JPH01305310A - 光ファイバコイル - Google Patents
光ファイバコイルInfo
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- JPH01305310A JPH01305310A JP63137778A JP13777888A JPH01305310A JP H01305310 A JPH01305310 A JP H01305310A JP 63137778 A JP63137778 A JP 63137778A JP 13777888 A JP13777888 A JP 13777888A JP H01305310 A JPH01305310 A JP H01305310A
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- optical fiber
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- coil
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- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 96
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
- G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
- G01C19/72—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams with counter-rotating light beams in a passive ring, e.g. fibre laser gyrometers
- G01C19/721—Details
- G01C19/722—Details of the mechanical construction
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
- G02B6/4439—Auxiliary devices
- G02B6/4457—Bobbins; Reels
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- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
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- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
この発明は光フアイバジャイロなどのリング干渉計を応
用した光ファイバセンサに用いる巻回してなる光ファイ
バコイルに関する。
用した光ファイバセンサに用いる巻回してなる光ファイ
バコイルに関する。
「従来の技術」
光フアイバジャイロなどのリング干渉計において、リン
グ状の光ファイバで構成されたセンシング部分に不均一
な温度変化が印加されると、センシング部分の光ファイ
バを伝播する左右両回り光に位相差が生じ、零点出力の
ドリフトとなることが知られている。この現象はり、M
、 5hupeによりAppled 0pties
19 (1980) 、654に報告されており、その
ドリフト量は次式にて示されている。
グ状の光ファイバで構成されたセンシング部分に不均一
な温度変化が印加されると、センシング部分の光ファイ
バを伝播する左右両回り光に位相差が生じ、零点出力の
ドリフトとなることが知られている。この現象はり、M
、 5hupeによりAppled 0pties
19 (1980) 、654に報告されており、その
ドリフト量は次式にて示されている。
τ=−(2I!、−L)
φt ニドリフト量(位相差)
n:光ファイバの屈折率
α:光ファイバの線膨張係数
C:真空中の光速
λ:伝播光の波長
L:光ファイバ長
l:光フアイバ一端からの距離
従来光フアイバジャイロを実現しようとした場合、その
センシング部分は光ファイバの一端を最内部、他端を最
外部とするソレノイド状コイルにて構成するのが一般的
であった。所がこの方式では光ファイバコイルの中心に
対し対称な位置にある光ファイバに不均一な温度変化が
生じ易いので、温度変化による零点のドリフトが問題で
あった。
センシング部分は光ファイバの一端を最内部、他端を最
外部とするソレノイド状コイルにて構成するのが一般的
であった。所がこの方式では光ファイバコイルの中心に
対し対称な位置にある光ファイバに不均一な温度変化が
生じ易いので、温度変化による零点のドリフトが問題で
あった。
この問題を解決する方法として、光フアイバ全長の中点
に対し対称な位置にある光フアイバ部分を空間的に近い
位置に配置することで左右両回り光が等しい温度変化の
影響を受けることになり、前記の出力ドリフトが低減で
きることが知られている。
に対し対称な位置にある光フアイバ部分を空間的に近い
位置に配置することで左右両回り光が等しい温度変化の
影響を受けることになり、前記の出力ドリフトが低減で
きることが知られている。
しかしながらこれを実現するために、巻回ごとに左右の
光ファイバを交差する方法では光フアイバ交差による応
力により光フアイバ伝播光の特性劣化をまねき易く、ま
た整列巻きができず光フアイバ全長の中点に対し対称な
位置にある光ファイバに等しい温度変化が与えられなく
なり光フアイバジャイロ出力バイアスのドリフトをまね
いていた。
光ファイバを交差する方法では光フアイバ交差による応
力により光フアイバ伝播光の特性劣化をまねき易く、ま
た整列巻きができず光フアイバ全長の中点に対し対称な
位置にある光ファイバに等しい温度変化が与えられなく
なり光フアイバジャイロ出力バイアスのドリフトをまね
いていた。
「課題を解決するための手段」
請求項1の発明によれば光ファイバの全長を区間a及び
区間すの2区間に区分し、区間a及び区間すの境界部を
多層コイルの最内層(第1層)の片端部(第1列)に設
置し、以降各層毎に区間a、区間すを交互に巻くことに
加え、4の倍数層毎に区間a、区間すの交互の順を特徴
する 請求項2の発明によれば区間a及び区間すの境界部を多
層コイルの最内層(第1i1)の片端部(第1列)に設
置し、コイルの第1.第2.第7゜第8層を区間aの光
ファイバ、第3.第4.第5゜第6層を区間すの光ファ
イバより巻きとり、以降同様の繰り返しを8層ごとに行
う。
区間すの2区間に区分し、区間a及び区間すの境界部を
多層コイルの最内層(第1層)の片端部(第1列)に設
置し、以降各層毎に区間a、区間すを交互に巻くことに
加え、4の倍数層毎に区間a、区間すの交互の順を特徴
する 請求項2の発明によれば区間a及び区間すの境界部を多
層コイルの最内層(第1i1)の片端部(第1列)に設
置し、コイルの第1.第2.第7゜第8層を区間aの光
ファイバ、第3.第4.第5゜第6層を区間すの光ファ
イバより巻きとり、以降同様の繰り返しを8層ごとに行
う。
請求項3の発明によれば第1Ji目に区間aをN回(N
=1.2,3.・・・)巻き、区間すを第2層目にN回
巻いた第1番目の最小光ファイバコイル単位と、第1層
目の光ファイバと第2層目の光ファイバとを交差させ、
第1層目に区間すをM回(M=1.2,3.−)巻き、
第2層目に区間aをM回巻いた第2番目の最小光ファイ
バコイル単位と、同様に交差を繰り返した第2番目の最
小光ファイバコイル単位とからなる最小光ファイバコイ
ル組をQ(Q=1,2,3.・・・)組重ね巻回する。
=1.2,3.・・・)巻き、区間すを第2層目にN回
巻いた第1番目の最小光ファイバコイル単位と、第1層
目の光ファイバと第2層目の光ファイバとを交差させ、
第1層目に区間すをM回(M=1.2,3.−)巻き、
第2層目に区間aをM回巻いた第2番目の最小光ファイ
バコイル単位と、同様に交差を繰り返した第2番目の最
小光ファイバコイル単位とからなる最小光ファイバコイ
ル組をQ(Q=1,2,3.・・・)組重ね巻回する。
請求項4の発明によれば多層コイルの層間に熱伝導度の
良好な物質の介在層が入れられている。
良好な物質の介在層が入れられている。
「実施例」
第1図に示すようにコイル化されるべき光ファイバ1は
区間a1区間すの2区間に区分される。
区間a1区間すの2区間に区分される。
区間a、区間すの境界2が巻き始め点とされる。
第2図はこの発明の第1実施例を示し、ボビン3に光フ
ァイバ1が巻かれるが、区間a、区間すの境界2が巻き
始め点とされ、第1層の片端部(第1列)に設置され、
矢印4の巻き取り方向で示すように第1層が区間a11
層層が区間すで同一方向に巻き取られ、第3層が区間a
で、第4層が区間すで逆方向に巻き取られる。第5層が
区間すで、第6層が区間aで巻き取られ、第7層が区間
すで、第8層が区間aで巻き取られる。以降同様の繰り
返しを8層ごと行って多層コイル化した光ファイバコイ
ルが得られる。つまり区間a、区間すを交互に巻き、4
の倍数層毎に区間a、区間すの交互の順を逆にしている
。
ァイバ1が巻かれるが、区間a、区間すの境界2が巻き
始め点とされ、第1層の片端部(第1列)に設置され、
矢印4の巻き取り方向で示すように第1層が区間a11
層層が区間すで同一方向に巻き取られ、第3層が区間a
で、第4層が区間すで逆方向に巻き取られる。第5層が
区間すで、第6層が区間aで巻き取られ、第7層が区間
すで、第8層が区間aで巻き取られる。以降同様の繰り
返しを8層ごと行って多層コイル化した光ファイバコイ
ルが得られる。つまり区間a、区間すを交互に巻き、4
の倍数層毎に区間a、区間すの交互の順を逆にしている
。
このようにこの第1実施例によれば光フアイバ中点(境
界2)に対し対称な位置にある部分が空間的に近い位置
に配置され、周囲温度変化によるリング干渉針における
零点ドリフトを低減することができる。また光ファイバ
の交差個所が少なく、光ファイバの特性劣化を最小限に
することが可能である。
界2)に対し対称な位置にある部分が空間的に近い位置
に配置され、周囲温度変化によるリング干渉針における
零点ドリフトを低減することができる。また光ファイバ
の交差個所が少なく、光ファイバの特性劣化を最小限に
することが可能である。
第3図はこの発明の第2実施例を示し、第2図と対応す
る部分には同一符号を付けである0区間a、区間すの境
界2は第1層の第1列に巻き始めとして設置される。第
1Nが区間aで巻かれ、第2層が区間aで逆方向に巻か
れる。第3層が区間すで、第4層、第5N、第6層も区
間すで巻かれ、第7層、第8層が区間aで巻かれる。こ
の第1層から第8層までの構成が、以降同様に8層ごと
に繰り返されて多層コイル化が行われて光ファイバコイ
ルが得られる。
る部分には同一符号を付けである0区間a、区間すの境
界2は第1層の第1列に巻き始めとして設置される。第
1Nが区間aで巻かれ、第2層が区間aで逆方向に巻か
れる。第3層が区間すで、第4層、第5N、第6層も区
間すで巻かれ、第7層、第8層が区間aで巻かれる。こ
の第1層から第8層までの構成が、以降同様に8層ごと
に繰り返されて多層コイル化が行われて光ファイバコイ
ルが得られる。
この場合も光フアイバ中点に対し対称な位置にある部分
が空間的に近い位置に配置され、周囲温度の変化による
リング干渉計における零点ドリフトを低減することがで
きる。また光フアイバ交差個所が少なく光ファイバの特
性劣化を最小限にとどめることができる。
が空間的に近い位置に配置され、周囲温度の変化による
リング干渉計における零点ドリフトを低減することがで
きる。また光フアイバ交差個所が少なく光ファイバの特
性劣化を最小限にとどめることができる。
第4図はこの発明の第3実施例を示す。区間a、区間す
の境界2を巻き始めとして第1層の第1列に位置させる
。第1層に区間a(・印)をN回(N=1、2,3,・
・・)巻き、第2層に区間b(O印)をN回巻いて第1
番目の最小光ファイバコイル単位とする0次に第1層目
と第2層目との光ファイバを交差させ、区間すを第1層
にM回(M=1. 2. 3. ・)巻き、区間aを第
2層にM回巻いて第2番目の最小光ファイバコイル単位
とする。以降同様に交差を繰り返し第P番目の最小光フ
ァイバコイル単位とする。この第1番目の最小光ファイ
バコイル単位から第P番目の最小光ファイバコイル単位
まででなる光ファイバコイル組をQ(Q=1.2,3.
・・・)111重ね巻きし多層化光ファイバコイルを形
成する。この実施例では最小光ファイバコイル単位の数
Pは6とされている。各最小光ファイバコイル単位にお
ける巻数はジャイロ出力バイアスのドリフト低減効果を
上げるため同一が良い。
の境界2を巻き始めとして第1層の第1列に位置させる
。第1層に区間a(・印)をN回(N=1、2,3,・
・・)巻き、第2層に区間b(O印)をN回巻いて第1
番目の最小光ファイバコイル単位とする0次に第1層目
と第2層目との光ファイバを交差させ、区間すを第1層
にM回(M=1. 2. 3. ・)巻き、区間aを第
2層にM回巻いて第2番目の最小光ファイバコイル単位
とする。以降同様に交差を繰り返し第P番目の最小光フ
ァイバコイル単位とする。この第1番目の最小光ファイ
バコイル単位から第P番目の最小光ファイバコイル単位
まででなる光ファイバコイル組をQ(Q=1.2,3.
・・・)111重ね巻きし多層化光ファイバコイルを形
成する。この実施例では最小光ファイバコイル単位の数
Pは6とされている。各最小光ファイバコイル単位にお
ける巻数はジャイロ出力バイアスのドリフト低減効果を
上げるため同一が良い。
この第3実施例によれば(2P+1)番目の最小光ファ
イバコイル単位において(2m+1)1目と隣りあう(
2m+2)層目の温度差で生じる光フアイバ屈折率の差
が、隣りあう(2P+2)番目の最小光ファイバコイル
単位における(2m+1)層目と隣りあう(2m+2)
層目の温度差によって生じる光フアイバ屈折率の差が打
消しあい温度変化によって生じるジャイロ出力バイアス
のドリフトを低減させることができる。ここでP=0.
1,2.3.・・・、m=0.1,2,3. ・・・。
イバコイル単位において(2m+1)1目と隣りあう(
2m+2)層目の温度差で生じる光フアイバ屈折率の差
が、隣りあう(2P+2)番目の最小光ファイバコイル
単位における(2m+1)層目と隣りあう(2m+2)
層目の温度差によって生じる光フアイバ屈折率の差が打
消しあい温度変化によって生じるジャイロ出力バイアス
のドリフトを低減させることができる。ここでP=0.
1,2.3.・・・、m=0.1,2,3. ・・・。
またボビン3の長手方向に対し区間aの光ファイバと区
間すの光ファイバと共にボビン3に接する部分が共通に
あたるためJたとえボビン3の長手方向に温度勾配を持
ってもその影響を小さくおさえることができる。
間すの光ファイバと共にボビン3に接する部分が共通に
あたるためJたとえボビン3の長手方向に温度勾配を持
ってもその影響を小さくおさえることができる。
巻回により生じる区間a、bの光ファイバ長の差は、第
5図の曲線11となり、第2図の場合は曲線12となり
、第4図の場合は第2図の場合と比べ17Pに小さくな
る。その結果光ファイバの中心に対し対称な位置に加わ
る温度差を第2図の場合と比べ更に小さくでき、ジャイ
ロ出力バイアスのドリフトを更に小さく抑えることがで
きる。
5図の曲線11となり、第2図の場合は曲線12となり
、第4図の場合は第2図の場合と比べ17Pに小さくな
る。その結果光ファイバの中心に対し対称な位置に加わ
る温度差を第2図の場合と比べ更に小さくでき、ジャイ
ロ出力バイアスのドリフトを更に小さく抑えることがで
きる。
第6図はこの発明の第4実施例を示す。この場合巖小光
ファイバコイル単位が奇数個のため(2P+1)番目と
(2P+2)番号(P=0.1,2゜3、・・・)の最
小光ファイバコイル単位だけでは最小光ファイバコイル
単位1個分の屈折率差がキャンセルできない、そこで第
6図に示すように(4−−1)層と(4m−2)層(m
=1.2.3.−)の光ファイバコイルの巻方向が同一
方向になるように巻回した4層1組で多層化すればよい
。
ファイバコイル単位が奇数個のため(2P+1)番目と
(2P+2)番号(P=0.1,2゜3、・・・)の最
小光ファイバコイル単位だけでは最小光ファイバコイル
単位1個分の屈折率差がキャンセルできない、そこで第
6図に示すように(4−−1)層と(4m−2)層(m
=1.2.3.−)の光ファイバコイルの巻方向が同一
方向になるように巻回した4層1組で多層化すればよい
。
第7図はこの発明の第5実施例を示す、ボビン3に光フ
ァイバlが整列巻きされ、その各層毎に薄いフィルム状
の介在層5を入れて多層コイル化される。介在層は熱伝
導度の良好な物質よりなる。
ァイバlが整列巻きされ、その各層毎に薄いフィルム状
の介在層5を入れて多層コイル化される。介在層は熱伝
導度の良好な物質よりなる。
介在層は各層ごとに入れる場合に限らず、数層ごと又は
任意の層間に入れてもよい。また介在層は薄いフィルム
状のもの以外でもよく、例えば液状の樹脂を塗布して硬
化させたものでもよい。
任意の層間に入れてもよい。また介在層は薄いフィルム
状のもの以外でもよく、例えば液状の樹脂を塗布して硬
化させたものでもよい。
このように介在層の存在によりコイル下層の巻き取り状
態によらず、整列巻きを行うことが可能となる。この結
果、対称巻などのドリフト低減効果を十分に生かすこと
ができる。また介在層は熱伝導度が良好な物質であるた
め、多層コイル内部の温度伝導度を良くすることができ
、多層コイル内部の不均一な温度変動を低減する効果が
ある。
態によらず、整列巻きを行うことが可能となる。この結
果、対称巻などのドリフト低減効果を十分に生かすこと
ができる。また介在層は熱伝導度が良好な物質であるた
め、多層コイル内部の温度伝導度を良くすることができ
、多層コイル内部の不均一な温度変動を低減する効果が
ある。
「発明の効果」
請求項1,2の発明によれば光フアイバ中点に対し対称
な位置にある部が空間的に近い位置に配置され、周囲温
度の変化によるリング干渉計における零点ドリフトを低
減することが可能である。
な位置にある部が空間的に近い位置に配置され、周囲温
度の変化によるリング干渉計における零点ドリフトを低
減することが可能である。
請求項3の発明によれば巻回にともなう熱的非対称性を
小さく抑えることができるため、光ファイバコイルに不
均一な温度変化が生じてもジャイロ出力バイアスのドリ
フトを小さく抑えることができる。
小さく抑えることができるため、光ファイバコイルに不
均一な温度変化が生じてもジャイロ出力バイアスのドリ
フトを小さく抑えることができる。
請求項4の発明によれば多層コイル内部の温度伝導度を
良くすることができ、多層コイル内部の不均一な温度変
動を低減することができる。
良くすることができ、多層コイル内部の不均一な温度変
動を低減することができる。
第1図はコイル化する光ファイバを示す図、第2図はこ
の発明の第1実施例を示す断面図、第3図はこの発明の
第2実施例を示す断面図、第4図はこの発明の第3実施
例を示す断面図、第5図は光ファイバの巻回にともない
生じる区間a、bの光ファイバ長の差を示す図、第6図
はこの発明の第4実施例を示す断面図、第7図はこの発
明の第5実施例を示す断面図である。
の発明の第1実施例を示す断面図、第3図はこの発明の
第2実施例を示す断面図、第4図はこの発明の第3実施
例を示す断面図、第5図は光ファイバの巻回にともない
生じる区間a、bの光ファイバ長の差を示す図、第6図
はこの発明の第4実施例を示す断面図、第7図はこの発
明の第5実施例を示す断面図である。
Claims (4)
- (1)リング干渉計を応用した光ファイバセンサに用い
る巻回してなる光ファイバコイルにおいて、光ファイバ
の全長を区間a及び区間bの2区間に区分し、 区間a及び区間bの境界部を多層コイルの最内層(第1
層)の片端部(第1列)に設置し、以降各層毎に区間a
、区間bを交互に巻くことに加え、 4の倍数層毎に区間a、区間bの交互の順を逆にしてな
る光ファイバコイル。 - (2)リング干渉計を応用した光ファイバセンサに用い
る巻回してなる光ファイバコイルにおいて、光ファイバ
の全長を区間a及び区間bの2区間に区分し、 区間a及び区間bの境界部を多層コイルの最内層(第1
層)の片端部(第1列)に設置し、コイルの第1、第2
、第7、第8層を区間aの光ファイバ、第3、第4、第
5、第6層を区間bの光ファイバより巻きとり、以降同
様の繰返しを8層ごと行なって多層化してなる光ファイ
バコイル。 - (3)リング干渉計を応用した光ファイバセンサに用い
る巻回してなる光ファイバコイルにおいて、光ファイバ
の全長を区間a及び区間bの2区間に区分し、 第1層目に区間aをN回(N=1、2、3、・・・)巻
き、区間bを2層目にN回巻いた第1番目の最小光ファ
イバコイル単位と、第1層目の光ファイバと第2層目の
光ファイバとを交差させ、第1層目に区間bをM回(M
=1、2、3、・・・)巻き、第2層目に区間aをM回
巻いた第2番目の最小光ファイバコイル単位と、同様に
交差を繰り返した第P番目の最小光ファイバコイル単位
とからなる最小光ファイバコイル組をQ(Q=1、2、
3、・・・)組重ね巻回した光ファイバコイル。 - (4)リング干渉計を応用した光ファイバセンサに用い
る巻回してなる光ファイバコイルにおいて、多層コイル
の層間に熱伝導度の良好な物質の介在層が入れられてい
る光ファイバコイル。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63137778A JPH0690037B2 (ja) | 1988-06-03 | 1988-06-03 | 光ファイバコイル |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63137778A JPH0690037B2 (ja) | 1988-06-03 | 1988-06-03 | 光ファイバコイル |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01305310A true JPH01305310A (ja) | 1989-12-08 |
JPH0690037B2 JPH0690037B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=15206618
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63137778A Expired - Lifetime JPH0690037B2 (ja) | 1988-06-03 | 1988-06-03 | 光ファイバコイル |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0690037B2 (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0616196A1 (en) * | 1993-03-19 | 1994-09-21 | British Aerospace | A fibre optic gyroscope sensing coil |
US5475774A (en) * | 1991-11-25 | 1995-12-12 | Honeywell Inc. | Optical fiber sensor coil using reverse quadrupoles and method of winding same |
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