JP2525963Y2 - 光ファイバセンサのコイル構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案は、光ファイバセンサの環状光伝搬路として
使用され、巻付け用部材に偏波面保存の単一モード光フ
ァイバが巻装された光ファイバセンサのコイル構造に関
する。

「従来の技術」 光ファイバセンサは、光ファイバにより環状光伝搬路
が構成され、この環状光伝搬路に互に逆方向に右回り光
と左回り光とを伝搬させ、これら両光間に生ずる位相差
を検出することにより環状光伝搬路に印加されるその軸
心廻りの角速度を計測するものである。

光ファイバセンサに使用される環状光伝搬路を構成す
る光ファイバコイルは、従来においては第４図に示す様
に両端につば11、12を有する円筒状の巻付け用部材13に
偏波面保存の単一モード光ファイバ14が交差することな
く整列巻きに何層か巻回されていた。この場合、そのコ
イル面は測定すべき回転角速度の入力軸と垂直となる様
にされる。

「考案が解決しようとする課題」 巻付け用部材13の熱膨張係数が単一モード光ファイバ
14の熱膨張係数と比較して大きい場合、巻付け用部材13
が光ファイバ14と比較して高温時により大きく熱膨張す
る結果、巻付け用部材13に巻回される光ファイバ14に対
して内側より圧力が加わる形となり、光ファイバ14に引
張応力がかかった状態となる。これに起因して光ファイ
バ14の偏波保持状態が悪化する。即ち、環状光伝搬路内
の光の偏光度が劣化し、これは光ファイバセンサの雑音
発生の一要因となっている。

特に、光ファイバセンサの量産性を向上するには、巻
付け用部材13に対する光ファイバ14の巻回速度を高速化
する必要がある。この高速化のためには巻線時に、従来
の巻きテンションである約20グラムに対して、数10グラ
ム増加した巻きテンションにより巻回する必要がある。
この様に、光ファイバに大きいテンションがかかってい
る状態において巻付け用部材13が熱膨張すると、光ファ
イバ14は一層大きな引張応力を受けるに到る。巻付け用
部材13を加工性、耐振動耐衝撃性を重視してこれらの性
質の良好な材料であるアルミニウムにより構成した場
合、このアルミニウムより成る巻付け用部材13の熱膨張
に基づく光ファイバ14内の光の偏光度の温度変化に対す
る変動は第５図に示される如くになり、偏光度の劣化は
25℃近傍から急激に増大する。一方、巻付け用部材13を
構成する材料として、熱膨張係数が単一モード光ファイ
バ14の熱膨張係数に近似する部材である石英ガラスを使
用する場合、加工性、耐振動耐衝撃性の良好な材料であ
るアルミニウムと比較して、加工性、および振動、衝撃
という耐環境性は良好ではない。

以上の通り、熱膨張に起因する影響を緩和して光ファ
イバに対して熱膨張に起因する偏波保持状態の劣化を生
ぜしめず、そして加工性、耐振動耐衝撃性は良好である
光ファイバセンサのコイルの巻付け用部材を必要として
いる。そして、光ファイバセンサを量産化する場合、光
ファイバを強いテンションにより高速巻回すると、出来
上りの光ファイバセンサのコイルは温度上昇に起因する
熱膨張の影響をより大きく受けることとなるが、光ファ
イバの巻付け用部材はこの影響をも緩和して光ファイバ
センサの量産性を向上するものでなければならない。

「課題を解決するための手段」 加工性、耐振動耐衝撃性の良好な材料であるアルミニ
ウムより成り円筒状の巻付け用部材に偏波面保存の単一
モード光ファイバが巻装されて環状光伝搬路を構成する
光ファイバセンサのコイル構造において、巻付け用部材
と偏波面保存の単一モード光ファイバとの間に弾性体が
介在されている光ファイバセンサのコイル構造を構成し
た。

そして、加工性、耐振動耐衝撃性の良好な材料である
アルミニウムより成る円筒状の巻付け用部材に偏波面保
存の単一モード光ファイバが巻装されて環状光伝搬路を
構成する光ファイバセンサのコイル構造において、円筒
状の巻付け用部材は両端につばが形成されると共に、両
端のつばを含み軸方向にスリットが形成され、巻付け用
部材の周面と単一モード光ファイバとの間に狭い空隙が
形成されている光ファイバセンサのコイル構造を構成し
た。

「作用」 この考案に依れば、加工性、耐振動耐衝撃性の良好な
材料であるアルミニウムより成る巻付け用部材の熱膨張
係数が光ファイバの熱膨張係数と大きく異なっても、巻
付け用部材の熱膨張による応力は弾性体により緩和され
て光ファイバに直接加わることはなく、光ファイバの偏
波保持状態の悪化は減少する。

そして、加工性、耐振動耐衝撃性の良好な材料である
アルミニウムより成る巻付け用部材の熱膨張係数が光フ
ァイバの熱膨張係数と大きく異なっても、巻付け用部材
が熱膨張した時にこの熱膨張は巻付け用部材と光ファイ
バとの間の空隙により吸収され、巻付け用部材が光ファ
イバに大きな応力を与えることはなく、光ファイバの偏
波保持状態の悪化は減少する。

「実施例」 この考案の実施例を第１図および第２図を参照して説
明する。

第１図Ａに示される様に、この実施例は両端につば1
1、12を有する円筒状の巻付け様部材13が使用される。
この巻付け用部材13は加工性、耐振動耐衝撃性の良好な
材料であるアルミニウムにより構成される。アルミニウ
ムにより構成されるこの巻付け用部材13の周面には、第
１図Ｂおよび第２図に示される様にシート状の弾性体15
が１巻き、巻付けられている。弾性体15としては暑さが
数ミリのシリコンゴムを使用することができる。偏波面
保存の単一モード光ファイバ14は、この弾性体15上に交
差することなくして整列巻きに何層か巻回される。

巻付け用部材13と光ファイバ14との間にこの様に弾性
体15を介在させることにより、巻付け用部材13が熱膨張
しても、この熱膨張による応力は弾性体13により柔らげ
られて光ファイバ14に直接加わることが阻止されるに到
る。従って、光ファイバ14が歪むことに起因する光ファ
イバコイルの偏波保持状態の悪化は大いに緩和され、こ
のコイルを光ファイバセンサに使用した際の雑音の発生
を抑えることができる。なお、光ファイバ14の各層間に
も弾性体を介在させることにより、更に効果を向上する
ことができる。

他の実施例を第３図を参照して説明する。この実施例
においては、第３図Ａに示される如く、両端につば11、
12を有する円筒状の巻付け用部材13が使用される。そし
て、この巻付け用部材13には両端のつば11、12を含めて
軸方向にスリット16が形成されている。この巻付け用部
材13は加工性、耐振動耐衝撃性の良好な材料であるアル
ミニウムにより構成される。

巻付け用部材13に光ファイバ14を巻き付けて光ファイ
バコイルを製造するに際して、第３図Ｂに示される如く
スリット16には巻付け時用ブロック17が挟み込まれる。
巻付け時用ブロック17は、巻付け用部材13の円筒部、つ
ば11、12にそれぞれ対応する部分17a、17b、17cより成
り、ブロック17の幅Ｗ₁はスリット16の幅Ｗ₂よりも僅か
に大とされている。従って、巻付け時用ブロック17がス
リット16に挟み込まれることにより、スリット16の幅Ｗ
₂は僅かに広げられた状態とされ、巻付け用部材13の径
が僅かに拡大される。第３図Ｃに示される如く、巻付け
用部材13の径が僅かに拡大された状態において、巻付け
用部材13に対して偏波面保存の単一モード光ファイバ14
を交差することなく整列巻きに何層か巻回する。

光ファイバ14の巻回が完了した後に、第３図Ｄに示さ
れる如く、巻付け用部材13から巻付け時用ブロック17を
取り外す。この時、巻付け用部材13は形状が弾性的に復
元して径は縮小し、巻付け用部材13の外周面と巻回した
光ファイバ14の内周面との間に狭い空隙が生じるに到
る。この巻付け用部材13の径の縮小は、コンマ数ミリ程
度に設定される。巻付け時用ブロック17を容易に取り外
すことができる様に、巻付け時用ブロック17の外面の幅
よりも、内面の幅を大とし、スリット16の形状もこれに
合わせ、光ファイバ巻回時に必要に応じて巻付け時用ブ
ロック17を巻付け用部材13の内側から押え具で押え、光
ファイバ巻回後にその押え具を取り外し、巻付け時用ブ
ロック17を外せばよい。この様にすることにより、この
実施例における光ファイバコイルは巻付け用部材13と光
ファイバ14との間に狭い空隙が存在することにより、巻
付け用部材13が高温時に熱膨張しても、この熱膨張によ
り光ファイバ14に引張応力が強く加わることはなく、光
ファイバ14の偏波保持状態が大きく悪化することはなく
なる。

以上を要約するに、この考案による光ファイバセンサ
のコイル構造は、巻付け用部材を構成する材料として、
特に、加工性、耐振動耐衝撃性の良好なアルミニウムを
使用し、このアルミニウムより成る巻付け用部材と偏波
面保存の単一モード光ファイバとの間に弾性体を介在さ
せるものである。そして、弾性体を介在させることに代
えて、円筒状の巻付け用部材は両端につぼが形成される
と共に、両端のつばを含み軸方向にスリットが形成さ
れ、巻付け用部材の周面と単一モード光ファイバとの間
に狭い空隙を形成するものである。その結果、熱膨張に
起因する影響を緩和して光ファイバに対して熱膨張に起
因する偏波保持状態の劣化を生ぜしめず、そして加工
性、耐振動耐衝撃性は良好である光ファイバセンサのコ
イルの巻付け用部材を構成することとなった。そして、
偏光度の温度変化の平坦な領域を25℃近傍から更に高温
側に移行することができることとなった。

「考案の効果」 以上の通りであって、この考案の光ファイバセンサコ
イルは、巻付け用部材と偏波面保存の単一モード光ファ
イバとの間に弾性体を介在させ、或は円筒状の巻付け用
部材に軸方向のスリットを形成し、巻付け用部材の周面
と単一モード光ファイバとの間に狭い空隙を形成したも
のである。この様にすることにより、巻付け用部材13を
その熱膨張係数が単一モード光ファイバ14の熱膨張係数
と比較して大きいアルミニウムにより構成しても、巻付
け用部材13に巻回される光ファイバ14に対して内側よ加
わるアルミニウム巻付け用部材13の高温時の大きな熱膨
張に起因する応力が弾性体或は狭い空隙により緩和さ
れ、光ファイバ14に引張応力がかかることはなくなる。
従って、光ファイバ14の偏波保持状態は悪化せず、環状
光伝搬路内の光の偏光度が悪化劣化して光ファイバセン
サに雑音を発生せしめるという様なことは少なくなる。
そして、巻付け用部材13に対する光ファイバ14の巻回速
度を高速化して光ファイバセンサの量産性を向上する場
合、光ファイバ14は比較的に大きな巻きテンションによ
り巻回された状態に構成され、光ファイバに大きいテン
ションがかかっている状態において巻付け用部材13の熱
膨張は光ファイバ14に対して一層大きな引張応力が加わ
るところであるが、この様な引張応力も上述した通りの
弾性体或は狭い空隙により緩和することができる。

そして、巻付け用部材13を加工性、耐振動耐衝撃性を
重視してこれらの性質の良好な材料であるアルミニウム
により構成した場合、このアルミニウムより成る巻付け
用部材13の熱膨張に基づく光ファイバ14内の光の偏光度
の温度変化に対する変動は、従来、第５図に示される如
くに25℃近傍から急激に増大したのであるが、この考案
によれば、偏光度の温度変化の平坦な領域を25℃近傍か
ら更に高温側に移行することができることとなった。

以上の通り、熱膨張に起因する影響を緩和して光ファ
イバに対して熱膨張に起因する偏波保持状態の劣化を生
ぜしめず、そして加工性、耐振動耐衝撃性は良好である
光ファイバセンサのコイルの巻付け用部材を構成するこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例を説明する斜視図、第２図は
第１図の実施例の断面を示す図、第３図は他の実施例を
説明する斜視図、第４図は光ファイバセンサのコイルの
従来例の断面を示す図、第５図はコイルの従来例の光の
偏光度の温度特性を示す図である。

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】加工性、耐振動耐衝撃性の良好な材料であ
   るアルミニウムより成る円筒状の巻付け用部材に偏波面
   保存の単一モード光ファイバが巻装されて環状光伝搬路
   を構成する光ファイバセンサのコイル構造において、 巻付け用部材と偏波面保存の単一モード光ファイバとの
   間に弾性体が介在されていることを特徴とする光ファイ
   バセンサのコイル構造。
2. 【請求項２】加工性、耐振動耐衝撃性の良好な材料であ
   るアルミニウムより成る円筒状の巻付け用部材に偏波面
   保存の単一モード光ファイバが巻装されて環状光伝搬路
   を構成する光ファイバセンサのコイル構造において、 円筒状の巻付け用部材は両端につばが形成されると共
   に、両端のつばを含み軸方向にスリットが形成され、 巻付け用部材の周面と単一モード光ファイバとの間に狭
   い空隙が形成されていることを特徴とする光ファイバセ
   ンサのコイル構造。