【手続補正書】
【提出日】平成15年11月17日(2003.11.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】光ファイバを巻くシステム及びその方法
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの巻き方に一般的に係わり、特に、固有振動数及び／又は規模要因に基づいて光ファイバを巻くシステム及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）は、この数十年間で、基礎研究の分野から実用分野へと発展してきた。光ファイバジャイロスコープは、ナビゲーションシステムや安定化プラットフォーム等を含め、多くの用途で利用することができる。
光ファイバジャイロスコープの慣性回転運動を検出するための動作原理は、機械的というよりも寧ろ、光学的である。光ファイバジャイロスコープは、光ファイバコイルがその軸の周囲を回転する際の光路の相対的増加を検出することを目的とするもので、有名なサニャク効果を応用するものである。
【０００３】
そこで、２本の光線に分割され、ループをそれぞれ反対方向へ周り、受光器へ向かうこととなるような１本の光線について考えることにする。理論上は、２本の光線は等しい距離を進み、同時期にかつ同位相で受光器に到達する。サニャク効果は、全ての装置又はループが回転していれば、回転方向に進行する光線がその逆方向に移動する光線よりさらに進行するということを示すもので、この効果により、光線は異時に位相が異なって受光器に到着することとなり、測定可能な光の干渉縞が生じる。したがって、光路の長さと光の巻線の直径とが、光ファイバジャイロスコープの精度を決定することになる。
【０００４】
一般に、光ファイバジャイロスコープは、適所に光ファイバケーブルを保持する多くの折り返しがあって全体的に循環的な形状のスプールに、光ファイバケーブルを巻きつけることにより構築することができる。前述したとおり、光は光ファイバケーブルの両端へ伝播し、受光器や他のセンサがそこから出てくる光を記録する。出射された光波間の干渉縞は、光ファイバケーブルによって形成された環を通して、平面の中で光ファイバジャイロスコープの回転運動の変化を示す。  このような光ファイバの巻き方に関する従来技術としては、以下の文献に記載のものが知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３７７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光ファイバジャイロスコープは、特定の周波数若しくは伝播時間、あるいはコイルと他のファイバ・パラメータに基づく固有振動数によって、製造することができる。従って、固有振動数は光ファイバコイルを通過する伝播時間に反比例するものと解される。なぜならば、固有振動数及び伝播時間はファイバのコア直径、コイルの長さ及び幾何学要素の変化によって影響を受けるところ、特定の及び／又は事前に決定した固有振動数（すなわち、伝播時間）に合わせて光ファイバジャイロスコープを巻くことが難しくなってしまっていた。
光ファイバジャイロスコープの動作上の周波数はコイルの長さにほぼ対応するものの、この関係は正確ではなく、また、単にこの唯一の関係に反する光ファイバジャイロスコープの巻線技術は、所望の固有振動数について、一貫せず、不正確な結果を提供する光ファイバジャイロスコープの製造方法論を引き起こしている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ここに開示した方法及びシステムには、固有振動数及び／又は規模要因に合わせるための光ファイバの巻き方が含まれている。1つの実施形態では、当該方法及びシステムは光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）を固有振動数に合わせる目的で利用することができる。
光ファイバジャイロスコープの実施形態においては、光ファイバーコイルの構成部品はノーマルの端とリバースの端、ノーマルのブレークアウトポイントとリバースのブレークアウトポイント、これらノーマルとリバースのブレークアウトポイントからノーマルとリバースのファイバの端に向かって延びるノーマル導線とリバース導線、及びノーマルとリバースの接合点を、ノーマル若しくはリバースの導線又はノーマル若しくはリバースの端の内の少なくとも１つのに結びつけるノーマルとリバースの接続点を含んでいる。
【０００８】
ノーマルとリバースの接合は、締結部を形成する例えばエポキシ樹脂によって固定される。
光ファイバコイルは、スプールの周囲で、ノーマルブレークアウトポイントとリバースブレークアウトポイントの間に包まれており、かかる部所は内部コイルとして知られている。
ノーマルとリバースのブレークアウトポイントから、締結部のノーマルとリバースの端までの、光ファイバコイルもまた、リバース継ぎ目、リバース接続点、又はリバース導線の内の１つのリバーサル包みを生じさせるために継ぎ目の周囲に包まれている。
【０００９】
ノーマルとリバースの継ぎ目及び／又は導線は、所望の固有振動数に基づいた長さを供与するために、調整することができる。その長さは、長くも短くもなる。さらに、１セットの長さが構築される。
例えば、１つ目の長さはリバーサルとリバースブレークアウトポイントの間、２つ目の長さはリバーサルとリバース接続点の間、３つ目の長さはノーマル接続点とノーマルブレークアウトポイントの間、４つめの長さはノーマルブレークアウトポイントとリバースブレークアウトポイントとの間（「内部コイル」）、５つ目の長さはリバースの端とリバースの接続点の間、及び６つめの長さはノーマルの端とノーマルの接続点の間で提供することができる。
【００１０】
この１セットの長さを、さらに、継ぎ目の周囲の巻き線の方向に基づいて、「プラス」若しくは「フォワード」の長さ、又は「マイナス」若しくは「リバース」の長さとして分類することができる。
１つの実施形態においては、１つ目、３つ目及び６つ目の長さは「プラス」で（全て同じ方向）であり、他方、２つ目と５つ目の長さは「マイナス」となる（全て同じ方向で、プラス方向の逆）。
【００１１】
１つの実施形態においては、４つ目の長さは調整することができない。したがって、余剰の長さに基づき、測定された固有振動数、所望の固有振動数、第４の長さ、内部コイルの外部直径、内部コイルの有効平均直径、所望のプラスとマイナスの長さが計算される。
プラスとマイナスの長さ、すなわち、１、３、６、及び、２、５の長さに貢献している長さのうち１つ以上の長さは、それぞれ、所望のプラスとマイナスの長さを得るために調整される。さらに、リバーサルが調整される。
他の目的および利点は、明細書と図面を考慮することで明白となろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の全面的理解を提供するべく、図面を用いた具体的な実施の形態をここに示す。尤も、他の適当な出願においてシステム及び方法を提供するために、ここに記されたシステム及び方法が適用又は修正されうるということ、及び他の追加及び修正が、ここに記されたシステム及び方法を用いた範囲を基礎とすることなく成し得るものであるということは、当業者によって理解され得るものである。
【００１３】
別段の定めがない限り、図面を用いた実施の形態は、ある具体例の詳細を変える典型的特徴の提供として理解されうるものであり、それ故に、特徴、コンポーネント、モジュール又は図面の様相は違った態様で、組み合わされ、分離され、差し替えられ又は当該システム又は方法を基礎とすることなく再構成されうるものである。
【００１４】
ここに示すシステム及び方法は、付与の固有振動数及び／又は規模要因のために光ファイバーを巻くことに使用することができる。当該方法及びシステムは、付与される固有振動数及び／又は規模要因に対応して光ファイバーを巻くための如何なるアプリケーションにも使用することができるが、図示した実施の形態は光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）を調整するための一例を提供するものである。
【００１５】
一般に、光ファイバジャイロスコープは、これに、予め選択したり指定したりした周波数で機能することを要求するアプリケーションなどで使用することができる。高精度光ファイバジャイロスコープは、固有振動数として知られている与えられた周波数でオペレーションを提供し、維持することを試みるものである。
【００１６】
固有振動数は、光ファイバジャイロスコープコイルを通過する光の伝播時間に反比例するものと解することができる。なぜならば、伝播時間、従ってまた固有振動数は、コイルの長さ、コイルの直径及び他の要因から影響を受けうるため、事前に定めたり、指定した固有振動数で機能する光ファイバジャイロスコープを製造することが難しいからである。
開示するシステム及び方法は、予め選択した固有振動数に光ファイバジャイロスコープを調整するシステム及び方法を提供するものである。
【００１７】
図１は、光ファイバジャイロスコープを使用するシステム１００の１つの実施の形態を示すものである。
図示した光ファイバジャイロスコープシステム１００は、光源１０５、光源１０５を結合器１１５に接続する光ファイバー１７０及び受光器１１０を結合器１１５に接続する光ファイバー１８０を含むものである。別の光ファイバー１７５は、結合器１１５を光集積回路１２０に接続する。当業者は光集積回路１２０が、例えば偏光子を含むことができることを認識するであろう。
【００１８】
図１のシステム１００の一実施の形態においては、光源１０５としては「Ｓｕｐｅｒｌｕｍ  ｍｏｄｅｌ  ３６１」という商標で登録されて商業的に製造されているような赤外発光ダイオード（ＳＬＤ）を用いることができる。結合器１１５としては、例えばユニバーサル・パート・コードが「７８８  ０２５１３６２５ＰＭ」又はカタログ・パートが「ＷＸ−５０２−３５１−００Ｅ１−００１」であるトーマスアンドベット社から入手可能な光結合器やカリフォルニアのウエーブオプテイカル・オブ・マウンティンビュー社から入手可能な光結合器を含め、広く光結合器を利用することができる。
さらに、ＩＯＣ１２０は光集積回路によって構築でき、それは原子核又はイオン注入ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）又はその他の新しい誘電性の基板から構成される。そして、当該回路は光の波形の調整及びその波形の分割などを含んだ特徴を有するものである。
【００１９】
図１の実施の形態におけるシステム１００では、光集積回路１２０は１つ目の単一インターフェースチャンネルを使用して結合器１１５に接続することができ、他方で光集積回路１２０はまた、別の２つ目のデュアル・チャンネル・インターフェース１７６、１７８を維持することができる。
図示した光集積回路１２０のデュアル・チャンネル・インターフェース１７８、１７６はそれぞれ２つの光ファイバセグメント１４５、１４０の最初の端部に接続することができる。２つの光ファイバセグメント１４５、１４０はそれぞれ、第２の端部で接続点１３１、１３６を通して光ファイバコイル１５５から延びる１つ目のリード１３０及び２つ目のリード１３５に接続することができる。
その２つの光ファイバセグメント１４５、１４０は、ここでは１つ目と２つ目の継ぎ目１４５、１４０として参照される。
【００２０】
いくつかの実施の形態では、ファイバ接続１４５、１４０は「ノーマル」と「リバース」の指定をここに於けると同様に任意に選択することができる場合、「ノーマル」と「リバース」のファイバ接続として参照される。
したがって、図示したコイル１５５（図３を参照）は内部コイル１５７を含むものとして理解され、内部コイル１５７は多くの光ファイバーのターン（曲り目、回転）であり、例えばいくつかの実施の形態ではエポキシされているかそうでなければ固定されている。他方で、当業者はかかる実施の形態で示した方法及びシステムは本発明を制限するものではないことを認識するであろう。
【００２１】
いくつかの実施の形態では、内部コイル１５７は固定された数のターンと伸長をいずれかの端部に有する予め巻きつけられたコイルを含むものとして理解される。伸長は、ここでは１つ目と２つ目の導線１３０、１３５として理解される。内部コイル又は予め巻きつけられたコイル１５７の終端における点は、ブレークアウトポイント２１０、２１５としてそれぞれ関係する（さらに図２参照）。
同様に、ブレークアウトポイント２１０、２１５の間のファイバーは、内部コイル１５７として関連することが理解される。また、ブレークアウトポイント２１０、２１５と接続ポイント１３１、１３６との間のファイバーは、１つ目と２つ目の導線１３０、１３５として理解される。
【００２２】
ここに提供されるように、内部コイル１５７から延び、ゆえに内部コイル１５７から外向きにブレークアウトポイント２１０、２１５を通って延びる、１つ目と２つ目の導線１３０、１３５は、内部コイル１５７上に固定されるか或いは位置するようなファイバの方向と、同一若しくは反対の方向に向かう形で、内部コイルないし予め巻きつけられたコイル１５７上に更に巻きつけられる。
したがって、ここに提供されるように、「ノーマル」と「リバース」という用語は、スプール１５９又は内部コイル１５７が包まれている他の装置若しくは構造の周囲の内部コイル１５７に沿って伝播する光の方向を示すために理解される場合があり、光は内部コイル１５７へそれぞれの継ぎ目１４５、１４０から供給される。
【００２３】
「ノーマル」と「リバース」の光の伝播の指定は任意である。それぞれの継ぎ目１４５、１４０は、このように、「ノーマル」と「リバース」の所望の配置に基づいた継ぎ目として関連する。
論究目的のために、ここに「リバース」という用語は、さらに以下に詳述されるようにリバーサル１５０を含む（１つのブレークアウトポイントと光集積回路１２０の間の）ファイバを示したり特定したりするために、継ぎ目１４５、１４０、導線１３０、１３５、ブレークアウトポイント２１０、２１５及び接続ポイント１３１、１３６を変更するものとして理解される。
【００２４】
さらに、「ノーマル」という用語は、リバーサル１５０を含まない（もう１つのブレークアウトポイントと光集積回路１２０の間の）ファイバを指定する用語を変更するものとして理解される。
図示したノーマルとリバースの継ぎ目１４５、１４０は、締結部１２５と呼ばれる部を含んでいる。図示した締結部１２５では、その２つのファイバ継ぎ目が機械的強度と物理的に２つの継ぎ目１４５、１４０又はその端部を確実にするように、例えばエポキシ樹脂を使用して固定される。
【００２５】
このような方法で２つの継ぎ目１４５、１４０に物理的固定性を付与することにより、それぞれの締結部を通る光路の相違は、締結部１２５で１個の継ぎ目（ノーマルとリバース）に影響を与える物理的ないし他の効果として無視できるものと解することができる。また、締結部１２５において他の継ぎ目に影響を与えるものとして理解することができる。
図１に示されるように、締結部１２５は光集積回路１２０からポイント２１０Ａと２１０Ｂまで拡張することができる。
【００２６】
論究目的のために、締結部１２５を含み、時には光集積回路１２０との結合において、ノーマルとリバースの継ぎ目１４５、１４０（すなわち、接続ポイント１３１、１３６から光集積回路１２０まで）をピグテイルと呼ぶことにする。
ピグテイル１４５、１４０及び第１と第２のリード１３０、１３５は内部コイル１５７に巻くことができるので、当業者は図示された実施の形態により、２つの継ぎ目１４５、１４０及び第１・第２のリード部１３０、１３５を含む２つのファイバを内部コイルの周りに同一方向で一緒に包むことができると分かるであろう。
【００２７】
これは、内部コイル１５７を包む単一のコイルと対比することができる。したがって、ブレークアウトポイント２１０、２１５からの見通し及びＩＯＣ１２０に目を向けることにより、第１及び第２のリード１３０、１３５（及び／又はピグテイル１４５、１４０）は内部コイル１５７の周囲に同じ方向でそれぞれ互いに巻かれることが理解される。
交互に、ブレークアウトポイント２１０、２１５からの見通し及び内部コイル１５７に目を向けた場合、２つのファイバは内部コイル１５７の巻取の中で違った方向に包まれていることを、それぞれ互いに見ることができる。
さらに詳しくは、ブレークアウトポイント２１０、２１５のうちの１つあるいは近傍では、内部コイル１５７の単一の包みから第１／第２リード１３０、１３５の部署あるいはピグテイル１４５・１４０の部署の２重の包みまで移行するとともに、第１、第２リード１３０、１３５のうちの１つの方向に逆転することがある。この逆転部１５０は、以下リバーサルとして認識される。
【００２８】
図２は、コイルを巻き、内部コイル１５７を生成するための、1つの実施の形態を示すものである。
図２の実施の形態では、図１で示されたようにコイル１５５の拡大された表示又は部分がある。示されるように、図２は１番目および２番目の各リード１３０、１３５についてのそれぞれのブレークアウトポイント２１０、２１５及び前述したリバーサル部１５０を明示する。リバーサル部１５０では、先述したように、リードの内の1つは、シングル巻きから二重巻き部への推移のために、その方向を変えている。
【００２９】
さらに以前に述べたように、リード／接続ポイント／ピグテイルなどの方向を変更し、リバーサル１５０を含むようなものは、リバース導線と任意に呼ぶことができ、従って残りのリードを以下ではデフォルトによりノーマル導線として呼ぶことができる。
本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者は、内部コイル１５７のファイバが1つの端を固定し最初の方角にファイバをくるむことにより巻かれる場合、反対方向への回転によってファイバ・コイルが解かれることを認識するであろう。したがって、図２の実施の形態は、ファイバのループがループのそれぞれの端部がほぼ希望のブレークアウトポイント２１０、２１５に相当するようなものを供給することができるような選択的巻線技術を示すものである。
【００３０】
これらの２つの端部は、最初に継ぎ目１５９に置くことができ、また、ループは前述した単一の巻線技術の問題を緩和するために、継ぎ目１５９上に繰り返し置くことができる。
したがって、ここに提供され、図２によって示されるような巻線技術を用いることで、１番目と２番目の導線１３０、１３５は、その後に続いて位置する内部コイル１５７巻線によって安全なものとなる。
【００３１】
図２が示すように、内部コイル１５７は、ブレークアウトポイント２１０、２１５がそれぞれ内部コイル１５７から生じるように捉えられまたは視覚的に表されるように、１番目と２番目の導線１３０、１３５上に巻くことができる。
本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者は、ここに提供される方法とシステムが当該巻線技術に制限されず、他の巻線技術を利用することが可能であることを認識するであろう。
【００３２】
図２は、さらに、リバーサル１５０を以下のように示す。
すなわち、２つの光路は、スプール１５９の周りを同一方向に回りながら、また、リバーサル１５０にまで広がりながら、ピグテイル１４５・１５０及び第１と第２の導線１３０・１３５を通って、光集積回路（ＩＯＣ）から入っていくけれども、光が内部コイル１５７に沿って移動するように、光の(明かりの)経路のうちの一つは（つまりリバース導線）、スプール１５９についての回転を変える。
【００３３】
前述したように、この方向転換は光ファイバジャイロスコープの固有振動数、その測定、及び他の光ファイバジャイロスコープ測定に影響する場合がある。
いくつかの実施の形態では、１番目と２番目の導線１３０、１３５は、光ファイバジャイロスコープの固有振動数に基づいて予見され選択された希望通りの長さ以上に、意図的に切り取ったり、そうでなければ短くすることができる。
したがって、各ノーマル・リバースの継ぎ目１４５、１４０は、第１と第２の導線１３０、１３５に供給する必要のある長さ不足を補うことができる。
【００３４】
図３を参照すると、スプール１５９上に巻かれた内部コイル１５７があり、さらに、ピグテイル部がスプール１５９を包んでいることを示す図がある。
図１に戻って参照してみると、当業者は固有振動数（光ファイバジャイロスコープはそれで作動する予定である）として知られている周波数で、光源１０５が光波を放射することを認識するであろう。
【００３５】
光波は、ファイバ１７０を通って結合器１１５に伝播する。結合器１１５は、約５０パーセントの光波がノーマルとリバースの継ぎ目１４５・１４０をそれぞれ通るような形で光波を分割する光集積回路１２０に、光波を運ぶ。
いくつかの実施の形態では、光集積回路１２０はそれぞれの光波を変位させることができる。例えば、１つの実施の形態ではノーマルとリバースの継ぎ目１４５、１４０に伝播される前に、一方の光波をΠ/２ラジアンだけ変位させ、他方の光波をΠ/２ラジアンだけ変位させることができる。
【００３６】
ノーマル継ぎ目が１４５によって示されるところの実施の形態においては、光波はノーマル継ぎ目１４５を通り、接続１３１を通り、１つ目の導線（そうでなければ正ノーマル導線と呼ばれた）１３０まで辿り着き、ゆえに、内部コイル１５７まで伝播することができる。
内部コイル１５７を横断した後、光波は内部コイル１５７を離れ、２つ目の導線（そうでなければリバース導線と呼ばれる）１３５の一部であるリバーサル１５０を超えながら、スプール１５９の周りを回転する方向で逆になり、接続部１３６を横切り、リバーススプライス１４０を横断し、そして光集積回路１２０によって受け止められる。
【００３７】
同様に、幾つかの実施の形態においては、同時に、光波は、リバース継ぎ目１４０、接続部１３６、そしてスプール１５９のところで１つの回転方向を有するリバース１３５を通ることで、光集積回路１２０から伝播される。
そのような光波は、その後リバーサル１５０を横断して、その後内部コイル１５７に入る前に、スプール１５９の所でその回転方向を変える。この光波は、内部コイル１５７を通り、続いてノーマル導線１３０、接続部１３１、ノーマル継ぎ目１４５を通り、それから光集積回路１２０へ至る。したがって、1つの継ぎ目１４５、１４０に沿って光集積回路１２０から内部スプールへと伝播する光波は、他の継ぎ目１４５、１４０を経由して、光集積回路１２０に戻る。
【００３８】
光集積回路１２０は２つの受信した光波を再結合し、ファイバ１７５を通して結合部１１５へ再結合した光波を向けることができる。
いくつかの実施の形態では、光集積回路１２０は受信光の位相を変位させることができる。結合器１１５は光集積回路１２０から受信した光の約半分を、受信した光の位相に基づいて軸１６１に関するコイル部材の相対的な回転を指図することができる受光器１１０へ向けることができる。
当業者は、例えば信号処理システムやユニットを含むことができる他の回路類又はシステムへ、受光器出力を入力することができることを認識するであろう。
【００３９】
ここに示されるように、光ファイバジャイロスコープは固有振動数に関係している。さらに、受光器１１０または信号処理システムによって所望の固有振動数値を提供することができるが、多くの実例では、固有振動数の決定は構築された後に行われる。
ゆえに、希望の固有振動数を達成するために修正するか調節することのできる、コイル１５５及びピグテイル・アッセンブリ・コンビネーション１４５、１４０を提供することが望ましい。
【００４０】
ここで、幾つかの変数を、図１、２及び図３に関して記述された用語を参照しながら記述するものとする。
ファイバ長Ｌ1は、リバースブレークアウトポイント２１５（リバースリード上の）とリバーサル１５０との間のファイバの長さである。
ファイバ長Ｌ2は、リバーサル１５０とリバース接続ポイント１３６との間のファイバの長さである。
ファイバ長Ｌ3は、ノーマル接続ポイント１３１とノーマルブレークアウトポイント２１０との間のファイバの長さである。
【００４１】
ファイバ長Ｌ4は、ノーマルブレークアウトポイント２１０とリバースブレークアウトポイント２１５との間のファイバの長さであり、かかるファイバの長さは内部コイル１５７としても定義されうる。
ファイバ長Ｌ5は、光集積回路のデュアル・チャンネル・インターフェースのリバース・チャネル１７６（つまり光集積回路１２０に接続するリバースファイバーの端点）と、リバース接続ポイント１３６との間のファイバの長さであり、かかるファイバ長はリバース・スプライス１４０としても参照されうる。
【００４２】
ファイバ長Ｌ6は、光集積回路のデュアル・チャンネル・インターフェースのノーマル・チャンネル１７８（つまり光集積回路１２０に接続するノーマルファイバーの端点）と、ノーマル接続ポイント１３１との間のファイバ長であり、かかるファイバ長は、ノーマル・スプライス１４５として参照される。
ファイバ長Ｌ1−Ｌ6は、方向ではなく大きさに関係があり、したがって、極性サインは長さに関係していない。
ファイバ長の関係は、表１に示す。
【００４３】
【表１】
2004534942.tif 000001
【００４４】
論究目的のため、光集積回路１２０のデュアル・チャンネル（１７６、１７８）の一方から、光集積回路１２０のデュアル・チャンネル（１７６、１７８）の他方までの光路の長さ、ゆえに、内部コイル１５７、ノーマル及びリバースの継ぎ目１４５、１４０、並びに、ノーマル及びリバースのリード１３０、１３５を含めた長さを、ここに長さの合計と呼び、Ｌtotalとして表す。
長さは大きさを表すことができるが、Ｌtotalは大きさと方向を持っているベクトル量として表わすことにする。当業者は、光の波長及び／又はＬtotalを計算する際に、スプール１５９の周囲の巻線の異なる回転方向を考慮する上で、数学上重要であることを認識するであろう。
【００４５】
また、図１〜３に示されたシステムについては、方向はリバーサル１５０により考慮される。
光ファイバコイルの固有振動数は一般的にＦｅと表記されるが、当業者は固有振動数が適切な振動数としても言及され、Ｆpとして表記されることを知っている。したがって、ここに示した表記を使用すると、固有振動数は以下の方程式（１）によって計算することができる。
【００４６】
【数１】
2004534942.tif 000002
【００４７】
方程式（１）で、Ｋは指定された光ファイバー中の光の速度に基づいた定数を表わす。また、殆どのファイバーのＫに関する値は、例えば２．０×１０８メートル毎秒のオーダーである。前述したように、信号処理システム、受光器１１０又は他のコンポーネント若しくは必要装置が固有振動数を課することができるような実施の形態がありえる。
そのような実施のために、どこで、そこに、1つの、あらかじめ選ばれた、指定した、あるいはそうでなければ固有振動数を指定する、かかる既知の固有振動数の定数は目標固有振動数と呼ぶことができ、Ｆtgtとして表記することができる。
したがって、方程式（１）を用いると、目標固有振動数はＬtgtと表記される目標経路に基づいて表わすことができ、そのような関係は方程式（２）によって表わされる。
【００４８】
【数２】
2004534942.tif 000003
【００４９】
方程式（２）から、目標固有振動数は目標経路Ltgtを変更することにより、達成され、又は、得られる。Ｌtgtは構成要素の長さＬ1−Ｌ6の合計であるが、当業者はそれらの長さの内の幾つかが変更可能ではないということもまた認識するであろう。特に、Ｌ4は変更することができないであろう。なぜならば、いくつかの具体化の中で、内部コイル１５７を正確な次元に製造し、あるいは、提供し、また、エポキシを用いて固定したから、さらに、変更により、非能率的で望ましくないような解を要求することになるからである。
従って、変更可能な長さは、Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3、Ｌ5及びＬ6を含むことができ、当業者は、ここに定義されるような様々な長さには相互関係があり、従って、１つの長さの変更が他の長さの修正を引き起こす場合があるということを認識するであろう。
【００５０】
１つの実施の形態では、コイル１５５上のファイバーは削除することができる一方、超過ファイバーをピグテイルで提供することができる。この実施の形態においては、ピグテイル（１４５、１４０）及びコイル１５５の組合せは、希望する長さを提供することができ、他方で、ピグテイル部の中の余分な長さは、目標長さの必要事項を満たす長さの合計を達成するため、ピグテイル、リード１３０、１３５及び（又は）ファイバーを囲むことのファイバー長の縮小を通じて長さ調節を考慮に入れるか、あるいは接続ポイント１３１、１３６を含めるかにする。
【００５１】
本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者は、光ファイバジャイロスコープが、その回転に対して感度を示す規模要因をも含むことを認識するであろう。より高い規模要因に感度が増し、より低い規模要因により感度が低下する。従って、高い規模要因を備えた光ファイバジャイロスコープは、より低い規模要因を備えた光ファイバジャイロスコープよりも、小さな運動を検知することができる。
光ファイバジャイロスコープの規模要因は、光ファイバジャイロスコープの回転割合で割られた、２本の向かい合って回転する光線の位相変化として理解される。
方程式（３）は、規模要因Ｓfを数学的に示すものである。
【００５２】
【数３】
2004534942.tif 000004
【００５３】
方程式（３）では、Ｌtotalは全てのファイバ部分の結合した長さで、Ｄ（１）はファイバ・コイルのインクリメントの長さの直径で、Ｚはコイル（Ａ）の軸方向のユニット・ベクトルで、λは光源１０５から放たれる光の波長で、そしてＣは真空中の光の速さである。
固有振動数の場合のように、規模要因は、予め指定することができる特定の値を持つことが要求され、光ファイバジャイロスコープの質を最大限にするために選択することができる。
従って、方程式（３）は方程式（４）として単純化して表現することができる。
【００５４】
【数４】
2004534942.tif 000005
【００５５】
方程式（４）において、Ｌはファイバの有効な光の（ベクトル）長さで、Ｌは、順方向として知られているファイバ巻線の1つの方向に対する肯定的な値と、ファイバ巻線の、ここでは逆方向と呼んでいる、別の方向に対する負の値を持っている。逆方向中の巻線が減法に関係している一方で、順方向が追加に関係していることは、いくつかの具体例の中で確認できる。
方程式（４）に戻るが、Ｄはコイル部材におけるファイバの直径を意味し、分子を有する商として、コイル部材におけるファイバーの合計間の違いおよび締結部におけるファイバーとして、さらには分母として、Πとして一般的に表わされて知られているとともにコイル上に巻かれる多くの製品として、表現することができる。
【００５６】
指定された規模要因については、方程式（４）の同等の右辺は一定であり、また、左辺はＤTgtおよび希望の長さＬTgtの合計として表わされて、希望の平均径間の製品を示すために了解される場合がある。
構成要素の長さ（Ｌ1−Ｌ6）の指向性及びリバーサル１５０でのファイバーの影響を無視することにより、方程式（４）の左辺は次の式（５）のように書き直すことができる。
【００５７】
【数５】
2004534942.tif 000006
【００５８】
方程式（５）において、Ｄoutは内部コイル巻線の全体の外部の直径で、ここでｄは内部コイル幾何学および製造の許容範囲に基づいているものであり、内部コイル１５７を構成するファイバの増加分の有効な平均径を表わす。
当業者は、一定範囲の中でこれらの許容を提供することができ、光ファイバジャイロスコープの特定の用途によって指定できることを認識する。
方程式（５）は、変更可能な前方及び逆方向の要素をグループ化することで、以下の式（６）のように変形できる。
【００５９】
【数６】
2004534942.tif 000007
【００６０】
従って、Ｌplusは順方向の長さの合計で、Ｌminusは逆方向の長さの合計である。ＬplusとＬminusの条項は、望まれるような適切なコイル部分長さの変更によりＦＯＧ感度の変更を許容する。
方程式（１）に戻り、測定された固有振動数ＦmeasuredはＬtotalの機能として表現することができ、Ｌtotalは更に目標長Ｌtgt及び超過長Ｌexcessの機能として表現することができる。
【００６１】
【数７】
2004534942.tif 000008
【００６２】
【数８】
2004534942.tif 000009
【００６３】
Ｌexcessの点から方程式（８）を整理し、変形された方程式（８）に方程式(７)及び(２)から導かれたＫとＬtgtを各々代入して整理すると、次の式（９）のようになる。
【００６４】
【数９】
2004534942.tif 000010
【００６５】
方程式（９）は、方程式（６）からのＬplusとＬminusを代入するために、さらに変形し、ＬplusとＬminusの点から以下の式（１０）、（１１）のように整理することができる。
【００６６】
【数１０】
2004534942.tif 000011
【００６７】
【数１１】
2004534942.tif 000012
【００６８】
Ｌtgtについて方程式（８）を整理し、方程式（６）へ代入すると、方程式（１２）となる。その一方で方程式（１２）を、ＬplusとＬminusの差を基準に、変形すると、次のような方程式（１３）を得る。
【００６９】
【数１２】
2004534942.tif 000013
【００７０】
【数１３】
2004534942.tif 000014
【００７１】
方程式（１１）と（１３）を連立させて解くと、以下の式（１４）、（１５）になる。
【００７２】
【数１４】
2004534942.tif 000015
【００７３】
【数１５】
2004534942.tif 000016
【００７４】
方程式（１４）と（１５）に基づくと、光ファイバジャイロスコープは1つの指定した、又は望んだ規模要因及び／又は固有振動数を得るために、直径Ｄに加え、ＬplusとＬminusの値を決定し、Ｌplusの中の可変的長さの組合せ及び／又はＬminusの中の可変的長さの組合せを修正することにより、構築することができる。
【００７５】
図２は、予め組み立てられたコンポーネントで指定された基準を満たすために、ここに提供される関係を用いて、光ファイバジャイロスコープを製造する方法及びシステムを示すものである。
図２が示すにように、ピグテイルあるいはノーマル又はリバース継ぎ目１４５、１４０はコイル１５５やＩＯＣ１２０への付着で結合処理される（ステップ３０５）。前述したように、幾つかの実施の形態ではコイル１５５は、そこから延びる１つ目と２つ目の導線１３０、１３５を有する予め製造された部品を含むことができる。
【００７６】
ピグテイル１４５、１４０がコイル１５５に、一旦繋がれるかあるいは３０５に取り付けられると、当業者に知られた処理を利用することで部材の固有振動数Ｆmeasuredが測定される（ステップ３１０）。
例えば、光学の時間領域反射率測定(ＯＴＤＲ）は、固有振動数がファイバー・コイルを横断する光のための時間に反比例してデュアル・チャンネルＩＯＣのインターフェース１７６、１７８の一方の端から測定されるようなコイル／ピグテイル部材の長さを進む光のために、往復の時間を測定することができる。当業者はここに提供される方法とシステムが固有振動数を測定する方法に制限されないことを認識するであろう。
【００７７】
一旦固有振動数が測定されると（ステップ３１０）、光ファイバジャイロスコープの超過長が決定される（ステップ３１５）。一つの実施の形態では、Ｌexcessはノーマルとリバースの継ぎ目１４５、１４０（例えば、Ｌ5とＬ6それぞれ）の長さを測定することよって決定され、また例えば方程式（２）を使って固有周波数あるいは既知の方法から計算してＬTotalＬTGTを得るために製造者の報告するコイルの長さ（つまりＬ1＋Ｌ2＋Ｌ3＋Ｌ4）を加えることによって決定される。Ｌexcessは、その後、例えば、ここに提供した方程式（７）及び（８）を使って計算される（ステップ３１５）。
【００７８】
当業者は、方法とシステムがＬexcessを計算するためのプロセスと方法によって限定されないことを認識するであろうし、また、Ｌexcessは当該方法とシステムを用いない他の技術を使用して計算することも可能である。
Ｌexcessが０を超えるものであるとすると、先にここに提供されたもの、すなわち、Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3、Ｌ5及び／又はＬ6に代替し得る１つないしそれ以上の長さの構成要素から、超過したファイバを取り除くことで、ファイバの長さの合計を調整することができる（ステップ３２０）。
【００７９】
一つの実施の形態では、超過ファイバは、超過分の約半分を両方の区分から取り除くような具合で、ノーマルとリバースのファイバ区分から等量を取り除くことができる。
当業者は、超過ファイバが継ぎ目１４５、１４０及び／又は導線１３０、１３５から取り除かれうることを認識するであろう。
さらに、ノーマル・リバースの導線及び／又は継ぎ目の長さは、可変的であるということを理解することができ、また、幾つかの具体例では、例えばそれぞれの継ぎ目及び／又は導線部分におけるファイバの長さを変えること、可能ならばおよそ３０センチメートルだけ例えばファイバーの取り扱いの容易さ及び導線又は継ぎ目の識別のためにファイバの長さを変えることが望ましいということもありえる。
【００８０】
あるいは、Ｌexcessが０未満である場合、ファイバは希望の長さの合計を達成するために追加調整されうる（ステップ３２０）。したがって、一例としては、ファイバは継ぎ目１４５、１４０と導線１３０、１３５との間で付け加えることができる。別の例としては、継ぎ目１４５、１４０を取り除き、より長い継ぎ目と取り替えることもできる。
幾つかの具体化では、コイル１５５を廃棄し、新しいコイルを選択することができる。
ファイバーを付け足す性能は、コンポーネントファイバ長Ｌ1−Ｌ6、継ぎ目１４５、１４０の位置、光ファイバジャイロスコープに特有の他の特性、及び当業者の理解に依存するものである。
【００８１】
いくつかの実施の形態では、固有振動数の再測定（ステップ３１０）及び長さの再調整（ステップ３１５）が、必要に応じて１度又はそれ以上の回数行われる。一旦ファイバが調整されたならば（ステップ３２０）、所望の規模要因を得るためにコイル部材における非内部のコイル部分を如何に巻くべきかを決定するために、計算が実行される。
特に、コイル部材の非内部のコイル部分は、コイル部材の希望の平均直径ＤTgtを得るために、巻き戻すことができる。
【００８２】
幾つかの実施形態においては、長さＬ1は、たとえば方程式（６）について、所望の規模要因に適当なＬPlusとＬMinusを得るために選択される。
この代数操作は、Ｌ1と他の長さの関連性のために方程式（１４）および（１５）に同時に解を与えることができる。特に、前述したように、リバーサル１５０の位置は、Ｌ1とＬ2の長さに影響するのと同様、ＬMinusとＬPlusに同時に影響する。したがって、巻戻しプロセスは平均直径ＤTgtを変えることにより、規模要因の増加あるいは減少の何れかをすることができる。
【００８３】
当業者は、長さの調整が近似かもしれないこと、また、ＬMinusとＬPlusの長さの合計が正確には計算されず、あるいは方程式（１４及び１５）によって得られないことを認識するであろう。
当業者は、固有振動数に関係する典型的な平均的光学直径範囲が存在することを認識するであろう。従って、最大と最小の平均的光学直径がありえて、これは光学の平均径、Ｄ、最小と最大の間の範囲内に所望の固有周波数を受け入れ可能なことを意味する。
【００８４】
いくつかの実施の形態では、巻線方針に基づいて（ステップ３２５）、非内部コイル・ファイバーは内部コイル１５７上に巻き戻される（ステップ３３５）。リバーサル１５０を形成するファイバーもまた、巻かれ、ねじれがあるかチェックされる。
もし、ピグテイル１４５、１４０が光集積回路１２０或いは導線１３０、１３５に繋がれていないとすると、そのピグテイル１４５、１４０は導線１３０、１３５および光集積回路１２０に結合される（ステップ３４０）。
結合部１２５もまた、たとえばエポキシでピグテイルを保護することによって、より早く、形成される（ステップ３４５）。
【００８５】
一例では、結合部１２５は２０センチメートルである。結合部１２５は光集積回路に結合される（ステップ３４０）よりも前に、形成される（ステップ３４５）。具体例では、Ｌ1の長さにおけるミスは巻き直し過程、ステップ３３５、３４０、３４５によって引き起こされるため、リバーサル１５０は再度巻き直した後に（ステップ３３５）、及び／又は光集積回路に結合されるよりも後に（ステップ３４０）、結合部を作るよりも後に（ステップ３４５）調節されうる。
従って、光ファイバジャイロスコープは所望の固有振動数に適合させるためにテストされ、また、その結果に基づいてより細かく調整される。
【００８６】
その方法と装置の可能性のある1つの利点は、所望の固有振動数或いは規模要因が公開された方法ないしシステムを使っ達成されることにある。これまで述べてきたことは、光ファイバを巻くための方法ないしシステムである。
実施の形態では、当該方法とシステムは光ファイバジャイロスコープを所望の固有振動数及び／又は規模要因に合わせるために使用することができる。
光ファイバジャイロスコープ部材は、ノーマルとリバースのブレークアウトポイントを有する内部コイル、そこから出るノーマルとリバースの導線、及びノーマルとリバースの接続点に繋がれるノーマルとリバースの継ぎ目を含む。
【００８７】
そのコイルは、リバーサルを含ましめるために何重にも巻かれる。リバーサルでは、ファイバのリバース部がスプール上に巻かれた方向に向きを変える。ファイバの長さは、所望の固有振動数に基づいて調整される。
更には、規模要因に基づいてフォワード(プラス)とリバース(マイナス)ファイバの長さが計算され、ノーマルとリバースのスプライス、ノーマルとリバースの接続点、ノーマルとリバースのリード、ノーマルとリバースのブレークアウトポイント、及びリーバサルの終点までによって定義される所の幾つかの長さのうちの少なくとも一つの長さが規模要因及び／又は固有振動数を新たに得るべく調整される。
リバーサルの位置は調整され、他の長さも同様に、計算されたプラスとマイナスの長さに基づいて調整される。幾つかの調整、測定及び／又は計算は繰り返し実行される。
【００８８】
ここに示した方法及びシステムは、特別のハードウェア又はソフトウェアの構成に制限されず、種々のコンピューティング又はプロセシング環境に適用され得るものである。当該方法とシステムはハードウェア若しくはソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアのコンビネーションの中で実行することができる。
当該方法とシステムは、プロセッサとプロセッサによって読み取り可能な記憶媒体（一時記憶メモリ、非一時記憶メモリ、記憶装置の要素を含む）とを含んだ１つ若しくはそれ以上のプログラム可能なコンピュータ上で機能する１つ若しくはそれ以上のコンピュータプログラム、１つ若しくはそれ以上の入力装置、及び、１つ若しくはそれ以上の出力装置において、実行することができる。
【００８９】
コンピュータ・プログラムは、コンピュータ・システムと通信するために1つ以上の高度な手続的又はオブジェクト指向的プログラミング言語を使用してむしろ実行される。
もっとも、望むならばプログラムはアセンブリ又はコンピュータ言語で実行することもできる。言語は、コンパイルされ又は解釈される。
コンピュータ・プログラムは、記憶する媒体若しくは装置がここに記述された手続きを行なうためにコンピュータによって読まれる場合、コンピュータを形成し操作するための一般的特殊目的プログラム可能なコンピューターによって判読可能な、記憶する媒体若しくは装置（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、磁気ディスク）上に格納することができる。当該システムは、また予め定められた方法で作動するコンピュータに適用される記憶媒体に格納され、コンピュータプログラムで形成されて、コンピュータが読める記憶媒体を使用して実行することができる。
【００９０】
当該方法とシステムは、それらの特定の実施の形態に相関的であると説明したが、それらはそのようには制限されない。
明らかに、多くの修正や変化が上記の教えに照らして明白になるかもしれない。例えば、ここに提供されたように、いくつかの実施の形態においては、内部コイルを固定し巻き戻すことができないが、他の実施の形態においては、内部コイルはエポキシされないかもしれないし、そうでなければ固定されないかもしれない。それがために、内部コイルは所望の長さ及び／又は規模要因を達成するために、再巻線プロセスの間に変更することができるかもしれない。
【００９１】
図示した実施の形態は、スプールの周囲への光ファイバーコイルの巻きつけを含んでいたが、当業者は示された方法及びシステムのためにスプールが光ファイバー巻線をサポートすることができる如何なる形のどのような物体も含むものと理解されることを、認識するであろう。
ここに示した素材や部品の構成など、詳細な部分に関する多くの置換は、技術を有する者にとっては可能である。したがって、本願発明の請求項はここに示した実施の形態に制限されるべきでなく、特に記述した実施の形態以外のものをも含むことができ、法の下に許される範囲で広く解釈されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の部分的に包まれた光ファイバジャイロスコープを備えたシステムを示す図である。
【図２】光ファイバジャイロスコープのための逆転ループを示す図である。
【図３】何重にも巻かれた光ファイバジャイロスコープを示す図である。
【図４】特別の固有振動数及び規模要因を備えた光ファイバジャイロスコープを組み立てるためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００９３】
１００  光ファイバジャイロスコープシステム
１０５  光源
１１０  受光器
１１５  結合器
１２０  光集積回路
１５０  リバーサル
１５５  コイル
１５７  内部コイル
１７０  光ファイバー
１８０、１７５  光ファイバー
２１０、２１５  ブレークアウトポイント