JPH04203929A - Polarization holding optical fiber coil - Google Patents
Polarization holding optical fiber coilInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、光応用計測、光ファイバジャイロ等に用いる
センシング用の偏波保持光ファイバコイルに関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a polarization-maintaining optical fiber coil for sensing used in optical measurement, optical fiber gyros, and the like.
従来の技術
従来偏波保持光ファイバは、パンダ型、楕円ジャケット
型、ボウタイ型等があり、光フアイバ中を伝播する光の
偏光面が一定となるため、位相の制御、偏波面の制御等
特性が安定している特徴があるため、精密計測等応用範
囲がきわめて広い特徴がある。Conventional technology Conventional polarization-maintaining optical fibers come in panda-type, elliptical jacket-type, bowtie-type, etc., and because the plane of polarization of light propagating through the optical fiber is constant, it has characteristics such as phase control and polarization plane control. Because it has the characteristic of being stable, it has an extremely wide range of applications such as precision measurement.
第４図は従来の偏波保持光ファイバを用いた光ファイバ
コイルの構造を示す。この図は、偏波保持光ファイバと
してパンダ型ファイバを用いた光ファイバコイル１を示
す。光ファイバコイル１は、基本的にパンダ型ファイバ
２を巻いたもので構成されている。このファイバの端面
ば強調のため拡大して描画しである。パンダ型ファイバ
２は、屈折率の高いコア部分３を中心に、両側から応力
付与部４ではさみ込み、その周りをクラッド層５が取り
囲む構造になっている。このような構造の光ファイバコ
イルは、実際には円筒型等の巻枠（図示せず）に巻かれ
たものであり、巻き方も温度補償巻き等種々の方法があ
る（図示せず）。FIG. 4 shows the structure of an optical fiber coil using a conventional polarization-maintaining optical fiber. This figure shows an optical fiber coil 1 using a panda-type fiber as a polarization-maintaining optical fiber. The optical fiber coil 1 basically consists of a panda-shaped fiber 2 wound around it. The end face of this fiber has been enlarged to emphasize it. The panda fiber 2 has a structure in which a core portion 3 having a high refractive index is sandwiched between stress applying portions 4 from both sides, and a cladding layer 5 surrounds the core portion 3 . The optical fiber coil having such a structure is actually wound around a cylindrical winding frame (not shown), and there are various winding methods such as temperature compensation winding (not shown).
この光ファイバコイルは、用途としては例えば光ファイ
バジャイロのセンシングコイルとして用いられる。光フ
ァイバジャイロは、この光センシングコイル系が回転し
たとき、センシングコイルの両端から入力した光を、サ
ニヤック効果を利用して、右周りの光と左周りの光との
光位相差を検出することにより、全体系回転角速度を検
出するための装置である。この時出力の安定性を増すた
め、この光センシングコイルを偏波保持ファイバを用い
る。偏波保持ファイバは、外乱（振動、曲げ、温度）が
あっても、出力光の偏波状態が安定である特徴を有して
いる。第４図はこのときの光センシングコイルを示した
ものである。This optical fiber coil is used, for example, as a sensing coil for an optical fiber gyro. When this optical sensing coil system rotates, the optical fiber gyro uses the Sagnac effect to detect the optical phase difference between the light from the right direction and the light from the left direction, using the light input from both ends of the sensing coil. This is a device for detecting the rotational angular velocity of the entire system. At this time, in order to increase the stability of the output, a polarization-maintaining fiber is used for this optical sensing coil. A polarization-maintaining fiber has the characteristic that the polarization state of output light is stable even when there is disturbance (vibration, bending, temperature). FIG. 4 shows the optical sensing coil at this time.
発明が解決しようとする課題
しかし、従来のこの偏波保持ファイバは、安定性に優れ
るものの、価格が単一モード光ファイバのＩＯ倍以上程
度であり、また入手しがたいなど使用上著しく制限があ
った。すなわち、製造方法が複雑かつ製作が困難で能率
が悪く、そのため橿めて高価であり、このファイバを用
いた光ファイバコイルは、高い特性をもつ光ファイバを
用いたにしては、用途が著しく限られるなど多くの難点
があった。Problems to be Solved by the Invention However, although this conventional polarization-maintaining fiber has excellent stability, it has significant limitations in use, such as being more than IO times as expensive as single-mode optical fiber and being difficult to obtain. there were. In other words, the manufacturing method is complicated, difficult to manufacture, inefficient, and therefore extremely expensive, and the applications of optical fiber coils using this fiber are extremely limited, even though optical fibers with high characteristics are used. There were many difficulties, including being unable to do so.
本発明は上記の不都合をなくし、偏波保持光ファイバコ
イルを、任意の偏波保持特性を有するファイバ断面形状
を持ち、従来の偏波保持ファイバ特性と比較しても遜色
なく、簡便で、しかも高効率・安価に提供するものであ
る。The present invention eliminates the above-mentioned disadvantages, and provides a polarization-maintaining optical fiber coil that has a fiber cross-sectional shape with arbitrary polarization-maintaining characteristics, is comparable to conventional polarization-maintaining fiber characteristics, and is simple and convenient. It provides high efficiency and low cost.
課題を解決するための手段
本発明は上記課題を解決するために、通常の方法により
製造した単一モード光ファイバのクラッド層外表面上部
分的に、１〜２価金属イオン層を拡散構成させているこ
とにより、光フアイバ断面内の屈折率分布を生じさせ、
それにより特定の偏波面を持つ光だけを通過させる構造
とした、偏波保持光ファイバコイルを構成したものであ
る。Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method in which a mono- to divalent metal ion layer is diffused and formed partially on the outer surface of the cladding layer of a single-mode optical fiber manufactured by a conventional method. By creating a refractive index distribution within the cross section of the optical fiber,
This constitutes a polarization-maintaining optical fiber coil that allows only light with a specific polarization plane to pass through.
作用
本発明の構成によると、従来の偏波保持光ファイバに比
べ、簡単な製造方法により構成できる上に、光フアイバ
断面内の屈折率分布を任意の分布形状に作製することが
できるため、したがって従来の偏波保持光ファイバとし
ての特性を持たせることができるのと同時に、従来以上
に任意の偏波特性を持った偏波保持光ファイバコイルを
提供することができる。Effects According to the structure of the present invention, it can be constructed by a simpler manufacturing method than conventional polarization-maintaining optical fibers, and the refractive index distribution within the cross section of the optical fiber can be made into an arbitrary distribution shape. It is possible to provide a polarization-maintaining optical fiber coil that not only has the characteristics of a conventional polarization-maintaining optical fiber but also has arbitrary polarization characteristics more than ever before.
実施例 以下の実施例によって本発明を説明する。Example The invention is illustrated by the following examples.
第１図は本発明の一実施例における偏波保持光ファイバ
コイルの斜視図を示す。第１図は、基本的に単一モード
光ファイバ１１を用いた光ファイバコイル１０である。FIG. 1 shows a perspective view of a polarization-maintaining optical fiber coil in an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an optical fiber coil 10 using essentially a single mode optical fiber 11. FIG.
光ファイバコイルｌＯは、基本的に単一モード光ファイ
バ１１を、金属、磁器等の円筒型枠１４に巻いたもので
構成されている。このファイバの端面は強調のため拡大
して描画しである。The optical fiber coil 10 basically consists of a single mode optical fiber 11 wound around a cylindrical frame 14 made of metal, porcelain, or the like. The end face of this fiber is drawn enlarged for emphasis.
単一モード光ファイバ１１は、屈折率の高いコア部分１
２を中心に、その周囲をクラッド層１３が取り囲む構造
になっており、第４図に示した偏波保持光ファイバ２と
異なり簡単なファイバ構造となっている。今この円筒型
枠１４に単一モード光ファイバ１１を巻く前に、円筒型
枠１４外表面に、１〜２価金属を含む溶剤を塗布してお
く。しかる後その塗布溶剤の上に単一モード光ファイバ
１１を巻き、加熱し、単一モード光ファイバ１１の表面
上に１〜２価金属を拡散させ、１価金属イオン拡散層１
７を構成する。この円筒型枠１４、単一モード光ファイ
バ１１．１〜２価金属を含む塗布溶剤、１価金属イオン
拡散Ｎ１７の関係を第２図に示す。The single mode optical fiber 11 has a core portion 1 with a high refractive index.
It has a structure in which a cladding layer 13 surrounds a fiber 2 at the center, and has a simple fiber structure unlike the polarization maintaining optical fiber 2 shown in FIG. Before winding the single mode optical fiber 11 around this cylindrical form 14, the outer surface of the cylindrical form 14 is coated with a solvent containing a mono- or divalent metal. Thereafter, the single mode optical fiber 11 is wound on the coating solvent and heated to diffuse monovalent to divalent metals onto the surface of the single mode optical fiber 11, forming a monovalent metal ion diffusion layer 1.
7. FIG. 2 shows the relationship among the cylindrical frame 14, the single mode optical fiber 11.1, the coating solvent containing the divalent metal, and the monovalent metal ion diffusion N17.
第２図において、金属、磁器等の円筒型枠１４の外表面
には、１〜２価金属を含む溶剤塗布層１５が設けられ、
その円筒型枠１４の表面に沿って単一モード光ファイバ
１１が巻かれている。この単一モード光ファイバ１１は
、円筒型枠１４と接する部分でファイバ表面に１〜２価
金属を含む溶剤が転写され、１〜２価金属を含む溶剤転
写層１６が形成される。In FIG. 2, a solvent coating layer 15 containing a mono- to divalent metal is provided on the outer surface of a cylindrical formwork 14 made of metal, porcelain, etc.
A single mode optical fiber 11 is wound along the surface of the cylindrical frame 14. In this single mode optical fiber 11, a solvent containing a mono- to divalent metal is transferred onto the fiber surface at a portion where it contacts the cylindrical frame 14, thereby forming a solvent transfer layer 16 containing a mono- to divalent metal.
ここで金属としては、Ａｇを用い、また溶剤としては酢
酸ブチル等を用いた。このようにして形成した系を、２
５０〜３５０°Ｃ程度の恒温中に約１〜３時間放置する
と、単一モード光ファイバ１１のクラッド中°に１〜２
価金属が金属イオンとして拡散する。この時の、金属イ
オン拡散による単一モード光ファイバの断面を第３図に
示す。Here, Ag was used as the metal, and butyl acetate or the like was used as the solvent. The system formed in this way is
When left at a constant temperature of about 50 to 350°C for about 1 to 3 hours, the cladding of the single mode optical fiber 11 will change by 1 to 2°.
Valent metals diffuse as metal ions. FIG. 3 shows a cross section of a single mode optical fiber created by metal ion diffusion at this time.
第３図は、１〜２価金属イオン拡散単一モード光ファイ
バ２０の断面を示す、第３図において２１．２２は、そ
れぞれその１〜２価金属イオン拡散単一モード光ファイ
バ２０のコア部分、クラッド部分を示す。また２３は、
１〜２価金属イオン拡散部分を示す。またこの１〜２価
金属イオン拡散部分２３は、同時に応力付与部としての
働きを有する。すなわち、単一モード光ファイバのクラ
ッド層外表面上に、部分的に１〜２価金属イオン層を拡
散構成させることにより、光フアイバ断面内の屈折率分
布を生じさせ、それにより特定の偏波面を持つ光だけを
通過させる構造が簡単に得られたことになる。FIG. 3 shows a cross section of the mono- to divalent metal ion-diffusing single-mode optical fiber 20. In FIG. , indicates the cladding part. Also, 23 is
Shows the mono- to divalent metal ion diffusion portion. Moreover, this mono- to divalent metal ion diffusion portion 23 also functions as a stress applying portion. That is, by configuring a mono- to divalent metal ion layer to be partially diffused on the outer surface of the cladding layer of a single-mode optical fiber, a refractive index distribution within the cross-section of the optical fiber is created, thereby creating a specific plane of polarization. This means that we have easily obtained a structure that allows only light with .
つまり該１〜２価金属イオン拡散単一モード光ファイバ
２０は、第１図に示した偏波保持光ファイバと同様の構
造を持つもので、しかも安価な単一モード光ファイバか
ら簡単に偏波保持光ファイバが得られることになる。こ
のような構造の光ファイバを、円筒型枠に巻いた、第１
図に示した光ファイバコイルを、光ファイバジャイロの
実験に用いたところ、ノイズ及び出力ドリフトの点で、
単一モード光ファイバを用いた場合と比較して、それぞ
れ約１０〜１５ｄＢ程度の改善が得られ、極めて好まし
い特性を有することが判明した。また第２図において、
光ファイバコイルを温度補償巻きとしたところ、温度ド
リフト安定性において、さらに著しい向上が見られた。In other words, the mono- or divalent metal ion-diffusing single-mode optical fiber 20 has a structure similar to that of the polarization-maintaining optical fiber shown in FIG. A retained optical fiber will be obtained. The optical fiber having such a structure is wound into a cylindrical frame, and the first
When the optical fiber coil shown in the figure was used in an experiment with an optical fiber gyro, the following results were found in terms of noise and output drift:
Compared to the case of using a single mode optical fiber, an improvement of approximately 10 to 15 dB was obtained in each case, and it was found that the present invention had extremely favorable characteristics. Also, in Figure 2,
When the optical fiber coil was wound with temperature compensation, an even more significant improvement in temperature drift stability was observed.
本実施例によると、光フアイバ断面内に１〜２価金属イ
オン拡散部分（応力付与部）を設けることにより、光フ
アイバ断面内の屈折率分布を任意の分布形状に作製する
ことができるため、したがって従来の偏波保持光ファイ
バとしての特性を持たせることができるのと同時に、従
来以上に、任意の偏波特性を持った偏波保持光ファイバ
コイルを提供することができる等多くの特徴を有する。According to this example, by providing a mono- or divalent metal ion diffusion portion (stress applying portion) within the cross section of the optical fiber, the refractive index distribution within the cross section of the optical fiber can be made into an arbitrary distribution shape. Therefore, it is possible to provide polarization-maintaining optical fiber coils with the characteristics of conventional polarization-maintaining optical fibers, and at the same time, it is possible to provide polarization-maintaining optical fiber coils with arbitrary polarization characteristics. has.
また、本実施例では円筒型枠の外表面に光ファイバコイ
ルを巻いて構成したが、円筒型枠の内表面にも同様の方
法で構成することができる。Further, in this embodiment, the optical fiber coil is wound around the outer surface of the cylindrical form, but the inner surface of the cylindrical form can also be formed in a similar manner.
なお、この実施例中の１〜２価金属は、Ａｇに限定され
ず、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｃｕ等を用いてもよい。Note that the monovalent to divalent metals in this example are not limited to Ag, and Li, Mg, Cu, etc. may also be used.
発明の効果
このようにして構成した偏波面保存光ファイバは、従来
の不都合をなくし、単一モード光ファイバのクラッド層
外表面上部分的に１〜２価金属イオン層を拡散構成させ
ることにより、光フアイバ断面内の屈折率分布を生しさ
せ、それにより特定の偏波面を持つ光だけを通過させる
構造とした簡単な構成により、偏波面保存光ファイバを
構成し、偏波面保存特性を阻害することなく、簡単な製
造方法で、しかも高効率・安価に提供することが出来る
ものである。また光フアイバ断面内の屈折率分布を任意
の分布形状に作製することができるため、したがって従
来の偏波面保存光ファイバとしての特性を持たせること
ができるのと同時に、従来以上に任意の偏波特性を持っ
た偏波面保存光ファイバコイルを提供することができる
ものである。Effects of the Invention The polarization-maintaining optical fiber constructed in this manner eliminates the conventional disadvantages, and has a mono- to divalent metal ion layer partially diffused on the outer surface of the cladding layer of a single-mode optical fiber. A polarization-maintaining optical fiber is constructed by creating a refractive index distribution within the cross-section of the optical fiber, which allows only light with a specific polarization plane to pass through, thereby creating a polarization-maintaining optical fiber and inhibiting the polarization-maintaining property. It can be produced with high efficiency and at low cost using a simple manufacturing method. In addition, since the refractive index distribution within the cross section of the optical fiber can be fabricated into an arbitrary distribution shape, it is possible to have the characteristics of a conventional polarization-maintaining optical fiber, and at the same time, it is possible to create an arbitrary polarization distribution than before. It is possible to provide a polarization-maintaining optical fiber coil with characteristics.
本発明は高品質光通信用ばかりでなく、高精度光計測用
光ファイバコイルとしての利用価値が極めて大きく、さ
らに安価で、システム構成上も簡単に設置出来るため、
今後の情報化社会における情報伝送のキーデバイスとし
て産業上価値あるものである。The present invention has extremely high utility value not only for high-quality optical communication but also as an optical fiber coil for high-precision optical measurement.It is also inexpensive and can be easily installed in terms of system configuration.
It has industrial value as a key device for information transmission in the future information society.
第１図は本発明の一実施例における偏波保持光ファイバ
コイルの構造図、第２図は同偏波保持光ファイバコイル
の部分斜視図、第３図は同偏波保持光ファイバコイルの
断面図、第４図は従来の偏波保持光ファイバコイルの構
造図である。
１、ＩＯ・・・・・・偏波保持光ファイバコイル、２・
・・・・・パンダ型偏波保持光ファイバ、３．１２．２
１・・・・・・光ファイバのコア、５．１３．２２・・
・・・・光ファイバのクラッド、４・・・・・・光ファ
イバの応力付与部、１１・・・・・・単一モード光ファ
イバ、１４・・・・・・円筒型枠、１７．２３・・・・
・・１〜２価金属イオン拡散層、Ｉ５・・・・・・１〜
２価金属を含む溶剤塗布層、１６・・・・・・１〜２価
金属を含む溶剤転写層。
代理人の氏名 弁理士 小鍜治 明 ほか２名第１図
第３図
第４図Fig. 1 is a structural diagram of a polarization-maintaining optical fiber coil according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a partial perspective view of the polarization-maintaining optical fiber coil, and Fig. 3 is a cross-section of the polarization-maintaining optical fiber coil. 4 are structural diagrams of a conventional polarization-maintaining optical fiber coil. 1. IO...Polarization maintaining optical fiber coil, 2.
...Panda type polarization maintaining optical fiber, 3.12.2
1...Core of optical fiber, 5.13.22...
... Cladding of optical fiber, 4 ... Stress applying part of optical fiber, 11 ... Single mode optical fiber, 14 ... Cylindrical form, 17.23・・・・・・
... Mono- to divalent metal ion diffusion layer, I5...1-
Solvent coating layer containing divalent metal, 16... Solvent transfer layer containing mono- to divalent metal. Name of agent: Patent attorney Akira Okaji and two others Figure 1 Figure 3 Figure 4
Claims (2)
に、その光ファイバのガラスクラッド層の外側表面から
１〜２価金属イオンを拡散させて構成してなる偏波保持
光ファイバコイル。(1) A polarization-maintaining optical fiber coil formed by winding an optical fiber around the outer or inner circumference of a cylinder and diffusing mono- or divalent metal ions from the outer surface of the glass cladding layer of the optical fiber.
ことを特徴とする光ファイバジャイロ用である請求項１
記載の偏波保持光ファイバコイル。(2) Claim 1 for use in an optical fiber gyro, characterized in that the polarization-maintaining optical fiber coil is wound with temperature compensation.
The described polarization-maintaining optical fiber coil.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2334006A JPH04203929A (en) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | Polarization holding optical fiber coil |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2334006A JPH04203929A (en) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | Polarization holding optical fiber coil |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04203929A true JPH04203929A (en) | 1992-07-24 |
Family
ID=18272444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2334006A Pending JPH04203929A (en) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | Polarization holding optical fiber coil |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04203929A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002533704A (en) * | 1998-12-29 | 2002-10-08 | ハネウエル・インコーポレーテッド | Detection coil for optical fiber gyroscope |
| WO2005031260A3 (en) * | 2003-09-24 | 2005-05-26 | Honeywell Int Inc | Fiber optic sensing coil with isotropic properties |
-
1990
- 1990-11-29 JP JP2334006A patent/JPH04203929A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002533704A (en) * | 1998-12-29 | 2002-10-08 | ハネウエル・インコーポレーテッド | Detection coil for optical fiber gyroscope |
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