JPH072427A - 光ファイバコイルおよび光ファイバをセンサスプールに巻く方法 - Google Patents

光ファイバコイルおよび光ファイバをセンサスプールに巻く方法

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JPH072427A
JPH072427A JP6049313A JP4931394A JPH072427A JP H072427 A JPH072427 A JP H072427A JP 6049313 A JP6049313 A JP 6049313A JP 4931394 A JP4931394 A JP 4931394A JP H072427 A JPH072427 A JP H072427A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 微少曲げに関連する課題を減少するととも
に、軸方向および半径方向の温度に対する感受性に関連
する課題を減少することのできる、光ファイバジャイロ
スコープセンサ用コイルおよびその製造方法を提供す
る。 【構成】 光ファイバジャイロスコープセンサコイル
は、スプール(60)上の中心点(52)から、その端部(54),
(56)に向かって、互いに交差する前に、一方は時計方向
に他方は反時計方向に巻かれた二つの部分(24)を有し、
さらに複数回巻かれる。そのように配置はコイル(24)の
温度感受性を除去し、ファイバの微少な曲げを減少し、
それにより一層正確な光ファイバジャイロスコープ用コ
イルを製造することができる。好ましくはファイバの最
外層(50c) は単層である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は光ファイバジャイロスコープ感知
コイル、およびその製造方法に関する。特に、本発明は
進歩した光ファイバコイルおよびその形成方法に関す
る。光ファイバコイルは、光源、ビーム分割器および検
出器、および光ファイバ感知コイルを有する干渉計を備
えている。光源からくる光はビーム分割器によって分割
されて感知コイルの端部に伝達される。干渉計および関
連する電子装置は、コイルの反対側端部から入ってく
る、二つの干渉する、反対方向に伝播される光のビーム
の間の位相関係を処理する。二つのビームによって発生
される位相偏移の差は、装置が固定される台板の回転速
度の大きさを指示する。
【0002】現在公知の光ファイバジャイロスコープ感
知コイルに関連する課題は、それらの温度に対する感受
性である。したがってファイバを、ファイバがその交互
の巻きから供給される、交互の層に形成されるように、
コイルを巻くことが通常の方法である。そのような配置
は、図1に示され、時計方向および反時計方向の光ビー
ムによって発生される半径方向の温度差の影響を減少す
る。発生した通路長のいかなる変化も、光がコイルの周
りを移動する時間を変化し、かつジャイロスコープの機
能に悪い影響を与える。上記配置は温度に対する感受性
を低下するが、このファイバが二つのスプールの一方か
らくるとき二重層より短いファイバ長さに影響する温度
を平均化することはできない。上記に加えて、感知コイ
ルの軸線Xに沿う軸方向温度変化(dt/dx)も、そのよ
うな温度変化が補償されないときジャイロスコープの機
能に重大な影響を及ぼす。
【0003】図1から、各層の端部のファイバはそれが
再びコイルの周りに巻かれる前に、つぎの層まで二層を
飛越す。そのような飛越しは微少な曲げを生じ、その結
果関連する好ましくない偏光クロスカップリングをもた
らす。そのようなクロスカップリングはジャイロスコー
プの重大な誤差源の一つとして知られている。米国特許
第4856900号は、光ファイバジャイロスコープ用
の四重極巻き(quadrupole−wound)感知コイルを開示
し、その発明ではファイバの二重層が交互にコイル上に
巻かれ、かつ微少曲げはファイバを別々のホームフラン
ジ(homefrange) に隣接する三つの同心巻きを通して巻
くが、二重層が交互に巻かれることによって減少され
た。新しい交互の二重層はファイバを曲げることなく容
易に開始され、それにより微少曲げの好ましくない影響
は回避された。上記改善は、微少曲げに関連する課題を
減少したが、軸方向および半径方向の温度に対する感受
性に関連する課題を減少するのに効果はなかった。実
際、そのようなファイバの二重層は、半径方向の温度感
受性を一層悪くした。
【0004】本発明の目的は、上記課題を減少ないし多
分解消しうる、光ファイバジャイロスコープ感知コイル
およびその製造方法を提供することである。したがって
本発明は、一対の供給源から巻かれる光ファイバコイル
において、ファイバはスプール上に巻かれ、前記ファイ
バは前記スプールの中間点から反対方向に延び、一方は
時計方向に他方は反時計方向に前記スプールの端部に向
かいそしてその中心に戻って二重層を形成し、前記ファ
イバはスプールの中心で交差し、少なくともふたたび互
いに反対方向に巻かれ、一方は時計方向に他方は反時計
方向に前記端部に向かいそしてスプールの中心に向かっ
て進行し少なくとも一つの別の二重層を形成する、光フ
ァイバコイルを提供する。
【0005】上記のようにファイバを巻くことにより、
その半分の各点はスプールの中心から同じ距離にあると
き同じ温度になる。そのような配置は、光ファイバジャ
イロスコープ感知コイルの軸方向並びに半径方向の温度
感受性を減少し、かつ多分解消する。
【0006】上記利点に加えて、本発明装置はファイバ
の位置が徐々に変化しうるスプール中心における交差に
よって、好ましくない微少曲げが回避される。本発明の
別の特徴によれば、第1および第2供給源からセンサス
プールに光ファイバを巻く方法において、(a) 両端の中
間の前記ファイバ上に点を定めること、(b) 前記ファイ
バの前記点を前記スプールの中間点に位置決めするこ
と、ついで、(c) 前記ファイバを前記スプール上に、フ
ァイバを各供給源から反対方向に一方を時計方向に他方
を反時計方向に前記スプールの端部に向かって進行さ
せ、そしてその中心に戻し、それにより第1の二重層を
形成し、ついで(d) 前記供給源を交差させ、ついで(e)
工程cおよびdを上方に反復して同数の二重層を形成
し、それによりファイバジャイロスコープ用センサコイ
ルを製造する各工程を有する光ファイバを巻く方法が提
供される。この方法はコイルの最外層としてファイバの
単一の層をの巻きを有するのが有利である。
【0007】以下本発明を、図面を参照して単なる例示
として説明する。図3を参照すると、光ファイバジャイ
ロスコープ10はY分岐14を介して偏光器16に光を
伝達する光源12を有する。偏光された光は別のY分岐
18に伝達されそこで二つの成分(時計回りおよび反時
計回り)に分割され、それらは変調器20によって変調
された後、光ファイバ24の多数巻きコイルの周りに伝
達される。コイルを離れた後、時計回りおよび反時計回
り成分は、Y分岐18によって再び組合わされ偏向器1
6およびY分岐14を通って検出器26に伝達される。
(図示しない)マイクロプロセッサはジャイロスコープ
10の種々の構成部分を制御し、かつ公知のように検出
器の出力データを処理し、コイルに加えられる回転速度
を示すデータを出力する。
【0008】再び図1および2を参照すると、巻かれた
ファイバの異なった部分はそれらの位置に応じて異なっ
た温度を示すことが認められるであろう。コイル端部の
ファイバの部分は、コイル内に埋設されたファイバの部
分より高い温度を示すであろう。図1および図2に示さ
れた層交換技術は、温度がある時間内の一定の瞬間にお
ける時計回りおよび反時計回り成分によって発生される
温度に不整合をもたらす。明らかに、発生した温度は時
間とともに変化し、このことは二つの成分によって発生
される光路長を変化させる。光路長の変化は一つの成分
が他方よりもコイルの周りを通過するのに長い時間を要
することになり、回転を誤って指示し、したがって重大
なジャイロの誤差を生ずる。図4は光ファイバ感知コイ
ルにおける時計回りおよび反時計回り成分の代表的な温
度/時間変化を示す。本発明は、図5ないし8にもっと
も良く示された特殊な方法で、光ファイバケーブルをス
プールに巻くことによって、上記課題を解決しかつ微小
な湾曲に関連する問題を減少する。
【0009】製造中ファイバ50は二部分50a,50
bに分割され、各部分は(図示しない)供給スプールに
巻かれ、コイル巻きがファイバの中央52から開始され
る。ファイバをコイルに巻くため、両方の供給スプール
はコイル24の中心から回転されるが、反対方向ABに
一方は時計方向に、他方は反時計方向に、端部54,5
6に向かってまた中心に向かって進行し(図6)、つい
で(図示しない)供給スプールは支持壁51の適当に大
きい接合部において交差し(図7)、巻きは再始動して
端部54,56に向かって巻きだし、ふたたび中心に向
かって戻るため再始動される。一旦ファイバ50a,5
0bが中心に達すると、それらは再び交差し、巻き段階
はコイル24が図9に示されたように完全に巻かれるま
で繰返される。
【0010】ファイバをコイル中心から反対方向に巻き
ついで中心に戻すことにより、対応する時計方向および
反時計方向部分はコイルの中心から同じ距離だけ離れ、
したがって、常に互いに同じ温度を発生するであろう。
したがって、軸方向温度変化(dT/dx)は解消され、そ
れによりセンサの精度は増大する。半径方向温度変化の
効果は、時計方向および反時計方向ファイバがコイルの
中央で交差することにより除去され、それにより確実に
対応する時計方向および反時計方向ファイバ部分がつね
に同じ半径方向位置にあるようにすることができる。上
記に加えて、図5ないし9から、ファイバ50の交差は
コイルの中央で実施され、穏やかな移行が層の間に可能
である。したがって、その関連する偏光カップリングの
問題を伴う微小湾曲は起こり難くなる。そのようなクロ
スカップリングは、上記のように、そのようなジャイロ
スコープの重大な、基本的な誤差の原因として知られて
いる。図11に示された変型実施例において、時計方向
および反時計方向成分から構成された別の単一層50c
が、コイルの最外層を形成するため設けられる。そのよ
うな変型コイルは、偶数のファイバ二重層を有する図1
0に示す実施例に比較して、コイルのバイアス温度性向
の大きさの度合をいちじるしく改善した、Z軸過渡温度
に対する弱体化を減少する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 周知の第1のコイル巻きの部分断面図であ
る。
【図2】 米国特許第4856900号に記載された第
2のコイル巻きの部分断面図である。
【図3】 本発明によって巻かれたファイバコイルを有
する光ファイバジャイロスコープの略図である。
【図4】 図1または2に示されたように巻かれた感知
コイルにおける予想される温度変化を示す線図である。
【図5】 本発明によって巻かれるコイルの第1の段階
における部分断面図である。
【図6】 コイルの同じく第2の段階における部分断面
図である。
【図7】 コイルの同じく第3の段階における部分断面
図である。
【図8】 コイルの同じく第4の段階における部分断面
図である。
【図9】 図8の矢印pの方向に見たコイルの平面図で
ある。
【図10】 本発明によって巻かれた完成した感知コイ
ルの完全な断面図である。
【図11】 本発明の別の実施例による図10のコイル
の変形を示す完全な断面図である。
【符号の説明】
10 光ファイバジャイロスコープ 12 光源 14 Y分岐 16 偏光器 18 Y分岐 20 変調器 24 光ファイバ 26 検出器 50a 光ファイバの一部 50b 光ファイバの一部 52 ファイバの中点 54 端部 56 端部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アラン・マルバーン イギリス国.デボン・ピイエル6・6デイ イー.プリマウス.クリツタフオード・ロ ード(番地なし).ブリテツシユ・エアロ スペース・システムズ・アンド・エクイプ メント・リミテツド内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の供給源から巻かれる光ファイバコ
    イルにおいて、ファイバはスプール上に巻かれ、前記フ
    ァイバは前記スプール上の中間点から反対方向に延び、
    一方は時計方向に他方は反時計方向に前記スプールの端
    部に向かいそしてその中心に戻って二重層を形成し、前
    記ファイバはスプールの中心で交差し、少なくともふた
    たび互いに反対方向に巻かれ、一方は時計方向に他方は
    反時計方向に前記端部に向かいそしてスプールの中心に
    向かって進行し少なくとも一つの別の二重層を形成す
    る、光ファイバコイル。
  2. 【請求項2】 前記コイルの最上層を形成するファイバ
    の別の単一の層を含む、請求項1に記載の光ファイバコ
    イル。
  3. 【請求項3】 第1および第2供給源から光ファイバを
    センサスプールに巻く方法において、 (a) 両端の中間の前記ファイバ上に点を定めること、 (b) 前記ファイバの前記点を前記スプールの中間点に位
    置決めすること、ついで、 (c) 前記ファイバを前記スプール上に、ファイバを各供
    給源から反対方向に一方を時計方向に他方を反時計方向
    に前記スプールの端部に向かって進行させ、そしてその
    中心に戻し、それにより第1の二重層を形成し、ついで (d) 前記供給源を交差させ、ついで (e) 工程cおよびdを上方に反復して同数の二重層を形
    成し、それにより光ファイバジャイロスコープ用センサ
    コイルを製造する各工程を有する光ファイバをセンサス
    プールに巻く方法。
  4. 【請求項4】 両端の中間の前記ファイバ上の点はその
    中点である、請求項3に記載の光ファイバをセンサスプ
    ールに巻く方法。
  5. 【請求項5】 各供給源はファイバのスプールである、
    請求項3または4に記載の光ファイバを巻く方法。
  6. 【請求項6】 コイルの最外層として単一の繊維層を巻
    くことを含む請求項4ないし6のいずれか一項に記載の
    光ファイバを巻く方法。
JP6049313A 1993-03-19 1994-03-18 光ファイバコイルおよび光ファイバをセンサスプールに巻く方法 Expired - Fee Related JP2939412B2 (ja)

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