JP2727030B2 - 光ファイバ巻線のトリミング - Google Patents

光ファイバ巻線のトリミング

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JP2727030B2
JP2727030B2 JP6504661A JP50466194A JP2727030B2 JP 2727030 B2 JP2727030 B2 JP 2727030B2 JP 6504661 A JP6504661 A JP 6504661A JP 50466194 A JP50466194 A JP 50466194A JP 2727030 B2 JP2727030 B2 JP 2727030B2
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    • G01C19/64Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
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  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の分野 本発明は、光ファイバコイル、特に回転センサに使用
される光ファイバコイルに関する。
本発明の背景 政府は、DARPAによって授与された契約第N66001−90
−C−0162に従って本発明に所有権を有する。
本発明は、高度グローバルポジショニング・慣性誘導
システムのために使用される回転センサに関する。
光回転検知装置は、リングレーザジャイロ、光ファイ
バ回転センサ等を含んでいる。この光ファイバ回転セン
サは、光源、ビームスプリッタ、検出器、及び回転プラ
ットホームに取り付けられている光路を含む干渉計を通
常備えている。光源からの光は、ビームスプリッタで2
つのビームに分割される。この2つのビームは、光路の
両端に向けられ、次にその光路を互いに反対方向に伝搬
する。光ビームが光路を出て行くとき、このビームは再
結合され、その結果得られた再結合ビームが検出器で検
知される。検出器に接続される検知回路は、反対方向に
伝搬する光ビーム間の位相差を決定する。
この光ファイバ回転センサが、いかなる回転も感じな
いと仮定すると、理想的には反対方向に伝搬する光ビー
ム間の位相差は検出されないだろう。これに反して、も
しセンサが回転を感じるならば、回転の範囲及び方向を
指示するために検出される反対方向に伝搬する光ビーム
間に位相差があるだろう。
光回転センサでは、光ファイバは、通常スプールの周
りに多層に巻き付けられている。各層は、多数の巻回を
含んでいる。現在は、このようなコイルは、一般に四重
極のように巻かれる。四重極のコイルを形成するため
に、各々の連続している光ファイバの半分はそれぞれの
中間スプール上に最初に巻かれる。次に、第1のスプー
ルは、センサスプールの周りに時計方向に巻回の第1の
層を巻くために使用される。この第1の層は、センサス
プールの第1の端部から第2の端部にセンサスプールの
周りに巻かれている。次に、第2のスプールは、センサ
スプールの周りに反時計方向に巻回の第2の層を巻くた
めに使用される。この第2の層は、センサスプールの第
1の端部から第2の端部へセンサスプールの周りに巻か
れる。次に、第2のスプール上のファイバは、第3の層
を形成するためにセンサスプールの第2の端部から第1
の端部に巻き戻される。次に、第1のスプールは、セン
サスプールの第2の端部から第1の端部に第4の層を巻
くために使用される。したがって、光ファイバの一方の
半分(すなわち、一方の端部)の一部は、巻回の第1及
び第4の層を形成するために使用され、他方の半分(す
なわち、他方の端部)の一部は、巻回の第2及び第3の
層を形成するために使用される。これらの4つの層は、
通常、四重極と称される。もし“+”及び“−”は、光
ファイバの第1及び第2の半分、すなわち第1及び第2
の端部をそれぞれ指示するために使用されるならば、こ
の四重極は、+−−+層によって巻かれる。四重極は、
光路のために望まれるように多数の層に対して繰り返さ
れる。したがって、第2の四重極は、第1の四重極の周
りに+−−+層によって巻かれるので、その結果得られ
る2つの四重極の配置は、+−−++−−+層構成を有
する。
この方法で巻かれる光ファイバコイルが、軸方向及び
/又は半径方向の時変温度勾配の影響下に置かれると
き、反対方向に伝搬する光ビーム間に誤った回転指示を
引き起こす位相差が生じる。すなわち、この位相差は誤
差である。軸方向及び/又は半径方向の時変温度勾配以
外の原因が、誤った回転指示を引き起こす誤差を生じ得
る。例えば、もしコイルの層が軸方向及び/又は半径方
向に不一致であるように巻かれ、かつもし層が、このよ
うな時変温度勾配のような変化する環境状態の影響下に
置かれるならば、その結果、誤差が生じる。したがっ
て、本発明は、軸方向及び/又は半径方向の時変温度勾
配によって生じる誤差に関して説明されているけれど
も、本発明は、その上に他の軸方向及び/又は半径方向
の誘導から生じる誤差をおおむね減少する際に有用であ
る。したがって、軸方向及び/又は半径方向の誘導から
生じる誤差は、ここでは軸方向及び/又は半径方向の誤
差と称される。
本発明の要約 このような誤差は、本発明によっておおむね減少され
得る。したがって、本発明の一つの態様では、光ファイ
バコイルは、その各層が光ファイバが巻かれた巻回を複
数含む複数の層を含んでいる。この光ファイバコイル
は、さらに、光ファイバを通って反対方向に伝搬する光
の位相間の誤差が減少されるように配置された光ファイ
バの少なくとも一つの端部からなるトリミング長を含ん
でいる。
本発明の他の態様に依れば、光ファイバ装置は、層の
各々が第1及び第2の端部を有する光ファイバが巻かれ
ており、少なくとも幾つかの層が四重極を形成するコイ
ルに形成される複数の層から形成される。この四重極
は、第1の層が光ファイバの第1の端部が主として巻か
れており、第2の層が光ファイバの第2の端部が主とし
て巻かれており、第3の層が光ファイバの第2の端部が
主として巻かれており、そして第4の層が光ファイバの
第1の端部が主として巻かれている第1、第2、第3及
び第4の層を含んでいる。光ファイバの第1の端部の第
1のトリミング長及び光ファイバの第2の端部の第2の
トリミング長は、このファイバを通って反対方向に伝搬
する光の位相間の誤差が減少されるように配置される。
本発明の他の態様に依れば、光ファイバコイルを巻く
方法は、次のステップ、すなわち光ファイバの第1の端
部を巻回して第1の層を巻くステップと、光ファイバの
第2の端部を巻回して第2の層を巻くステップと、光フ
ァイバの第2の端部を巻回して第3の層を巻くステップ
と、光ファイバの第1の端部を巻回して第4の層を巻く
ステップと、光ファイバの第1の端部の第1のトリミン
グ長及び光ファイバの第2の端部の第2のトリミング長
を形成するステップとを含み、第2の層は第1の層の周
りに巻かれ、第3の層は第2の層の周りに巻かれ、第4
の層は第3の層の周りに巻かれ、第1及び第2のトリミ
ング長は互いに空間的に変位され、かつファイバを通っ
て反対方向に伝搬する光位相間の誤差が減少されるよう
に配置されている。
第1のトリミング長は第1のトリミング巻回になるよ
うに巻かれ、第2のトリミング長は第2のトリミング巻
回になるように巻かれる。第1及び第2のトリミング巻
回は複数の層に近接し、軸方向の誤差を減少するために
複数の層に対して軸方向に互いに空間的にオフセットさ
れる。第1のトリミング長は、第3のトリミング巻回に
なるように巻かれ、第2のトリミング長は、第4のトリ
ミング巻回になるように巻かれている。第3及び第4の
トリミング巻回は、複数の層に近接し、半径方向の誤差
を減少するために複数の層に対して放射方向に互いに空
間的にオフセットされる。
図面の簡単な説明 これらの及び他の機能及び利点は、図面に関連して考
察されるとき本発明の詳細な考察からより明らかにな
る。
図1は、従来の光ファイバコイル配置を示している。
図2は、+−−++−−+巻線構成で巻かれている2
つの四重極に関して軸方向の誤差をおおむね除去するた
めにファイバ端部のトリミング長を使用する配置を示し
ている。
図3は、逆四重極(すなわち八重極)光ファイバコイ
ル配置を示している。
図4は、+−−+−++−巻線構成で巻かれている2
つの四重極に関して軸方向の誤差をおおむね除去するた
めにファイバ端部のトリミング長を使用する配置を示し
ている。
図5は、軸方向及び半径方向の誤差をおおむね除去す
る16層の逆八重極装置を示している。
図6は、16層の逆八重極装置のゼロネット半径方向の
時変温度勾配に依存する誤差を示す表を示している。
図7は、逆四重極装置又は逆八重極装置のいずれかの
ゼロの正味の半径方向の時変温度勾配に依存するオフセ
ットを示す表を示している。
図8は、本発明によるコイルを巻く際に有用である光
ファイバを示している。
図9は、単一の四重極に関して軸方向の誤差をおおむ
ね除去するためにファイバ端部のトリミング長を使用す
る配置を示している。
図10は、単一の四重極に関して半径方向の誤差をおお
むね除去するためにファイバ端部のトリミング長を使用
する配置を示している。
図11は、単一の四重極に関して軸方向及び半径方向の
誤差をおおむね除去するためにファイバ端部のトリミン
グ長を使用する配置を示している。
図12は、図11に示された配置と同様であるが、トリミ
ング巻回の幾つかが最少コイル構成を生じるために除去
されるが、一方同時に軸方向及び/又は半径方向の誤差
をおおむね除去する配置を示している。
詳細な説明 図1に示されているように、典型的な四重極の光ファ
イバコイル20は、図8に示されている光ファイバのよう
な連続した光ファイバの端部を使用して巻かれる。した
がって、層1は、第1の端部Cを使用してファイバEの
中間A/Bの近くから時計回りに巻かれる。層1は、図1
で観察されるように上向きの方向に巻かれている。すな
わち、この層の各巻回は、その前の巻回の上に形成され
る。層1の所望の巻回数が巻かれるとき、層2は、第2
の端部Dを使用してファイバEの中間A/Bの近くから反
時計回りに巻かれる。層2は、図1で観察されるように
上向きの方向に巻かれている。コイル20の端部31で、第
2の端部Dの反時計回りの巻線は、層3を巻くために下
向きの方向に続いている。第1の端部Cは、ループ21に
よって層4にブリッジを架けられ、層4は、下向きの方
向に時計回りに巻かれる。層5は、第1の端部Cを使用
して時計方向に上向きに巻かれる。ファイバEの第2の
端部Dは、ループ25によって層3から層6にブリッジを
架けられ、層6及び7は、矢印の方向に反時計方向に巻
かれる。ファイバEの第1の端部Cは、ループ26によっ
て層5から層8にブリッジを架けられ、層8は、コイル
20の端部31から端部32に矢印の方向に時計方向に巻かれ
る。図1で観察され得るように、“×”を有する巻回
は、時計方向又は反時計方向の方向の一方に巻かれてい
るファイバの第1の端部Cを指示する。“×”を有しな
い巻回は、時計方向又は反時計方向の方向の他方に巻か
れているファイバの第2の端部Dを指示する。これら層
は、便宜上、ファイバのどの端部が層を巻くために使用
されるかを、並びに巻線の相対方向を指示するために22
で“+”及び“−”記号で指示されている。層1〜4
は、第1の四重極を形成し、層5〜8は、第2の四重極
を形成する。図1に示されているように、2つの四重極
は同一の+−−+巻線構成を有している。
図8の矢印が示すように、層1及び2は、ファイバの
中間A/Bの近くで始まり、図8の矢印の方向に中間A/Bか
ら末端24及び23の方へそれぞれ進む。ファイバの第2の
端部Dの末端23は、コイル20の外へ導かれ、ファイバの
第1の端部Cの末端24はまた、コイル20の外へ導かれ
る。光ファイバEによって提供される経路に沿って反対
方向に伝搬するために使用される2つの光ビームは、そ
れぞれの末端23及び24に導入される。末端23に導入され
る一方の光ビームは、末端24を出て行くために層7、
6、3、2、1、4、5及び8を通って整然と伝搬す
る。末端24に導入される他方の光ビームは、末端23を出
て行くために層8、5、4、1、2、3、6及び7を通
って整然として伝搬する。出できた光ビームは、再結合
され、位相を比較するために検出器によって検知され
る。
図1の右側から観察されるように、光ファイバコイル
が四重極に巻かれているので、“+”及び“−”層は、
軸方向の距離27だけオフセットされる。巻線処理の結果
として、この軸方向の距離は、示されるように1ファイ
バ直径、ファイバ直径の一部、又は数ファイバ直径であ
り得る。この軸方向の空間オフセットのために、軸方向
の時変熱勾配が光ファイバコイルに加わるならば、
“+”層の巻回は、“−”層の対応する巻回よりもわず
かに異なる温度変化率を観察する。すなわち、層1の巻
回1は、層2の巻回1から量27だけオフセットされ、層
1の巻回2は、層2の巻回2から量27だけオフセットさ
れる等々。コイルの“−”半分はコイルの“+”半分か
ら空間的にオフセットされるために、コイルの“+”及
び“−”半分の対応する巻回を通って進行する反対方向
に伝搬する光ビームによって感じられるわずかに異なる
温度変化率がある。(コイル20のコイルの半分は、
(1)時計方向の方向に巻かれる“+”巻回の全てあ
り、(2)反時計方向の方向に巻かれる“−”巻回の全
てである。)したがって、反対方向に伝搬する光ビーム
は、光ビーム間に位相差を生じる異なる経路長を通って
進行する。この位相差は、それが回転センサの回転に関
連されないためここでは誤差と定義される。
時変温度勾配は下記の式によって与えられ得る。
ここで、△T31/△tは、コイルの端部31における温度
変化率であり、△T32/△tは、コイルの端部32における
温度変化率であり、△Tax/△tは、コイルの2つの端部
における温度変化率の軸方向の差である。(距離27によ
って分離される)“+”及び“−”層の対応する巻回間
の温度変化率の差dは、層の巻回によって割り算され
る。この差dはきわめて小さいけれども、この小さい差
の効果は、全コイルの半分の至る所に累積し、比較的大
きくなる。全コイルの至る所のこの効果の累積は、比較
的大きい回転の誤った指示を生じる反対方向に伝搬する
ビーム間に位相差を発生する。
この軸方向の時変温度勾配に依存する誤差を減少させ
る一つの方法は、ファイバの第1及び第2の端部のトリ
ミング長を互いに軸方向に変位させることである。例え
ば、図2に示されるように、層8がファイバの“+”端
部で巻かれた後、ファイバの“+”端部の第1のトリミ
ング長は、トリミング巻回35によってコイル20の外側に
巻かれる。同様に、ファイバの“−”端部の第2のトリ
ミング長は、トリミング巻回36によって外側の周辺に巻
かれる。トリミング巻回35及び36は半径方向でなく軸方
向に互いに変位されている。トリミング巻回35及び36並
びにトリミング巻回35と36間の変位量は、コイル20によ
って感じられる軸方向の時変温度勾配から生じる誤差を
最少するように選択される。光ビームは、静止した安定
したプラットホームに取り付けられたコイル20に対して
末端23及び24へ導入され、軸方向の時変温度勾配がこの
コイルに加えられる。末端23及び24を出て行く反対方向
に伝搬する光ビームは、結合されて、位相差が検出され
る。次に、トリミング巻回35及び36は、コイルの2つの
半分の空間変位に作用する軸方向の時変温度勾配から生
じる誤差が最少にされるまで巻かれる。
その代わりに、もし図3に示されるようにコイル40が
逆四重極(すなわち、八重極)を使用して巻かれたなら
ば、軸方向の時変温度勾配に依存する誤差は著しく減少
される。すなわち、層1〜4を含む四重極は、+−−+
層構成によって巻かれ、それに対して層5〜8を含む第
2の四重極は−++−層構成によって巻かれる。特に、
ファイバEの中間A/Bの近くで開始する光ファイバの
“+”端部は、層1を巻くために使用され、“−”端部
は層2及び3を巻くために使用され、“+”端部は、層
4を巻くために使用され、“−”端部は層5を巻くため
に使用され、“+”端部は、層6及び7を巻くために使
用され、“−”端部は層8を巻くために使用される。層
1、4、6及び7は、時計方向の方向に巻かれ、層2、
3、5及び8は、反時計方向の方向に巻かれる。この逆
四重極配置は、ここで八重極と定義される。第1の四重
極(層1〜4)の“+”及び“−”層に対する空間軸方
向のオフセットは、第2の四重極(層5〜8)の“+”
及び“−”層に対して逆にされる。軸方向の時変温度勾
配に対する感度は、図1及び図2に示されるコイルの
“+”及び“−”の半分に対する空間非対称が除去され
るために、減少される。したがって、軸方向に向けられ
た時変温度勾配から生じる誤差が除去はされないが、著
しく減少され、多くの場合、許容可能である。さらに、
軸方向に向けられた時変温度勾配から生じる誤差がおお
むね除去される。
軸方向に向けられた時変温度勾配から生じるこの減少
された誤差は、図4に示されたトリミング巻回41及び42
を図3に示された八重極に付加するか又は図5に示され
るように逆八重極対を提供するかのいずれかによってお
おむね除去される。
図5では、コイル50は、+−−+層構成を有する層1
〜4を含む四重極及び逆層構成、すなわち−++−を有
する層5〜8を含む逆四重極を含んでいる。したがっ
て、層1〜8は、2つの逆に巻かれた四重極を含む八重
極を形成する。軸方向に依存する時変温度誤差は、層9
〜16を含む第2の逆八重極を付加することによっておお
むね除去される。この第2の八重極は、−++−層構成
で巻かれた層9〜12を含む四重極及び+−−+層構成で
巻かれた層13〜16を含む四重極を有している。
したがって、層1は、コイル50の上部で開始するこの
場合では、光ファイバの“+”端部によって時計方向に
巻かれる。層2及び3は、“−”端部から矢印の方向に
反時計方向に巻かれる。第4の層は、矢印方向にファイ
バの“+”端部から時計方向に巻かれ、第5の層は、矢
印の方向にファイバの“−”端部から反時計方向に巻か
れ、層6及び7は、矢印の方向にファイバの“+”端部
から時計方向に巻かれる。第8及び第9の層は、矢印の
方向にファイバの“−”端部から反時計方向に巻かれる
等々。八重極を逆にすることによって、軸方向に加えら
れる時変温度勾配から生じる誤差がおおむね除去され
る。
この16の層の逆八重極の配置は、それが単に2つの八
重極層が背中合わせ、すなわち逆八重極層であるで、同
様に軸方向の時変温度勾配に依存する誤差をおおむね除
去する。また、逆八重極の配置は、軸方向の対称性を改
善し、かつ軸方向の時変温度勾配に依存する誤差をおお
むね除去する。
干渉測定の光ファイバジャイロ(IFOG)からの指示さ
れた回転速度の変動熱勾配に依存する誤差は下記の式で
記述され得る。
ここで、“Ωe"は誤って指示されている回転速度、
“n"は光ファイバの屈折率、“N"は光ファイバの検知ル
ープの全巻回数、“L"は光ファイバコイル長及びビーム
スプリッタと光ファイバコイル間の光リード線長を含む
光ファイバの検知ループの全長、“△n/△T"は“n"の熱
係数、“l"は光ファイバの検知ループに沿っての可変指
示位置及び“△T(l)/△t"は光ファイバの検知ルー
プ長に関する温度変化率を記述する関数である。式
(2)を層毎の総和に変換し、光ファイバコイルをビー
ムスプリッタに結合する一般に短い光ファイバのリード
線を無視することにより下記の式を得る。
“i"は可変指示層数、“m"は光ファイバコイルの層
数、“l1(i)”は光ファイバコイルの開始から層“i"
のはじまりまでの長さ、“l2(i)”は光ファイバコイ
ルの開始から層“i"の終わりまでの長さ、及び“△T
(i)/△t"は層“i"の温度変化率を記述する関数であ
る。係数“l1(i)”及び“l2(i)”は、下記の式に
よって与えられ得る。
及び (これらの式は、各層のファイバの等しい長さを定義し
ていることが注目される。実際、これは、十分正確な仮
定で、本発明の利点をより確かに示している。) 式(3)の積分を実行すると、下記の式を得る。
式(6)の総和記号の後の第1の係数は、層の関数と
して変化する温度を記述し、式(6)の第2の括弧に入
った係数は、コイルの開始からその位置に依存する各層
に与えられる重み係数を記述する。
図6に示された表は、式(6)の例を与え、したがっ
て図5に示された装置のような16の層装置の軸方向の時
変温度勾配の効果に関する相殺効果の例を与えている。
図6は、最初の番号の列に沿って、コイル内の各層のフ
ァイバ長に沿ったの位置を概略的に示している。図6に
示されている層は、図5に示されている層番号と異なる
層番号を割り当てられたことが注目されるべきである。
図6の層番号は、それを通って伝搬する光ビームの一つ
だけが観察されるようにファイバ長に沿って各層の位置
を示している。したがって、図6に示されている層1は
図5に示されている最も外側の層16に対応し、図6に示
されている層16は、図5に示されている次に最も外側の
層15に対応する等々。
図6の第1の番号列は、−++−+−−++−−+−
++−構成で巻かれている16のコイルの層のための層番
号を含んでいる。第2列は、ファイバの中間点A/Bから
そのそれぞれの層のファイバの中間点までのファイバ長
に依存する重み係数を含み、かつファイバのどの端部が
その対応する層を巻くために使用されるかに対応する極
性を有する。第3列は、温度に依存する係数、すなわ
ち、軸方向に加えられる時変温度勾配に依存する式
(6)のこれらの係数を示している。
図6の第4列は、各層の軸方向の時変温度勾配に依存
する誤差を表し、第2列の値の第3列の対応する値を掛
け算することから得られる。第5列は、図6の左側に示
されている層の各四重極のための累積された誤差を表し
ている。図6の最後の列は各八重極のために累積された
八重極誤差を示している。
図6から観察され得るように、各四重極は、16の層コ
イルに加えられる軸方向の時変温度勾配の結果としてか
なり大きい誤差を有する。これらの誤差は全て正極性
で、標準の+−−++−−+構成で累積する。しかしな
がら、+−−+構成を有する第1の四重極及び−++−
構成を有する逆四重極から生じる正味の八重極誤差は、
劇的に減少する。この誤差は、図6の下位8つの層によ
って示されるように逆八重極を使用することによってお
おむね除去され得る。したがって、第1の八重極は、+
8の累積された軸方向の時変温度勾配に依存する誤差を
与えるが、一方コイルの第2の8つの層は、−8の累積
された時変温度勾配を依存する誤差を発生する。層が−
++−+−−++−−+−++−層構成で巻かれている
やり方のために、これらの八重極誤差は、おおむねゼロ
の軸方向の時変温度勾配に依存する誤差を残して互いに
相殺する。
図7は、図5のコイルのようにコイルに加えられる半
径方向の時変温度勾配に関する代表的な値を示す表であ
る。時変温度勾配が半径方向に加わるため、第3列の温
度係数は各層に対して直線的に変化する。図7の第4列
は各層の誤差を示しているが、一方第5列は各四重極の
ために累積された誤差を示し、最後の列はコイルの各八
重極部分のために累積された誤差を示す。理解され得る
ように、8つの層コイルだけが、半径方向の時変温度勾
配に依存する誤差をおおむね除去するために必要とされ
る。
したがって、本発明は、軸方向の時変温度勾配及び半
径方向の時変温度勾配の両方による誤差をおおむね除去
する。したがって、光ファイバコイル配置のための温度
安定環境に対する要求が著しく減少された。
“+”及び“−”記号は、光ファイバの一方の端部か
ら巻かれた層と光ファイバの他方の端部から巻かれた層
間の差異を示すために使用される。したがって、八重極
の巻線配置では、第1の四重極は、+−−+層構成で巻
かれ、第2の四重極は、−++−層構成で巻かれ得るか
又は四重極は、−++−層構成で巻かれ、第2の四重極
は、+−−+層構成で巻かれ得るかである。さらに、16
の層配置は、+−−+−++−−++−+−−+層構成
又は−++−+−−++−−+−++−層構成を有する
ことができる。
図9に示される軸方向97に加えられる時変温度勾配か
ら生じる誤差を補償するために、図2及び図4に示され
るトリミング巻回が単一の四重極コイルとともに使用さ
れ得る。コイル90は、各々が複数の巻回を有する層1、
2、3及び4を有する単一の四重極を備えている。層1
は、コイル90の端部91から端部92までの光ファイバの第
1の半分(又は端部)で巻かれている。層2は、コイル
90の端部91から端部92までの光ファイバの第2の半分
(又は端部)で巻かれている。層3は、コイル90の端部
92から端部91まで光ファイバの第2の半分(又は端部)
の連続使用によって巻かれる。層4は、コイル90の端部
92から端部91まで光ファイバの第1の半分(又は端部)
の連続使用によって巻かれる。
層4が巻かれた後、光ファイバの第1の半分(又は端
部)は、コイル90の外側の周辺の周りにトリミング巻回
93を巻くために使用され、次に、第1の光ビームを受
け、第2の光ビームを出力するために拡張部94として取
り出される。層4が巻かれた後、光ファイバの第2の半
分(又は端部)は、コイル90の外側の周辺にまたトリミ
ング巻回95を巻くために使用され、次に、第2の光ビー
ムを受け、第1の光ビームを出力するために拡張部96と
して取り出される。図9で観察されるように、トリミン
グ巻回93及び95は、軸方向には互いに空間的にオフセッ
トされるが、半径方向には互いに空間的にオフセットさ
れない。したがって、トリミング巻回93及び95並びに空
間オフセット量は、軸方向に加えられる時変温度勾配か
ら生じる誤差を補償する(すなわち減少する)ように選
択され得る。したがって、光ビームは、静止した安定プ
ラットホームに取り付けられるコイル90によって拡張部
94及び96に導入され、軸方向の時変温度勾配はコイルに
加えられる。拡張部94及び96を出て行く反対方向に伝搬
する光ビームは結合されることができ、位相差が検知さ
れる。次に、コイル90の2つの半分の空間変位に作用す
る軸方向の時変温度勾配から生じる誤差が最少にされる
まで、トリミング巻回93及び95が巻かれる。
図10に示されるように、トリミング巻回はまた、半径
方向に加えられる時変温度勾配から生じる誤差を補償す
るために使用することができる。コイル100はまた、各
々が複数の巻回を有する層1、2、3及び4を有する単
一の四重極を備えている。層1は、コイル100の端部101
から端部102まで光ファイバの第1の半分(又は端部)
で巻かれる。層2は、コイル100の端部101から端部102
まで光ファイバの第2の半分(又は端部)で巻かれる。
層3は、コイル100の端部102から端部101まで光ファイ
バの第2の半分(又は端部)の連続使用によって巻かれ
る。層4は、コイル100の端部102から端部101まで光フ
ァイバの第1の半分(又は端部)の連続使用によって巻
かれる。
層4(すなわち最も外側の層)が巻かれた後、光ファ
イバの第1の半分(又は端部)は、コイル100の内側の
周辺に沿ってトリミング巻回103を巻くために使用さ
れ、次に、第1の光ビームを受け、第2の光ビームを出
力するために拡張部104として取り出される。層4が巻
かれた後、光ファイバの第2の半分(又は端部)は、コ
イル100の外側の周辺にまたトリミング巻回105を巻くた
めに使用され、次に、第2の光ビームを受け、第1の光
ビームを出力するために拡張部96として取り出される。
図10で観察されるように、トリミング巻回103及び105
は、半径方向には互いに空間的にオフセットされるが、
半径方向には互いに空間的にオフセットされない。した
がって、トリミング巻回103及び105並びに空間オフセッ
ト量は、半径方向に加えられる時変温度勾配から生じる
誤差を補償する(すなわち減少する)ように選択され得
る。したがって、光ビームは、静止した安定したプラッ
トホームに取り付けられるコイル100によって拡張部104
及び106に導かれ、半径方向の時変温度勾配はコイルに
加えられる。拡張部104及び106を出て行く反対方向に伝
搬する光ビームは結合され、位相差が検知される。次
に、コイル90の2つの半分の空間変位に作用する半径方
向の時変温度勾配から生じる誤差が最少にされるまで、
トリミング巻回103及び105が巻かれる。
図11に示されるように、トリミング巻回は、半径方向
に加えられる時変温度勾配及び軸方向に加えられる時変
温度勾配の両方から生じる誤差を補償するために使用す
ることができる。コイル110はまた、各々が複数の巻回
を有する層1、2、3及び4を有する単一の四重極を備
えている。層1は、コイル110の端部111から端部112ま
で光ファイバの第1の半分(又は端部)で巻かれる。層
2は、コイル110の端部111から端部112まで光ファイバ
の第2の半分(又は端部)で巻かれる。層3は、コイル
110の端部112から端部111まで光ファイバの第2の半分
(又は端部)の連続使用によって巻かれる。層4は、コ
イル110の端部112から端部111まで光ファイバの第1の
半分(又は端部)の連続使用によって巻かれる。
層4(すなわち最も外側の層)が巻かれた後、光ファ
イバの第1の半分(又は端部)は、第1の光ビームを受
け、第2の光ビームを出力するために拡張部115として
取り出される前に、コイル110の外側の周辺に沿ってト
リミング巻回113及びコイル110の外側の周辺に沿ってま
たトリミング巻回114の両方を巻くために使用される。
層4が巻かれた後、光ファイバの第2の半分(又は端
部)は、第2の光ビームを受け、第1の光ビームを出力
するために拡張部118として取り出される前に、コイル1
10の外側の周辺の周りにトリミング巻回116及びコイル1
10の内側の周辺の周りにトリミング巻回117の両方を巻
くために使用される。
図11で観察されるように、トリミング巻回113及び116
は、軸方向には互いに空間的にオフセットされるが、半
径方向には互いに空間的にオフセットされない。一方、
トリミング巻回114及び117は、半径方向には互いに空間
的にオフセットされるが、軸方向には互いに空間的にオ
フセットさ3れない。したがって、トリミング巻回113
及び116並びに空間オフセット量は、軸方向に加えられ
る時変温度勾配から生じる誤差を補償する(すなわち減
少する)ように選択することができ、トリミング巻回11
4及び117並びに空間オフセット量は、半径方向に加えら
れる時変温度勾配から生じる誤差を補償する(すなわち
減少する)ように選択され得る。
したがって、光ビームは、静止した安定したプラット
ホームに取り付けられるコイル110によって拡張部115及
び118に導入され、半径方向の時変温度勾配がコイルに
加えられる。拡張部115及び118を出て行く反対方向に伝
搬する光ビームは結合され、位相差が検知される。時変
温度勾配が軸方向に加えられ、次に、コイル90の2つの
半分の空間変位に作用する軸方向の時変温度勾配から生
じる誤差が最少にされるまで、トリミング巻回113及び1
16が巻かれる。次に、時変温度勾配が半径方向に加えら
れ、次に、光ファイバ層に作用する半径方向の時変温度
勾配から生じる誤差が最少にされるまで、トリミング巻
回114及び117が巻かれる。
所望ならば、図11に示されたトリミング巻回の幾つか
は除去され得る。図11で観察されるように、もし巻回11
4及び117が、巻回116と同一の軸方向の位置、例えばコ
イルの上部近くで巻かれるならば、巻回116を通る光の
伝搬及び巻回114を通る光の伝搬に関するいかなる効果
も同一であり、いかなる正味の効果もない。したがっ
て、等しい巻回が巻回114及び116から取り除かれる限
り、誤差の同一の減少が実現される。このような配置は
図12に示されている。
図12で観察されるように、トリミング巻回120は、軸
方向にトリミング121及び122から空間的にオフセットさ
れ、トリミング巻回121及び122は、半径方向に互いに空
間的にオフセットされる。図11及び図12を比較すること
によって、トリミング巻回116の2つの巻回が除去さ
れ、トリミング144の2つの巻回が除去されることが理
解され得る。それにもかかわらず、図12に示されたコイ
ルは、図11に示されるコイルによって達成されるのと同
じ誤差減少を達成する。
本発明の修正は、本発明の範囲を逸脱しないでなされ
ることができる。例えば、ここで開示されるようなトリ
ミング巻回は、軸方向及び/又は半径方向の変動する温
度勾配によって低き起こされる誤差を減少するために適
用された。しかしながら、これらのトリミング巻回は、
軸方向及び/又は半径方向の巻回の不一致から生じる誤
差のような軸方向及び/又は半径方向の変動する温度勾
配以外の原因によって発生される誤差を減少するために
使用され得る。さらに、軸方向の誤差を減少するために
図11に示されるトリミング巻回113及び116のようなトリ
ミング巻回はコイルの外径の周り又はその近くに巻かれ
て示されたけれども、これらのトリミング巻回は、その
代わりにコイルの上部及び下部に又はその近くにあるい
はコイルの内径の周り又はその近くに巻かれる。さら
に、半径方向の誤差を減少するために図11に示されるト
リミング巻回114及び117のようなトリミング巻回はコイ
ルの外径及び内径の周り又はその近くに巻かれて示され
たけれども、これらのトリミング巻回は、その代わりに
コイルの上部に又はその近くにあるいはコイルの下部に
又はその近くに巻かれる。もしこれらのトリミング巻回
が、コイルの上部に又はその近くに巻かれるかあるいは
コイルの下部に又はその近くに巻かれるならば、トリミ
ング巻回間の空間オフセットは、半径方向の誤差にさら
に影響を及ぼすように調整され得る。したがって、本発
明はその好ましい実施例において説明されたが、その範
囲はそれに限定されない。むしろ、それは下記の請求の
範囲に規定されている限りのみに限定される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲットシュ,ランディ・ピイ アメリカ合衆国 85027 アリゾナ州・ フィーニックス・ワハーラ レイン・ 2128 (56)参考文献 特開 昭63−33612(JP,A) 特開 昭63−256812(JP,A) 特開 昭64−65416(JP,A) 実公 平3−39689(JP,Y2) 特表 平7−501619(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の層を含み、各層は光ファイバが巻か
    れている複数の巻回を含み、前記光ファイバコイルは、
    その光ファイバを通って反対方向に伝搬する光位相間の
    誤差が減少されるように配置された前記光ファイバの少
    なくとも一つの端部のトリミング長を含むことを特徴と
    する光ファイバコイル。
  2. 【請求項2】コイルになるように形成される複数の層を
    有する光ファイバ装置において、前記層の各々は第1及
    び第2の端部を有する光ファイバが巻かれており、前記
    層の少なくとも幾つは四重極を形成し、前記四重極は、
    第1、第2、第3及び第4の層を含み、前記第1の層は
    前記光ファイバの前記第1の端部が主として巻かれ、前
    記第2の層は前記光ファイバの前記第2の端部が主とし
    て巻かれ、前記第3の層は前記光ファイバの前記第2の
    端部が主として巻かれ、前記第4の層は前記光ファイバ
    の前記第1の端部が主として巻かれ、前記光ファイバの
    前記第1の端部の第1のトリミング長及び前記光ファイ
    バの前記第2の端部の第2のトリミング長は、前記ファ
    イバを通って反対方向に伝搬する光の位相間の誤差が減
    少されるように配置されていることを特徴とする光ファ
    イバ装置。
  3. 【請求項3】光ファイバコイルを巻く方法において、 光ファイバの第1の端部を巻回の第1の層として巻くス
    テップと、 光ファイバの第2の端部を巻回の第2の層として前記第
    1の層の周りに巻くステップと、 光ファイバの第2の端部を巻回の第3の層として前記第
    2の層の周りに巻くステップと、 光ファイバの第1の端部を巻回の第4の層として前記第
    3の層の周りに巻くステップと、 前記光ファイバの前記第1の端部の第1のトリミング長
    及び前記光ファイバの前記第2の端部の第2のトリミン
    グ長を形成し、その第1及び第2のトリミング長を、前
    記ファイバを通って反対方向に伝搬する光の位相間の誤
    差が減少されるように互いに空間的に変位させて配置す
    るステップと を含むことを特徴とする光ファイバコイルを巻く方法。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5841932A (en) * 1996-06-21 1998-11-24 Honeywell Inc. Optical fiber coil and method of winding
US5657411A (en) * 1995-12-15 1997-08-12 Honeywell Inc. Negative trimming of fiber optic winding
US6005665A (en) * 1998-12-29 1999-12-21 Honeywell, Inc. Job zone for a high performance navigation grade rate sensing coil
US20090141284A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-04 Honeywell International, Inc. Octupole winding pattern for a fiber optic coil
FR3035388B1 (fr) * 2015-04-21 2018-09-07 Ixblue Procede de fabrication d'une bobine de fibre optique, bobine de fibre optique et interferometre a fibre optique

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4291984A (en) * 1979-11-19 1981-09-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Optical amplification for the fiber interferometer gyro
US4588296A (en) * 1981-10-07 1986-05-13 Mcdonnell Douglas Corporation Compact optical gyro
DE3244713A1 (de) * 1982-12-03 1984-06-07 Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart Einrichtung zur messung der rotationsgeschwindigkeit
US4545682A (en) * 1983-08-11 1985-10-08 The Singer Company Optical gyroscope
DE3332718C2 (de) * 1983-09-10 1994-12-22 Sel Alcatel Ag Einrichtung zur Messung der Drehgeschwindigkeit
DE3425053A1 (de) * 1984-07-07 1986-02-06 Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart Einrichtung zur messung der drehgeschwindigkeit
FR2582800B1 (fr) * 1985-05-30 1987-07-17 Thomson Csf Dispositif interferometrique en anneau a fibre optique monomode
FR2583872B1 (fr) * 1985-06-21 1987-08-07 Thomson Csf Procede de bobinage d'un gyroscope a fibre optique et bobine de fibre optique ainsi obtenue.
US4724316A (en) * 1985-07-12 1988-02-09 Eldec Corporation Temperature independent fiber optic sensor
DE3533687A1 (de) * 1985-09-21 1987-03-26 Teldix Gmbh Einrichtung zur messung der drehgeschwindigkeit
JPS6333612A (ja) * 1986-07-29 1988-02-13 Toshiba Corp 光フアイバジヤイロ
US4793708A (en) * 1987-03-27 1988-12-27 Litton Systems Canada Limited Fiber optic sensing coil
US4856900A (en) * 1987-06-03 1989-08-15 Litton Systems, Inc. Quadrupole-wound fiber optic sensing coil and method of manufacture thereof
JPS6411206A (en) * 1987-07-06 1989-01-13 Hitachi Ltd Optical transmission body made of resin and its manufacture
US4950049A (en) * 1989-02-28 1990-08-21 At&T Bell Laboratories Stable package of elongated optical fiber strand material
US4955688A (en) * 1989-03-27 1990-09-11 At&T Bell Laboratories Optical fiber package and methods of making
US4957344A (en) * 1989-04-18 1990-09-18 Hughes Aircraft Company Optical fiber tape assembly and canister
DE69117672D1 (de) * 1990-11-28 1996-04-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Faseroptische Spule und Herstellungsverfahren
US5187757A (en) * 1991-06-28 1993-02-16 Japan Aviation Electronics Industry Limited Fiber optic gyro
EP0614518B1 (en) * 1991-11-25 1996-08-07 Honeywell Inc. Fiber optic winding

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