JPH03223135A - 光ファイバの巻き付け装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、光ファイバをボビンに巻き付ける光ファイバ
の巻き付け装置に関する。

「従来の技術」 光ファイバをボビンに巻き付けて、光フアイバセンサ用
のファイバコイルを製造する場合がある。

かかる光フアイバセンサとしては、例えば、光フアイバ
ジャイロ、光フアイバ磁界センサ、光ファイバハイドロ
フォン等がある。

従来の光ファイバの巻き付け方法としは、第１２図に示
すようなものがある。このものは、ボビンｌに巻き付け
た光ファイバＡの上に、光ファイバＡが交差する状態で
巻き付けるようにしたものである。本方法では、交差す
る光ファイバＡ相互が点接触しているので、光ファイバ
Ａに局所的な曲げ変形が生じ、光ファイバＡに不規則な
曲げ損失が起きて、ファイバコイルの特性がばらつくと
いう欠点があった。

かかる欠点をなくすために、第１３図に示すような方法
で光ファイバＡを巻き付けるようにしたものがある。こ
のものは、ボビンｌの片側から順次光ファイバＡを整列
して巻き付けるようにして、光ファイバＡの交差を少な
くして局所的な曲げ変形を少なくしたものである。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、従来の巻き付け方法では、光ファイバＡ
をボビンｌに単に巻き付けるようにしているだけである
ので、巻き付ける光ファイバＡに捩れが生じている場合
には、この捩れはそのままで巻き付けられることになる
。したがって、この捩れによってファイバコイルの特性
たとえば損失量やコアに生ずる応力複屈折の程度がばら
つくという欠点かある。このように特性のばらついたフ
ァイバコイルの光ファイバＡに、偏向した光を伝送する
と、偏向依存性のばらつきに従って透過光量が変動する
という欠点かある。

また、第１４図に示すようなりラッドａの略中心にコア
ｂが埋設されるとともに、このコアｂの両側に２個の応
力付与部Ｃが埋設された応力付与型偏波保持ファイバを
、ボビンｌに巻き付けて、光フアイバジャイロやファイ
バ偏向子として使用するものでは、第１４図に示すよう
に、偏波保持ファイバの偏向軸を巻き付け面に対してそ
ろえる必要がある。しかしながら、前述した従来の巻き
付け方法では、単に巻き付けるだけで径方向の方向性を
規制するものではないので、偏向軸が巻き付け面に対し
て不規則に変動することになる。この結果、巻き付け応
力によって偏波保持ファイバの性能が劣化したり、外部
磁界が変動した際にファラデー効果によって雑音が発生
したり、ファイバ偏向子としての偏向性能が劣化したり
する欠点があった。なお、第１４図中のｄはクラッドの
外周を包む被覆である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ファイバ
コイルの性能を安定させることができる光ファイバの巻
き付け装置を提供することを目的とする。

「課題を解決するための手段」 本発明の第１の光ファイバの巻き付け装置は、光ファイ
バをその長手方向を軸として所定角度捩りつつボビンに
巻き付ける巻付機構を備えたことを特徴とする。

本発明の第２の光ファイバの巻き付け装置は、径方向に
方向性を有する光ファイバを、その長手方向を軸として
所定角度捩りつつボビンに巻き付ける巻付機構と、前記
光ファイバの方向性を検知する方向性検査手段と、この
方向性検査手段の結果に基づいて前記巻付機構の捩り角
度を制御して前記光ファイバの方向性をそろえて巻き付
ける制御手段とを備えたことを特徴とする。

「作用　］ 本発明の第１及び第２の光ファイバの巻き付け装置によ
れば、光ファイバは所定角度捩られつつボビンに養き付
けられる。この捩り角度を制御することで、光ファイバ
に生じている捩れを修正しつつ巻いたり、光ファイバを
径方向に方向性をもたせて巻くことが可能となる。

Ｊ実施例ｊ 以下に、図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。

第１図に本発明の一実施例の巻き付け装置を示す。この
ものは、回転１動される巻き取りリールｌＯと、光ファ
イバＡが巻き取られた送り出しリール１１とを備えてお
り、送り出しり−ルｌｌに巻かれた光ファイバＡが巻き
取りリールＩＯに張設され巻かれている。送り出しリー
ル１１は、回動軸１２のまわりに回転するフレーム１３
に回動自在に取り付けられており、このフレーム１３を
回転することで送り出しリール１３を回動軸１２のまわ
りに回動して、光ファイバＡに捩りを与えるようにして
いる。

本実施例では、巻き取りリールｌＯに巻き取った光ファ
イバＡの量や送り出しリール１１に残っている光ファイ
バＡの量によって、巻き取りリールＩＯと送り出しリー
ル１１との間の光ファイバＡの位置が変化する。この位
置変化を少なくするために、フレーム１３は紙面に平行
な方向に移動自由にしてあり、送り出しり−ル１１を移
動して巻き取りリール１０と送り出しリール１１との間
の光ファイバＡの位置を補正するように制御している。

さらに、フレーム１３は、紙面に直交する方向に移動自
由になっており、この移動によって光ファイバ八を巻き
取りリール１０の回転に応じて巻き取りリールｌＯの回
転軸方向に順次移動させて、光ファイバＡを整列して巻
くようにしている。

なお、フレーム１３の回転により光ファイバＡに与えら
れる捩り変位は、巻き取りリールｌＯに巻かれた状態で
は変化しにくくなっている。したがうて、光ファイバＡ
の巻き取り工程中で捩りの変度合いを変化たとえば逆方
向にしても、前に捩った変位量はそのまま維持されて巻
き取りリールＩＯに巻き付けられる。

第１図に示した巻き付け装置では、巻き付けリールｌＯ
と送り出しり−ル１１との間の先ファイバＡに接触する
ものがないので、フレーム１３の回動による捩りがロス
することなく効率的に伝達されて、光ファイバＡを捩り
つつ巻き取りリールｌＯに巻き取ることができる。

第２図及び第３図に本発明の他の実施例を示す。

第２図及び第３図は、フレーム１３の回動状態における
２つの状態を示すものである。

第１図に示す実施例では、巻き取りリールｌＯと送り出
しリール１１との間の位置変化を抑制するために、送り
出しリール１１を紙面に平行に移動制御するようにして
いたが、本実施例はこの移動制御をなくすことができる
ようにしたものである。

すなわち、送り出しリール１１には、巻き出しガイド１
４か設けられている。この巻き出しガイド１４は、送り
出しり−ル１１に回動自由に取り付けたアーム１６と、
このアーム１６の先端に回動自由に取り付けられたガイ
ドローラ１５とを備えている。この巻き出しガイド１４
により、第２図及び第３図に示すように、送り出しリー
ル１１から送り出される先ファイバＡの出口位置が、フ
レーム１３の回動角度と無関係に、フレーム１３の回動
軸１２の軸線上になるようにしている。

第４図に本発明の更に他の実施例を示す。このものは、
巻き取りリール１０と送り出しリールｌｌとの間に、光
ファイバＡを案内するガイド板１７を設けたものである
。このガイド板１７には、光ファイバＡが遊挿されるガ
イド孔１８が形成されており、ガイド板１７を紙面に直
交する方向に移動させて、光ファイバＡを同方向に移動
させて巻き取りリールｌＯに整列して巻き取るようにし
ている。なお、ガイド板１７を固定し、巻き取りリール
１０を紙面と直交する方向に移動させて整列して巻くよ
うにしてもよい。

上述の実施例では、巻き取りリール１０と送り出しり−
ル１１とを水平状態で設けであるが、これらの一方を鉛
直状態に配設するようにしたものでもよい。

第５図に本発明の更に他の実施例を示す。このものは、
その断面構造が径方向に方向性を持つ光ファイバＡたと
えば偏波保持ファイバを巻き取る際に好適な実施例を示
すものである。

この巻き付け装置は、光ファイバＡの送り出し機構２０
と、この光ファイバＡを巻き取る巻き取り機構３０とを
備えた概略構成をもっている。

送り出し機構２０は、送り出しり−ル２１と、この送り
出しリール２１から送り出される光ファイバＡを案内す
るプーリ２２，２３と、送り出される光ファイバＡに所
定の張力を与える張力付与装置２４とを備えている。

前記巻き取り機構３０は、コ字状のフレーム３１と、こ
のフレーム３１をこれに形成された回動軸３２のまわり
に回動させるモータ３３と、前記フレーム３１の一端に
回転自由に取り付けられた巻き取りリール３４と、前記
フレーム３１の他端に取り付けられ巻き取りリール３４
に対峙した方向検査装置３５と、この方向性検査装置３
５及び巻き取りリール３４からの入力信号に基づいて前
記モータ３３を回動制御して所望の捩りを光ファイバＡ
に与える制御装置３６とを備えている。ここで、巻き取
りリール３４からの入力信号としては、巻き取りリール
３４の回転角度、回転数、回転角速度があげられる。

前記方向性検査装置３５は、第６図に示すように、光フ
ァイバＡを挟んだ一方側に光Ｒ３７及びレンズ３８が設
けられており、他方側に撮像装置３９が設けられている
。ここで、光源３７としては、ハロゲンランプやＬＥＤ
が使用され、撮像装置３９としては、ＣＣＤカメラやビ
ジコンカメラが使用される。このようにして、光源３７
から発せられる光線を光ファイバＡ内を透光させて、そ
の際に生ずる像を撮像装置３９で捕らえて、光ファイバ
Ａの方向性を検知するようにしている。

この方向性の検知の原理について、第７図から第１０図
に従って説明する。

第７図（ａ）は光ファイバＡ内の応力付与部Ｃが斜めに
なった状態を示す断面図、第７図（ｂ）は第７図（ａ）
の状態において撮像装置３９により撮像された像を示す
図である。この像では、被覆の外周部より内側に暗部イ
ができており、この両暗部イの内側に応力付与部Ｃに対
応した２本の暗部口が形成されている。

第８図（ａ）は光ファイバＡの応力付与部Ｃが水平にな
った状態を示す断面図、第８図（ｂ）は第８図（ａ）の
状態において撮像装置３９により撮像された像を示す図
である。この像では、第７図と同様に被覆の外周部より
内側に暗部イができており、この暗部イの内側に応力付
与部Ｃに対応した１本の暗部口が形成されている。

第７図（ｂ）及び第８図（ｂ）のように、像が形成され
る理由について説明する。光ファイバＡの径方向の屈折
率分布は、第１０図に示すようになっている。すなわち
、コアｂの屈折率が最も高くなっており、クラッドａの
屈折率が次に高くなってり、被覆ｄの屈折率が最も低く
なっている。

また、応力付与部Ｃの屈折率は、クラッドａと被覆ｄと
の屈折率の中間値となっている。このように各部の屈折
率が異なる結果、光ファイバＡに光線を照射すると、第
９図に示すように、光線は光ファイバＡ内を透過して進
行し、この反対側に設けられた撮像装置３９に像が形成
される。このように、応力付与部Ｃの配設方向に応じて
、応力付与部Ｃに対応した像が形成され、この像を判別
することにより応力付与部Ｃの配置を検出することがで
きる。

そして、検出結果に基づいて、この応力付与部Ｃの配置
が所望の配置たとえば、第１４図に示すように、応力付
与部Ｃが巻き付け面と平行な面上に並ぶように、制御装
置３６によりモータ３３を所定角度だけ回転駆動して、
所望の捩りを光ファイバＡに与える。

なお、上述したように、光ファイバＡを光源３７と撮像
装置３９との間に挟んで、透過光による像を観察する方
法では、被覆ｄとこの外側との境界部分に暗部イが形成
される。この暗部イは、被覆ｄの外周部における光の回
折現象によるものである。この暗部イは、第１１図に示
すように光ファイバＡの透光部分を、透光性の容器４０
内に充填されたマツチング液４１内に浸漬することによ
りなくすことができる。このマツチング液には、ノリコ
ンオイル等が使用される。

以上に説明したように、本実施例では、光ファイバＡを
所定量捩りつつ巻き付けることができるので、次のよう
な効果を発揮する。

すなわち、捩り量を所定量とすることで、光ファイバＡ
の捩り損失を自由に設定することができる。したがって
、捩り損失が最大になるように捩って巻き付けたときに
は、このファイバコイルは光減衰器として使用すること
ができる。また、光ファイバＡに生じている捩れを修正
する方向に所定量捩ることで、捩り損失が最小であるフ
ァイバコイルを得ることができる。

また、光ファイバＡを捩りながら巻き付けることにより
、光ファイバＡの偏波面を一定方向に揃えて巻き付ける
ことができる。したがって、単に巻き付けたときに生じ
ていた偏波面のばらつきを低減することができる。この
結果、偏波面のばらつきによるドリフトやバイアスを低
減することができる。このように偏波面のそろったファ
イバコイルは・光ファイ′８ジャイロとして好適な特性
をらつ。

また、光ファイバＡを捩りながら巻き付けるようにして
いるので、光ファイバＡを相互にファラデー効果が強め
合うように巻き付けることができる。このように、ファ
ラデー効果を強め合うように巻かれたファイバコイルは
、磁気センサ用として好適な特性をもつ。さらに、捩り
方向を上述と反対にすることによって、ファラデー効果
が相殺するするように巻き付けることで、磁気の影響を
受けにくいファイバコイルが製造できる。

「発明の効果」 以上に説明したように、本発明の光ファイバの巻き付け
装置によれば、光ファイバをその長平方向を軸として所
定角度捩りつつ前記ボビンに巻き付けるようにしている
ので、光ファイバに生していた捩れを修正したり、光フ
ァイバを所定角度ずつ捩りながら所定の性能のファイバ
コイルを製作することができ、ファイバコイルの性能を
安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１１図はは本発明の実施例を示す図であって
、第１図は一実施例の概略構成図、第２図及び第３図は
他の実施例の概略構成図、第４図よ更に他の実施例の概
略構成図、第５図は更に他の実施例の概略構成図、第６
図は第５図中の方向性検査装置を示す概略構成図、第７
図及び第８図は光ファイバの位置とこれに対応する像を
示す図、第９図は光線の進行状態を示す図、第１０図は
光ファイバの径方向の屈折率の変化を示す図、第１１図
は更に他の実施例を示す図、第１２図及び第１３図は従
来の光ファイバの巻き付け方法を示す図、第１４図は偏
波保持ファイバの巻き付け例を示す断面図である。 １０．３４・・巻き付けリール、１１．２１　　送り出
しリール、１２．３２　　・回動輪、１３．３１・・フ
レーム、３３・・・モータ、３５・・方向性検査装置、
３６　・制御装置、Ａ・光ファイバ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバをボビンに巻き付ける光ファイバの巻
   き付け装置において、前記光ファイバをその長手方向を
   軸として所定角度捩りつつ前記ボビンに巻き付ける巻付
   機構を備えたことを特徴とする光ファイバの巻き付け装
   置。
2. （２）径方向に方向性を有する光ファイバを、ボビンに
   巻き付ける光ファイバの巻き付け装置において、前記光
   ファイバをその長手方向を軸として所定角度捩りつつ前
   記ボビンに巻き付ける巻付機構と、前記光ファイバの方
   向性を検知する方向性検査手段と、この方向性検査手段
   の結果に基づいて前記巻付機構の捩り角度を制御して前
   記光ファイバの方向性をそろえて巻き付ける制御手段と
   を備えたことを特徴とする光ファイバの巻き付け装置。