[发明专利]用于制造光纤线圈的方法、光纤线圈和光纤干涉仪

说明书

本发明涉及用于制造光纤线圈(10)的方法，包括以下步骤：a.围绕轴(11)对称地绕组光纤，绕组形成包括光纤的每个半部的相同数量N的层的图案，一层包括光纤的一组匝线和位于相邻匝线之间的空间(19、29、39、49)，绕组形成扇形设置，其包括规则堆叠区域(13)，规则堆叠区域(13)包括在相邻匝线的两层之间的至少一个连续的密封表面(14、24、34)，以及包括重叠区域(12)，其中光纤的部分连接彼此交叉绕组的相同层和/或不同层的不同匝线；b.胶(22)通过重叠区域(12)的外表面渗透，以如下的方式：胶(12)渗透进位于规则堆叠区域(13)中的相邻匝线之间的空间(19、29、39、49)中。

技术领域

本发明涉及基于诸如光纤陀螺仪的光纤线圈的传感器以及在这种传感器中使用的光纤线圈的制造。

更准确地说，本发明涉及制造允许减少热致非互易性的影响的对称绕组光纤线圈的方法。

背景技术

Sagnac环形光纤干涉仪允许测量在相反方向上穿过相同光纤线圈行进的两个波之间的相移。这种类型的干涉型传感器在光纤陀螺仪中实现，其中所测量的相移允许从中推断围绕线圈轴的旋转的测量。Sagnac环形光纤干涉仪还可以用作磁场传感器，相移是法拉第磁光效应的磁场的函数(The Fiber-Optic Gyroscope，HervéLefèvre，ArtechHouse)。

为了增加光纤陀螺仪的灵敏度，已知增加了线圈中光纤的长度，并因此增加了光纤线圈的匝数或绕组。

然而，光纤陀螺仪经受时间漂移。通常，期望提高光纤陀螺仪的稳定性，例如以低于0.01度/小时的漂移为目标。该稳定性特别涉及光纤线圈的机械和热稳定性。

线圈的机械稳定性通常通过随着绕组的进行在光纤上施加胶(灌封材料)来确保。

此外，已知在Sagnac环形光纤干涉仪传感器中局部温度变化易于引起非互易性(The Fiber-Optic Gyroscope，HervéLefèvre，Artech House，第6.1章)。特别地，Shupe效应是由于线圈的不同位置处的局部热漂移差异。实际上，光纤中的局部温度变化引起光纤中的局部折射率变化，这在两个反向传播波之间产生附加的相移。

可以补偿相对于光纤中间的对称位置处的温度差。为此，已经提出了不同类型的对称线圈绕组，其中光纤的绕组由光纤的中间开始，并且通过交替来自光纤的每个半长度的层继续。这种类型的绕组允许将光纤的段相对于光纤的中间对称地彼此靠近。

在本文中，通过匝线的层(或简称为层)来理解，光纤线圈的一匝或几匝与光纤线圈的轴相距相同距离。在相同的层中，匝线通常来自光纤的相同半长度，并且围绕线圈轴以螺旋缠绕。在此通过光纤的半长度或一半来理解，从光纤的中间(即，距离光纤的端部等距离的点)延伸到光纤的一个端部的光纤的部分。

因此，在双极型的对称绕组中，来自光纤的一半长度的层和来自光纤的另一半长度的另一层，从光纤的中间开始并远离线圈轴被交替地缠绕。图1示出了具有双极绕组的光纤的线圈10的截面图。由奇数表示的光纤的截面来自光纤的第一半部，由偶数表示的光纤的截面来自光纤的第二半部。与线圈的轴11最接近的匝线的第一层1仅包括来自光纤的第一半部的匝线。设置在匝线的第一层1周围的匝线的第二层2仅包括来自光纤的第二半部的匝线。由两个交替层形成的图案Q被重复，以使得双极绕组线圈包括等于二的倍数的总层数。因此，在双极线圈中，奇数层1、3、5、7全部来自光纤的第一半部，偶数层2、4、6、8全部来自光纤的第二半部。