器件之一。光纤陀螺的光路由光源、探测器、耦合器、电光调制器和光纤环五大器件组成。其中，光纤环是敏感转动角速度的器件，是陀螺的核心部件。在实际应用中，在光纤陀螺环圈中以相反方向传输的光波之间的位相差不仅受到环圈角速度的影响，外界环境因素尤其是温度的改变以及光纤环圈的绕制和封装工艺对其也会产生很大的影响，使两束光波之间产生非互易相位误差，从而影响光纤陀螺的传感精度。绕环技术是最关键最复杂的技术。光纤环绕技术的核心是尽量减小绕环过程中给光纤带来的附加外力，同时排纤精确对称。因为应力会导致光弹效应，使光纤的折射率发生变化，并使陀螺产生非互易的相位噪声。精确的绕环技术及对称的绕法可以抑止相位噪声一到二个量级，大大提高陀螺精度。
发明内容
本发明为了解决现有技术存在的技术问题，特别提供一种高精度保偏光纤环圈绕制方法，用以提高保偏光纤环圈的绕制精度。
本发明采取的技术方案是：一种高精度保偏光纤环圈绕制方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：分纤绕制，将保偏光纤从光纤桶上绕制到分纤环上，从光纤的中点开始，将光纤绕制到两个分纤环上；
第二步：将所述分纤环固定在绕线机上；
第三步：将所述固定好的分纤环上的保偏光纤采用十六级对称绕法绕制在环圈骨架上。
进一步，使用的保偏光纤为熊猫型保偏光纤。
进一步，使用的保偏光纤外径为165μm或245μm。
进一步，所述的分纤环内径为50mm。
进一步，分纤绕制速度为100～200rpm。
进一步，分纤绕制的张力为4g±1g。
进一步，所述的十六级对称绕法的绕制速度为30～60rpm。
进一步，所述的十六级对称绕法的绕制张力为8g±1g。
进一步，在步骤三中，对称绕制每一层光纤之前，将所绕制一侧光纤去扭转。
进一步，去扭转方法为摘下分纤环，顺着光纤扭转盘旋的反方向旋转分纤环，直到光纤自然下垂。
本发明的有益效果如下：本发明采用十六级对称方法绕制，并且绕制过程控制张力波动，绕制的保偏光纤环圈排丝紧密，内部应力分布均匀，并可以在绕制过程中降低光纤的外扭转，从而减少外界磁场对光纤环圈的影响，从而整体上提高保偏光纤环圈的精度。
附图说明
图1 是本发明实施例中一种高精度保偏光纤环圈绕制方法的流程图；
图2 是本发明实施例中保偏光纤的端面示意图；
图3 是本发明实施例中绕线机的示意图；
图4 是本发明实施例中十六级对称绕法的示意图。
具体实施方式
以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示，一种高精度保偏光纤环圈绕制方法包括以下步骤：
步骤S101，将外径为165μm或245μm的熊猫型保偏光纤由光纤桶上绕到内径为50mm的分纤环上，使用张力为4g±1g，绕制转速100～200rpm。
步骤S102，再将第一个分纤环上的光纤一半的长度绕到第二个分纤环上，使用张力为4g±1g，绕制转速100～200rpm。
步骤S103，将两个分纤环固定在半自动高精度绕线机（型号为GJD-100）上。
步骤S104，将分纤环上的保偏光纤绕制到骨架上，从光纤的中点位置开始绕起。张力为8g±1g，转速为为30～60rpm，采用十六级对称绕法排纤，分别绕制两个分纤环上的光纤，每绕制一层的起始，需要摘下分纤环，顺着光纤扭转盘旋的反方向旋转分纤环，直到光纤自然下垂，重复十六级的操作绕制固定的层数。
下面以两个具体实例进行详细说明：
第一实施例：
（1）准备一根涂层外径165μm的熊猫型保偏光纤，在张力3g，转速100rpm下，将光纤绕制到一个内径50mm的分纤环上；
（2）在张力3g，转速100rpm下，将第一个分纤环上的光纤一半的长度，绕制到第二个分纤环上；
（3）将绕制好的分纤环固定在半自动高精度绕线机上；
（4）在绕线机上设置张力为7g，由一个分纤环的光纤的中点位置开始绕起，转速30rpm；
（5）按照十六级对称的周期绕制，每开始一层，摘下分纤环，顺着光纤扭转盘旋的反方向旋转分纤环，直到光纤自然下垂；
（6）重复十六级的绕制到规定的层数，即完成绕制。
第二实施例：
（1）准备一根涂层外径245μm的熊猫型保偏光纤，在张力5g，转速200rpm下，将光纤绕制到一个内径50mm的分纤环上；
（2）在张力5g，转速200rpm下，将第一个分纤环上的光纤一半的长度，绕制到第二个分纤环上；
（3）将绕制好的分纤环固定在半自动高精度绕线机上；
（4）在绕线机上设置张力为9g，由一个分纤环的光纤的中点位置开始绕起，转速60rpm；
（5）按照十六级对称的周期绕制，每开始一层，摘下分纤环，顺着光纤扭转盘旋的反方向旋转分纤环，直到光纤自然下垂；
（6）重复十六级的绕制到规定的层数，即完成绕制。
由上述实施例可以看出，本发明采用十六级对称绕法，工艺简单，绕制过程由机器控制张力波动，绕制的保偏光纤环圈排丝紧密，内部应力分布均匀，并可以在绕制过程中降低光纤的外扭转。
如图2所示，图形整体是保偏光纤的石英部分，中心的圆形是保偏光纤纤芯，两侧的圆形是保偏光纤的应力区。
如图3所示，结构1是压力传感器，结构2是动滑轮，结构3是环圈骨架，结构4是分线环。
保偏光纤由分线环4引出，经过动滑轮2、压力传感器1到环圈骨架3上，通过张力传感器感应光纤上的张力，通过调节动滑轮2的位置达到调节张力的目的。
如图4所示，是十六级对称绕法的示意图，外围的边框代表环圈骨架，黑色和白色圆圈分别代表从两个分线环上引出的光纤，按照所示的顺序排列光纤即完成十六级对称绕法。

Claims (10)

1.一种高精度保偏光纤环圈绕制方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：分纤绕制，将保偏光纤从光纤桶上绕制到分纤环上，从光纤的中点开始，将光纤绕制到两个分纤环上；
第二步：将所述分纤环固定在绕线机上；
第三步：将所述固定好的分纤环上的保偏光纤采用十六级对称绕法绕制在环圈骨架上。
2.如权利要求1所述的一种高精度保偏光纤环圈绕制方法，其特征在于，使用的保偏光纤为熊猫型保偏光纤。
3.如权利要求2所述的一种高精度保偏光纤环圈绕制方法，其特征在于，使用的保偏光纤外径为165μm或245μm。
4.如权利要求1所述的一种高精度保偏光纤环圈绕制方法，其特征在于，所述的分纤环内径为50mm。
5.如权利要求1所述的一种高精度保偏光纤环圈绕制方法，其特征在于，分纤绕制速度为100～200rpm。
6.如权利要求5所述的一种高精度保偏光纤环圈绕制方法，其特征在于，分纤绕制的张力为4g±1g。
7.如权利要求1所述的一种高精度保偏光纤环圈绕制方法，其特征在于，所述的十六级对称绕法的绕制速度为30～60rpm。
8.如权利要求7所述的一种高精度保偏光纤环圈绕制方法，其特征在于，所述的十六级对称绕法的绕制张力为8g±1g。
9.如权利要求1所述的一种高精度保偏光纤环圈绕制方法，其特征在于，在步骤三中，对称绕制每一层光纤之前，将所绕制一侧光纤去扭转。
10.如权利要求9所述的一种高精度保偏光纤环圈绕制方法，其特征在于，去扭转方法为摘下分纤环，顺着光纤扭转盘旋的反方向旋转分纤环，直到光纤自然下垂。
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