JPH04198904A - Optical fiber coil - Google Patents

Optical fiber coil

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JPH04198904A
JPH04198904A JP2332400A JP33240090A JPH04198904A JP H04198904 A JPH04198904 A JP H04198904A JP 2332400 A JP2332400 A JP 2332400A JP 33240090 A JP33240090 A JP 33240090A JP H04198904 A JPH04198904 A JP H04198904A
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JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
coil
wound
fiber
optical
Prior art date
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Pending
Application number
JP2332400A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidehiko Negishi
根岸 英彦
Yoshinori Takeuchi
喜則 武内
Masao Kasahara
笠原 征夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Priority to US07/800,041 priority patent/US5168539A/en
Publication of JPH04198904A publication Critical patent/JPH04198904A/en
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Abstract

PURPOSE:To make output drift small by a simple constitution and to accomplish very stable temperature characteristic by winding an optical fiber symmetrically to an optical fiber coil in the radial direction and the center axis direction of the optical fiber coil and also arranging a polarization cancelling device in the center part of a sensing coil. CONSTITUTION:The optical fiber 1 having desired length is wound on bubbins 11 and 12 for the same length from both ends to be divided into two and the optical fiber is wound to a bubbin 3 for a fiber coil. The optical fiber is wound in such a way that the optical fibers which are mutually in an equal distance from a center part are nearly at the same positions in the radial direction of the coil, and further it is wound to be symmetrical with the center axis. After fusing and splicing the fiber type polarization cancelling device 5 between the incident ends 13 and 14 of two optical fibers, it is housed inside the bubbin 3. Thus, a temperature difference between the optical fibers 1 wound round to the respective layers of the coil is reduced and a phase error in an optical interference output signal is made extremely small, then detection sensitivity is improved.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、センシングループとして用いられる部分を
コイル状に巻回したセンサ用の光ファイバコイルに関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application This invention relates to an optical fiber coil for a sensor, in which a portion used as a sensing loop is wound into a coil shape.

従来の技術 従来から、種々の用途に用いられるセンサとして高感度
、小型軽量、耐環境特性か良好であること、等の利点を
有している光ファイバを用いたセンサが使用されるよう
になりつつある。例えば、運動体の回転角速度を検出す
るための光ファイバ・ジャイロスコープにおいては、感
度を向上させるために、光ファイバをコイル状に巻回し
、ファイバによって囲まれる面積を増大させている。し
カシ、光ファイバをコイル状に、しかも多層に巻回した
状態においては、光ファイバの各部の温度が、互いに異
なる状態になってしまい、その結果、測定精度が低下し
てしまうことが、知られている。
Conventional technology Since the past, optical fiber sensors have been used as sensors for a variety of applications, as they have advantages such as high sensitivity, small size, light weight, and good environmental resistance. It's coming. For example, in an optical fiber gyroscope for detecting the rotational angular velocity of a moving body, an optical fiber is wound into a coil to increase the area surrounded by the fiber in order to improve sensitivity. However, it is well known that when an optical fiber is wound into a coil in multiple layers, the temperature of each part of the optical fiber will be different from each other, resulting in a decrease in measurement accuracy. It is being

そして、このような、温度差の影響を、低減させるため
に、光ファイバをセンシングコイルに対して、対称に巻
回する各種の方法が、提案されている。第3図および第
4図は、従来の光ファイバコイルの温度補償用対称巻き
を示すものである。同図において、1は光ファイバ、2
は光ファイバの中央部、3はコイル用ボビン、4はセン
シングコイルの中心軸方向である。第3図、第4図に示
すように光ファイバ1の全長の中間部2から、コイル状
に巻回し始め、1層あるいは2層毎に巻き始めを基準と
して、両光ファイバを交互にコイル化している。具体的
には、所望の長さの光ファイア<を互いに、等しい長さ
になるように、2個の巻替用ボビンに巻回した後、これ
らのボビンを、供給側として、しかも、層毎に供給側の
コイルを入れ換えることにより、対称に巻かれた光ファ
イバコイルが作製されている。加えて、使用している光
ファイバは、入射偏波方向を維持することか、可能な偏
波面保存ファイバである。
In order to reduce the influence of such temperature differences, various methods have been proposed for winding the optical fiber symmetrically around the sensing coil. FIGS. 3 and 4 show symmetric windings for temperature compensation of a conventional optical fiber coil. In the figure, 1 is an optical fiber, 2
3 is the central portion of the optical fiber, 3 is the coil bobbin, and 4 is the central axis direction of the sensing coil. As shown in Figures 3 and 4, winding into a coil is started from the middle part 2 of the entire length of the optical fiber 1, and both optical fibers are alternately coiled with the winding start as a reference for each layer or every two layers. ing. Specifically, after winding optical fibers of a desired length onto two rewinding bobbins so that they have the same length, these bobbins are used as a supply side, and each layer is A symmetrically wound optical fiber coil is produced by replacing the supply-side coils. In addition, the optical fiber used is a polarization-maintaining fiber capable of maintaining the input polarization direction.

発明が解決しようとする課題 しかし、上記の巻回された光ファイバコイルにおいては
、コイルの作製工程か、非常に複雑化してしまうため、
コイル作製に要する時間が増大するとともに、作製歩留
りか向上しないという課題があった。それに加えて、光
ファイバか、1層または2層だけ飛び越えて巻回される
関係上、光ファイバにねしれ、歪みが発生し光伝搬特性
が劣化してしまうとともに、光ファイバ自体か破損しや
すいという問題点をも同時に有していた。加えて所望の
光ファイバを、2つのボビンに等しい長さに切断するこ
となく、2分割しなければならず、そのためにはファイ
バを巻き変えるための作製工程か、必要不可欠であった
。さらに光ファイノ〈としては、偏波面保存ファイバを
用いており、ファイバコイルの価格は極めて高く、かつ
コイルの生産性が非常に低下しているのが現状であった
Problems to be Solved by the Invention However, in the above-mentioned wound optical fiber coil, the manufacturing process of the coil is extremely complicated.
There were problems in that the time required to manufacture the coil increased and only the manufacturing yield did not improve. In addition, since the optical fiber is wound by skipping one or two layers, the optical fiber becomes twisted and distorted, deteriorating the optical propagation characteristics, and the optical fiber itself is easily damaged. At the same time, it also had the following problem. In addition, the desired optical fiber had to be divided into two parts without being cut into lengths equal to the two bobbins, which required a manufacturing process for rewinding the fiber. Furthermore, optical fibers use polarization-maintaining fibers, and the cost of fiber coils is extremely high, and the productivity of the coils is extremely low.

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり
、簡単な構成で出力ドリフトの極めて小さく、しかも非
常に安定した温度特性を有する光ファイバコイルを提供
するとともに量産性に優れた光ファイバコイルをも同時
に提供する。
The present invention solves these conventional problems, and provides an optical fiber coil that has a simple configuration, extremely small output drift, and extremely stable temperature characteristics, and also provides an optical fiber that can be easily mass-produced. We also provide coils at the same time.

課題を解決するための一段 本発明の光ファイバコイルは、光ファイバコイルを構成
する光ファイバを、その長手方向の中央部から互いに等
距離にある部分が、光ファイ/z+コイルの半径方向に
おいて、はぼ同し位置にくるように、巻回するようにし
たものであり、かつ中心軸方向においてもコイル中央部
に対して対称性を有したものである。さらに、光ファイ
ノくとして通常のシングルモードファイバを用いた場合
の偏波面の変動要因を低減するために、コイルの中央部
にファイバタイプの偏光解消装置(デポラライザ)か、
配置されている。それに加えて、光ファイノz+カ巻回
されているボビンの材質として、熱伝導性に優れた物質
を採用したものである。
In one step to solve the problem, the optical fiber coil of the present invention is such that the optical fibers constituting the optical fiber coil are arranged such that the portions equidistant from each other from the center in the longitudinal direction are arranged such that in the radial direction of the optical fiber/z+ coil, The coils are wound so that the coils are at the same position and are symmetrical about the center of the coil in the central axis direction as well. Furthermore, in order to reduce the fluctuation factors of the plane of polarization when using a normal single mode fiber as an optical fiber, a fiber-type depolarizer (depolarizer) is installed in the center of the coil.
It is located. In addition, a material with excellent thermal conductivity is used as the material for the bobbin around which the optical fiber is wound.

作  用 本発明による光ファイバコイルでは、上述のような構成
により、周囲の温度変化に対して、コイルの各層に巻回
された光ファイ/X4間の温度差を低減することが可能
であるとともに、光干渉出力信号における位相誤差を極
めて小さくすることか可能となる。さらに、光ファイバ
中での、偏波面の変動に対しても、フィバタイプの偏光
解消装置を挿入することにより、光伝搬特性のバラツキ
を極端に低減することかでき、検出感度の向上も可能と
している。さらに、この光ファイツマコイルの作製方法
として、光ファイバコイルの中心軸方向に対しても、対
称性を持たせているため、片側のファイバを巻き終えた
後、ファイバコイルの回転方向を変えることなく、ファ
イバコイルを反転させるだけで、センンングループ用光
ファイバコイルの作製か可能である。つまり、ファイバ
コイルの作製工程を簡素化することか可能であるため、
ファイバコイルの低コスト化をも同時に実現できる。
Function In the optical fiber coil according to the present invention, with the above-described configuration, it is possible to reduce the temperature difference between the optical fibers/X4 wound in each layer of the coil in response to changes in ambient temperature. , it becomes possible to make the phase error in the optical interference output signal extremely small. Furthermore, by inserting a fiber-type depolarization device to deal with variations in the plane of polarization in the optical fiber, it is possible to extremely reduce variations in light propagation characteristics and improve detection sensitivity. . Furthermore, since the method for manufacturing this optical fiber coil is symmetrical with respect to the central axis direction of the optical fiber coil, it is possible to change the rotation direction of the fiber coil after winding one side of the fiber. Instead, it is possible to create an optical fiber coil for a fiber loop by simply inverting the fiber coil. In other words, it is possible to simplify the fiber coil manufacturing process.
It is also possible to reduce the cost of fiber coils at the same time.

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら簡
単に説明する。第1図は本発明の一実施例における光フ
ァイバコイルの作製方法を示す図であり、第2図は光フ
ァイバコイルの断面図を示す。まず、製造された所望の
長さの光ファイバ1をその両端側から、巻替用ボビン1
1.12に同し長さで巻き取り2つに分割する。(第1
図 a)次ニ、ファイバコイル用ボビン3に対して、巻
替用ボビン11よりコイル入射端13を、コイル用ボビ
ン3内に挿入し、第2図のように光ファイバを巻き始め
る。巻替用ボビン11を巻き終えた後、同様の操作によ
って、巻替用ボビン12より、ファイバコイル用ボビン
3に光ファイバを巻き付ける。
EXAMPLE Hereinafter, an example of the present invention will be briefly described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a method for manufacturing an optical fiber coil in an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical fiber coil. First, the manufactured optical fiber 1 of desired length is inserted into the rewinding bobbin 1 from both ends thereof.
1. Roll up the same length as in 12 and divide it into two. (1st
Figure a) Next, the coil input end 13 is inserted into the fiber coil bobbin 3 through the rewinding bobbin 11, and the optical fiber begins to be wound as shown in FIG. After winding the rewinding bobbin 11, the optical fiber is wound around the fiber coil bobbin 3 from the rewinding bobbin 12 by the same operation.

(第1図 b)光ファイバの巻き方として、互いに中央
部から等距離にある光ファイバか、コイルの半径方向に
おいて、はぼ同し位置にくるようにし、さらに、中心軸
に対しても、対称となるように巻き付ける。さらに、フ
ァイバコイル用ボビン3の内側に挿入された2本の光フ
ァイバの入射端13.14の間にファイバ型偏光解消装
置(デポラライザ)5を、光ファイバの中央部にデポラ
ライザ5が配置されるように融着接続した後、第2図の
ように、ファイバコイル用ボビン3の内側に、内壁に沿
って収納する。(第1図 C)この光ファイバコイルの
作製方法においては、巻替用ボビン11.12を交換す
るだけで、光ファイバコイル3へのファイバの対称巻か
可能となるため、ファイバコイルの作製工程が非常に簡
単になり、かつ、短時間で作製できる。光ファイバの中
央部の近傍、および、角層の詳細な巻き付は方は、第2
図の断面図のようになっている。本実施例においては、
光ファイバコイルのボビンの材質として、コバール材、
ステンレス材等を用いたが、熱伝導性の良好な材料であ
れば他のものでもかまわない。また、光ファイバ1とし
ては、通常のシングルモードファイバを用いているが、
センシング用ファイバループのコイルとしては、偏波面
保存ファイバを用いた構成でもよいことは、言うまでも
ない。なお、本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり
、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
(Figure 1b) The optical fibers should be wound so that they are at the same distance from the center or at approximately the same position in the radial direction of the coil, and also with respect to the central axis. Wrap it symmetrically. Furthermore, a fiber type depolarizer (depolarizer) 5 is placed between the input ends 13 and 14 of the two optical fibers inserted inside the fiber coil bobbin 3, and the depolarizer 5 is placed in the center of the optical fibers. After fusion splicing as shown in FIG. 2, it is stored inside the fiber coil bobbin 3 along the inner wall. (Fig. 1C) In this optical fiber coil manufacturing method, the fiber can be symmetrically wound around the optical fiber coil 3 by simply replacing the rewinding bobbins 11 and 12, so the fiber coil manufacturing process is simplified. is very simple and can be produced in a short time. The vicinity of the center of the optical fiber and the detailed winding of the stratum corneum are as follows:
It looks like the cross-sectional view in the figure. In this example,
Kovar material is used as the material for the bobbin of the optical fiber coil.
Although stainless steel or the like was used, other materials may be used as long as they have good thermal conductivity. In addition, as the optical fiber 1, a normal single mode fiber is used, but
It goes without saying that the coil of the sensing fiber loop may be configured using a polarization maintaining fiber. Note that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications can be made based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.

発明の効果 以上のように、本発明によれば、光ファイバコイルに対
して、光ファイバが光ファイバコイルの半径方向、およ
び、中心軸方向に対称に巻回されており、加えて、セン
シングコイルの中央部に、偏波面の制御をするための偏
光解消装置(デポラライザ)が配置されており、さらに
、光ファイバコイルを高熱伝導性材質で作製しているた
め、周囲の温度変化に対しても安定な光干渉出力か得ら
れるセンシング用光ファイバコイルを、安価な価格でし
かも、安定に提供することが、可能であり実用上、極め
て効果が大きい。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the optical fiber is wound symmetrically around the optical fiber coil in the radial direction and central axis direction, and in addition, the sensing coil A depolarizer is placed in the center of the optical fiber to control the plane of polarization, and since the optical fiber coil is made of a highly thermally conductive material, it is resistant to changes in ambient temperature. It is possible to stably provide a sensing optical fiber coil that can provide stable optical interference output at a low price, and is extremely effective in practice.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例における光ファイバコイルの
対称巻きの方法を示す手順図、第2図は同方法により製
造された光ファイバコイルの断面図、第3図、第4図は
従来の光ファイバの対称巻きの断面図である。 1・・・光ファイバ、2・・・ファイバの中間部、3・
・・ファイバコイル、4・・・コイルの中心軸、5・・
・ファイバ型偏光解消装置、11.12・・・巻替用ボ
ビン、13.14・・・光ファイバのコイル入射端。 代理人の氏名 弁理士 小鍜治 明 ほか2名第1図 第2図 第6図
FIG. 1 is a procedure diagram showing a method for symmetrically winding an optical fiber coil in an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of an optical fiber coil manufactured by the same method, and FIGS. 3 and 4 are conventional FIG. 2 is a cross-sectional view of a symmetrical winding of an optical fiber. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Optical fiber, 2... Middle part of fiber, 3...
... Fiber coil, 4... Central axis of the coil, 5...
- Fiber type depolarization device, 11.12... Rewinding bobbin, 13.14... Coil input end of optical fiber. Name of agent: Patent attorney Akira Okaji and two others Figure 1 Figure 2 Figure 6

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)光ファイバの全長を区間(a)および区間(b)
の2区間に等分し、前記区間(a)および区間(b)の
中央部に、光ファイバ型偏光解消装置を配置することを
特徴とする光ファイバコイル。
(1) The total length of the optical fiber is divided into sections (a) and (b).
An optical fiber coil characterized in that it is equally divided into two sections, and an optical fiber type depolarization device is disposed in the center of the sections (a) and (b).
(2)光ファイバ巻き付けるボビンの材質として、熱伝
導度の高い物質を用いることを特徴とする請求項1記載
の光ファイバコイル。
(2) The optical fiber coil according to claim 1, wherein a material having high thermal conductivity is used as a material of the bobbin around which the optical fiber is wound.
(3)光ファイバとして、シングルモード光ファイバを
用いることを特徴とする請求項1記載の光ファイバコイ
ル。
(3) The optical fiber coil according to claim 1, wherein a single mode optical fiber is used as the optical fiber.
JP2332400A 1990-11-28 1990-11-28 Optical fiber coil Pending JPH04198904A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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