DE3632730A1 - Lichtleitfaserspule fuer eine faseroptische messeinrichtung - Google Patents

Lichtleitfaserspule fuer eine faseroptische messeinrichtung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtleitfaserspule für eine faseroptische Meßeinrichtung sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
Aus "APPLIED OPTICS", Vol. 19, No. 5, 01. 03 1980, S. 654 und 655 ist bekannt, daß in einem faseroptischen Ringinterferometer temperaturbedingte Nichtreziprozi­ täten in der Lichtleitfaser auftreten, die durch zeit­ abhängige Temperaturgradienten innerhalb der Lichtleit­ faser verursacht werden und Phasenverschiebungen in den durchlaufenden Wellenfronten verursachen, welche die Empfindlichkeit des Interferometers beeinträchtigen. Nichtreziprozitäten erscheinen dann, wenn die korres­ pondierenden Wellenfronten der beiden innerhalb der Lichtleitfaserspule gegensinnig laufenden Lichtwellen dasselbe Gebiet der Lichtleitfaser zu unterschiedlichen Zeiten durchlaufen.
Zur Verminderung dieser Nichtreziprozitäten wird vorge­ schlagen, entweder ein Fasermaterial mit einem weniger temperaturabhängigen Brechungsindex zu verwenden oder die Spule so zu wickeln, daß diejenigen Teile der Faser, welche zum Spulenzentrum einen gleichen Abstand haben, nebeneinanderliegen. Die letztgenannte Methode führt jedoch dazu, daß die Windungen sich häufig kreuzen müssen und es so zu Micro-bending-Verlusten kommt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lichtleitfaser für eine faseroptische Meßeinrichtung zu schaffen, mit welcher sowohl Micro-bending-Verluste, als auch Nicht­ reziprozitäten vermieden bzw. vermindert werden. Diese Aufgabe wird durch eine nach den kennzeichnenden Merk­ malen des Patentanspruchs 1 ausgebildete Lichtleitfaser sowie durch die in den Patentansprüchen 2 und 3 be­ schriebenen Herstellungsverfahren einer derartigen Lichtleitfaserspule gelöst.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren teilweise schematisch dargestellten Aus­ führungsbeispieles beschrieben.
In einem ersten Verfahrensschritt wird gemäß Fig. 1 die Lichtleitfaser 1 einlagig auf einen Wickelkern 2 aufge­ wickelt. Der Wickelkern 2 besteht aus einer auf einem glatten, zylindrischen Dorn 3 aufgebrachten Papier­ rolle, aus der nach dem Aufwickeln der Lichtleitfaser 1 der Dorn 3 leicht herausgezogen und anschließend die sich nunmehr im Durchmesser verjüngende Papierrolle 2 entfernt werden kann. Die losen Windungen der Licht­ leitfaser werden nunmehr auf ein Hilfswerkzeug 4 gemäß Fig. 2 gelegt, welches durch periodisches Schütteln be­ wegt wird, wodurch die ursprünglich regelmäßigen Win­ dungen ineinandergemischt werden. Auf diese Weise ent­ steht eine stochastische Verteilung der Windungen.
Die derart hergestellte, lose gewickelte Spule wird nunmehr im vorgesehenen Spulenvolumen zusammengefaßt und in eine entsprechende Vergußform locker eingelegt, so daß Micro-bending-Effekte an den Kreuzungspunkten der Fasern vermieden werden, ohne daß der Füllfaktor der Spule auf unter ca. 50% des Füllfaktors einer regelmäßig gewickelten Spule absinkt. Falls erforder­ lich, kann zu diesem Zeitpunkt auch eine Messung des Skalenfaktors sowie ein Abgleich durch Auf- oder Ab­ wickeln vorgenommen werden. Anschließend wird die Lichtleitfaserspule mit einem nichtschrumpfenden Kleber vergossen, so daß die Windungen dauerhaft fixiert blei­ ben.
Alternativ zu diesem Verfahren ist es auch möglich, den beschriebenen stochastischen Mischvorgang der Spulen­ windungen durch einen gezielten quasistochastischen, d. h. in vorbestimmter, quasistochastischer Weise durch einen Automaten durchgeführten Wickelvorgang zu er­ setzen. Hierzu wird z. B. die Lichtleitfaser von Anfang an durch einen gezielten, quasistochastischen Wickel­ vorgang im wesentlichen einlagig auf einen Wickelkern der in Fig. 1 dargestellten Art aufgewickelt. Dann wird ebenfalls der Wickelkern entfernt und die Windungen der Spule werden gezielt, beispielsweise durch einen computergesteuerten Roboter, im vorgesehenen Spulen­ volumen plaziert.

Claims (4)

1. Lichtleitfaserspule für eine faseroptische Meß­ einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verminderung von Nichtreziprozitäten in der Lichtleitfaserspule die einzelnen Windungen über das Spulenvolumen stochastisch verteilt sind.
2. Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser­ spule nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
  • a) die Lichtleitfaser einlagig auf einen Wickel­ kern aufgewickelt wird,
  • b) der Wickelkern entfernt, bzw. dessen Durch­ messer verkleinert wird,
  • c) die Reihenfolge und Lage der Windungen der Lichtleitfaserspule unter Beibehaltung der ge­ meinsamen Spulenachse sowie der Windungszahl durch einen Mischvorgang od. dgl. verändert wird,
  • d) die Windungen in einem vorgesehenen Spulenvo­ lumen zusammengefaßt werden, und
  • e) die derart erzeugte Lichtleitfaserspule mit stochastischer Verteilung locker liegender Win­ dungen durch einen nichtschrumpfenden Kleber fixiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lichtleiterfaser durch einen gezielten, quasi­ stochastischen Wickelvorgang im wesentlichen einlagig auf einen Wickelkern aufgewickelt wird.
4. Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser­ spule nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
  • a) die Lichtleitfaser einlagig auf einen Wickel­ kern aufgewickelt wird,
  • b) der Wickelkern entfernt, bzw. dessen Durch­ messer verkleinert wird und
  • c) die Windungen gezielt quasistochastisch in einem vorgesehenen Spulenvolumen plaziert wer­ den.
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