(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバジャイロ用センシングコイルにおいて、
同一張力及び同一送り速度で光ファイバを整列巻付けしポッティング材料でカプセル化した２個のポッティングコイルからなるコイル本体を有し、
該コイル本体は、各ポッティングコイルの側端面同士が前記ポッティング材料で接着し重ね合わされてなり、前記各ポッティングコイルの一方のファイバ端同士が融着接続されて、１つの回転方向を持つ連続した光ファイバから構成され、
前記２個のポッティングコイルの最外層から導出される光ファイバ同士が融着され、２個のポッティングコイルの最外層から融着部までの長さが、光源の特性で決まるコヒーレント長の１／２以上の長さの差をつけて２個のポッティングコイルで異なるように融着される、ことを特徴とする光ファイバジャイロ用センシングコイル。
【請求項２】
前記２個のポッティングコイルは、接着面である側端面を中心としてそのコイルの巻きが対称である、ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバジャイロ用センシングコイル。
【請求項３】
前記２個のポッティングコイルの最内層から導出される光ファイバ部分が、センシングコイルの一端部と他端部となる、ことを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバジャイロ用センシングコイル。
【請求項４】
コイル本体は、支持体に対してその一側面のみが断熱スペーサを介して片持ち弾性支持されている、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光ファイバジャイロ用センシングコイル。
【請求項５】
前記コイル本体は、多重金属ケース内に配置され、多重金属ケースは、内側ケースが外側ケース内に包囲されて構成され、ポッティングコイルと最内側ケース間、及び内側ケースと外側ケースとの間は、対流を生じない程度の空隙となっている、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光ファイバジャイロ用センシングコイル。
【請求項６】
前記多重金属ケースのうち、内側ケースは、外側ケースよりも熱伝導率が高い材料で構成される、ことを特徴とする請求項５記載の光ファイバジャイロ用センシングコイル。
【請求項７】
前記ポッティング材料は、常温硬化型の柔軟性接着剤である、ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光ファイバジャイロ用センシングコイル。
【請求項８】
前記ポッティング材料は、ガラス転移温度以上で弾性率が０．１ＭＰａ〜５ＭＰａであり、ガラス転移温度以下で、弾性率が０．１ＭＰａから３ＧＰａである、ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光ファイバジャイロ用センシングコイル。
【請求項９】
前記ポッティング材料は、ガラス転移温度が常温に存在する、ことを特徴とする請求項８記載の光ファイバジャイロ用センシングコイル。
【請求項１０】
前記ポッティング材料は、柔軟性エポキシ系接着剤である、ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか1項に記載の光ファイバジャイロ用センシングコイル。
【請求項１１】
光ファイバジャイロ用センシングコイルの製造方法であって、
ポッティング材料が塗布された光ファイバを治具に整列巻付けし、
ポッティング材料硬化後に治具から取り外して、ポッティング材料でカプセル化されたポッティングコイルを２個作製し、
２個のポッティングコイルの側端面同士を重ね合わせてポッティング材料で接着し、その際に、接着面である側端面を中心としてコイルの巻きが対称になるようにし、
各ポッティングコイルの一方のファイバ端同士を融着して、
１つの回転方向を持つ連続した光ファイバからなるコイル本体を作製し、
各ポッティングコイルの一方のファイバ端同士の融着は、２個のポッティングコイルの最外層から導出される光ファイバ同士を融着し、２個のポッティングコイルの最外層から融着部までの長さが、光源の特性で決まるコヒーレント長の１／２以上の長さの差をつけて２個のポッティングコイルで異なるように融着することを含む光ファイバジャイロ用センシングコイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐環境性に優れ、その製造を簡単にすることができる光ファイバジャイロ用センシングコイル及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本来、光ファイバジャイロ用センシングコイルは、温度、振動といった環境要因の影響を受けやすく、耐環境性に劣るという問題がある。
【０００３】
例えば、光ファイバジャイロ用センシングコイルに温度変動が印加された場合、センシングコイルを通過する左右回り光が、この温度変動を異なるタイミングで受けるために、左右回り光の間に検出するべきサニャック位相差以外の位相差が発生してしまうという問題がある。この温度変動によって生じる誤差は、温度微分感度（またはシュープ効果）と呼ばれている。
【０００４】
このような温度微分感度の影響を低減するために、従来、センシングコイルへの光ファイバの巻付け方法について様々な提案がなされている。
【０００５】
代表的な巻付け方法として、図１２（ａ）（ｂ）に示す２重極巻き及び４重極巻きが知られている。これらは、対称巻付け法と呼ばれ、いずれも長尺の光ファイバの中点から相反方向に等距離にある光ファイバの部分が近接するように光ファイバを巻付けていく方法である。
【０００６】
具体的な作業としては、長尺の光ファイバを２つの予備巻きボビンに巻回しておき、その中点を予め出しておき、製品用ボビンの最内層に中点を固定し、供給側の予備巻きボビンを交互に交換しながら、光ファイバを製品用ボビンに巻付けていく。
【０００７】
２重極巻きの場合には一層毎に供給側の予備巻きボビンを交換して、中点から見て右回り方向の巻付け（例えば図１２（ａ）における白丸）と、左回り方向の巻付け（例えば図１２（ａ）における黒丸）とが、一層毎に交代するようにする。また、４重極巻きの場合には二層毎に供給側の予備巻きボビンを交換して、中点から見て右回り方向の巻付け（例えば図１２（ｂ）における白丸）と、左回り方向の巻付け（例えば図１２（ｂ）における黒丸）とが、二層毎に交代するようにする。
【０００８】
この対称巻付け法は、光ファイバの中点から相反方向に等距離にある２点での温度変動をなるべく等しくすることにより、左右回りの光がそれぞれ受ける位相誤差量を等しくして、相殺させて、相反性を確保しようとするものである。
【０００９】
しかしながら、対称巻付け法では、光ファイバ中点から相反方向に等距離の光ファイバ部分が異なる層に位置することになるため、各層で温度変動が一様でないと、発生する位相誤差を完全に相殺することができないという問題がある。
【００１０】
そのため、特許文献１〜２では、図１２（ｃ）に示すような別の巻付け法が提案されている。
【００１１】
特許文献１で提案する巻付け法は、ベース取付部に関して、光ファイバの中点から見て右回り方向の巻付け（例えば図１２（ｃ）における白丸）と左回り方向の巻付け（例えば図１２（ｃ）における黒丸）が上下対称構造となるようにして、中点から相反方向に等距離にある２点が同一層の上下対称位置に位置付けられ全体として一定方向になるように光ファイバを巻付けていく方法である。特許文献２でも同様な巻付け法が開示される。
【００１２】
具体的な作業としては、長尺の光ファイバを２つの予備巻きボビンに巻回しておき、その中点を予め出しておき、製品用ボビンの最内層に中点を固定し、供給側の予備巻きボビンを交互に交換しながら、光ファイバを製品用ボビンに巻付けていく点で、対称巻付け法と同じである。
【００１３】
また、特許文献３では、２つの予備巻きボビンに光ファイバをＬ／２ずつ巻回し、光ファイバの中点を出し、その中点で光ファイバを折り返して２本１組として、製品用ボビンのフランジ孔より外部に導出し、予備巻きボビンを交換しながら光ファイバを対称巻付けし、巻付け完了後、光ファイバの端末同士を融着接続し、製品用ボビンのフランジ孔より外部に導出した光ファイバの折り返し点を切断している。
【００１４】
また、振動の影響に対して、光ファイバの各層を構成する複数のターンをポッタリング材料でカプセル化することにより、振動の影響を低減させることが特許文献４及び５で提案されている。このポッタリング材料の弾性率は、高いもの即ち硬い材料を用いることがよく、その一方で熱応力に晒されないようにするために、弾性率の適切な範囲としては、１０００ｐｓｉ（７ＭＰａ）から２００００ｐｓｉ（１３８ＭＰａ）の間にあることが提案される（特許文献４）。さらに、動作温度範囲において、ポッタリング材料の弾性率の急な変化を避けるべく、動作温度範囲外である−５５℃以下のガラス遷移温度を持つシリコン混合物とし、さらに、シリコン材料だけでは、弾性率が上記範囲よりも小さいために、カーボンブラック充填材を含めることで、硬さを持たせることが提案される（特許文献５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平２−２１２７１２号公報
【特許文献２】特開平４−１９８９０３号公報
【特許文献３】特開平９−５３９４５号公報
【特許文献４】特許第３００２０９５号公報
【特許文献５】特許第２７０８３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、特許文献１〜３で示される巻付け法においては、いずれもその巻付け作業にほぼ同じような作業を要し、予備巻きボビンを交互に交換しながら１つの製品用ボビンに巻付けていくために、その交換作業が大変であり、自動化するには巻取機が複雑な構造となり、手動で行うには作業工数が多く作業時間がかかるという問題がある。
【００１７】
さらに、対称巻付け法では、中点から見て右回り方向の巻付けと、左回り方向の巻付けを交互に重ねていくために、互いに互いを飛び越すための飛び越し（２重極巻付けの場合は１層分に相当する１段飛び、４重極巻付けの場合は２層分に相当する２段飛び）が起こり、交差点が発生する。この交差点での応力の影響で光ファイバ中の伝搬光の反射や損失、加えて伝搬光が偏光である場合には偏光クロストークが発生して、誤差の原因になるという問題がある。
【００１８】
一方、特許文献４及び５で示される巻付け法では、単純な整列巻付けとなっているために、温度変動によって生じる誤差が大きいという問題がある。
【００１９】
本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、光ファイバの巻付け作業を簡単にすることができ、作業工数を低減して、低コストで製造することができ、且つ巻付けを起因とするクロストークの発生も低減することができ、温度感度及び振動の影響を低減した高精度な光ファイバジャイロ用センシングコイル及びその製造方法を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明は、光ファイバジャイロ用センシングコイルにおいて、
同一張力及び同一送り速度で光ファイバを整列巻付けしポッティング材料でカプセル化した２個のポッティングコイルからなるコイル本体を有し、
該コイル本体は、各ポッティングコイルの側端面同士が前記ポッティング材料で接着し重ね合わされてなり、前記各ポッティングコイルの一方のファイバ端同士が融着接続されて、１つの回転方向を持つ連続した光ファイバから構成される、ことを特徴とする。
【００２１】
また、前記２個のポッティングコイルは、接着面である側端面を中心としてそのコイルの巻きが対称である、ことを特徴とする。
【００２２】
また、前記２個のポッティングコイルの最外層から導出される光ファイバ同士が融着され、２個のポッティングコイルの最内層から導出される光ファイバ部分が、センシングコイルの一端部と他端部となる、ことを特徴とする。
【００２３】
また、コイル本体は、支持体に対してその一側面のみが断熱スペーサを介して片持ち弾性支持されている、ことを特徴とする。
【００２４】
また、前記コイル本体は、多重金属ケース内に配置され、多重金属ケースは、内側ケースが外側ケース内に包囲されて構成され、ポッティングコイルと最内側ケース間、及び内側ケースと外側ケースとの間は、対流を生じない程度の空隙となっている、ことを特徴とする。
【００２５】
また、前記多重金属ケースのうち、内側ケースは、外側ケースよりも熱伝導率が高い材料で構成される、ことを特徴とする。
【００２６】
また、前記ポッティング材料は、常温硬化型の柔軟性接着剤である、ことを特徴とする。
【００２７】
また、前記ポッティング材料は、ガラス転移温度以上で弾性率が０．１ＭＰａ〜５ＭＰａであり、ガラス転移温度以下で、弾性率が０．１ＭＰａから３ＧＰａである、ことを特徴とする。
【００２８】
また、前記ポッティング材料は、ガラス転移温度が常温に存在する、ことを特徴とする。
【００２９】
また、前記ポッティング材料は、柔軟性エポキシ系接着剤である、ことを特徴とする。
【００３０】
また、本発明は、光ファイバジャイロ用センシングコイルの製造方法であって、
ポッティング材料が塗布された光ファイバを治具に整列巻付けし、
ポッティング材料硬化後に治具から取り外して、ポッティング材料でカプセル化されたポッティングコイルを２個作製し、
２個のポッティングコイルの側端面同士を重ね合わせてポッティング材料で接着し、その際に、接着面である側端面を中心としてコイルの巻きが対称になるようにし、
各ポッティングコイルの一方のファイバ端同士を融着して、
１つの回転方向を持つ連続した光ファイバからなるコイル本体を作製する、
光ファイバジャイロ用センシングコイルの製造方法である。
【００３１】
また、各ポッティングコイルの一方のファイバ端同士の融着は、２個のポッティングコイルの最外層から導出される光ファイバ同士を融着することを含む。
【００３２】
また、各ポッティングコイルの一方のファイバ端同士の融着は、２個のポッティングコイルの最外層から融着部までの長さが、２個のポッティングコイルで異なるように融着することを含む。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、整列巻付けしたファイバコイルをポッティング材料でカプセル化した２個のポッティングコイルを接着して重ね合わせるために、従来の巻付けのような複雑な工程を要することなく、簡単に巻付け作業を行うことができる。従って、自動化を可能とし、手動で作業を行う場合でも、作業工数を低減して低コストで製造することができる。また、巻乱れの起こる可能性も低減させることができる。中点から相反方向に等距離にある２点を、それぞれのコイルの同一層に、且つ２つのコイルの結合中心面に関して対称位置にすることができて、温度対称性を確保し、左右回りの光がそれぞれ受ける位相誤差量を等しくして、位相誤差量を相殺させることができる。
【００３４】
さらに、従来の２重極巻付けまたは４重極巻付けのような飛び越しがないために、交差点が発生せず、周期的な応力集中箇所の発生を低減させることができ、この応力の影響で起こる光ファイバ中の伝搬光の反射や損失、加えて伝搬光が偏光である場合の偏光クロストークの発生を抑制して誤差の発生を低減させることができて、高精度なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による光ファイバジャイロ用センシングコイルのコイル本体の斜視図である。
【図２】（ａ）は、コイル本体を構成する１つのポッティングコイルの半断面図であり、（ｂ）はコイル本体の半断面図である。
【図３】本発明による光ファイバジャイロ用センシングコイルを製造する製造装置を表す説明図である。
【図４】本発明による光ファイバジャイロ用センシングコイルを製造するための治具の側面図である。
【図５】本発明による光ファイバジャイロ用センシングコイルの製造手順を表す説明図である。
【図６】図５に続く光ファイバジャイロ用センシングコイルの製造手順を表す説明図である。
【図７】図６に続く光ファイバジャイロ用センシングコイルの製造手順を表す説明図である。
【図８】（ａ）は図７に続く光ファイバジャイロ用センシングコイルの製造により製造されたコイル本体の側面図、（ｂ）は平面図である。
【図９】本発明による光ファイバジャイロ用センシングコイルの断面図である。
【図１０】好適なポッティング材料の弾性率−温度特性を表すグラフである。
【図１１】本発明の光ファイバジャイロ用センシングコイルを用いた場合の補正後のバイアス特性である。
【図１２】従来の光ファイバの巻付け方法による光ファイバジャイロ用センシングコイルの要部断面図である。
【図１３】非柔軟性ポッティング材を用いた場合の温度特性である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３７】
図１及び図２は、本発明による光ファイバジャイロ用センシングコイルのコイル本体を表している。
【００３８】
光ファイバジャイロ用センシングコイル１０のコイル本体１３は、２個のポッティングコイル１２、１２を有している。
【００３９】
各ポッティングコイル１２は、図２に示したように、同一張力及び同一送り速度で光ファイバ１４を整列巻付けしたものからなり、ポッティング材料１６で隣接する光ファイバ１４同士が接着されることで、カプセル化されている。光ファイバ１４はシングルモードファイバ（ＳＭファイバ）または偏波保持ファイバ（ＰＭファイバ）とすることができる。
【００４０】
ポッティング材料１６は、常温硬化型の柔軟性接着剤からなる。柔軟性は、可撓性を持つ程度とし、その硬度は、ショアＡ硬度で５０〜８０度程度で、弾性率（ヤング率）は、常温（例えば２０℃〜２５℃）で７ＭＰａ未満、好ましくは５ＭＰａ以下となっているとよい。また、ガラス転移温度は、常温（例えば２０℃〜２５℃）に存在しているとよく、ガラス転移温度以上で弾性率（ヤング率）が０．１ＭＰａから５ＭＰａの間にあり、ガラス転移温度以下で弾性率が０．１ＭＰａから３ＧＰａの間にあるとよい。ポッティング材料１６の具体例としては、柔軟性エポキシ系接着剤とすることができ、そのガラス転移温度は２２℃程度で、その弾性率の温度特性は図１０に示す曲線に従っている。
【００４１】
このようなカプセル化されたポッティングコイル１２は、図３に示すような製造装置１００で作製することができる。製造装置１００は、光ファイバ１４が予め巻付けられた予備巻きスプール１０２がセットされた巻解軸１０４ａを持つ巻解機１０４と、巻解機１０４に対向して配置されて巻取軸１０６ａを持つ巻取機１０６と、巻解機１０４と巻取機１０６との間に配置された張力付与部１０８と、張力付与部１０８と巻取機１０６との間に配置された接着剤塗布装置１１０と、ガイド部１１２とを備える。巻取軸１０６ａは図示しない駆動源に連結される。
【００４２】
巻取機１０６の巻取軸１０６ａには、巻取治具１２０がセットされる。巻取治具１２０は、図４に示すように、離型性が良く寸法安定性に優れる材質（例えば、ＰＴＦＥ等）からなる一対の鍔部１２０ａ及び一対の鍔部１２０ａの間を連結する胴軸１２０ｂと、鍔部１２０ａの内側と胴軸１２０ｂの表面に被覆された樹脂パッキン１２０ｃと、から構成される。胴軸１２０ｂと少なくとも一方の鍔部１２０ａは脱着可能に連結されている。また、胴軸１２０ｂまたは鍔部１２０ａには、光ファイバ１４の巻始め部分を引き出すことができる貫通孔、溝、または切込み１２０ｄが設けられている。胴軸１２０ｂ内には巻取軸１０６ａが挿入されて、回転駆動可能となっている。
【００４３】
接着剤塗布装置１１０は、液体状のポッティング材料１６である接着剤が収容されるタンク１１６と、タンク１１６に底部が浸漬されて回転自在となった塗布ローラ１１８と、を備える。
【００４４】
ガイド部１１２は、巻解軸１０４ａ及び巻取軸１０６ａに対して平行な方向に往復動可能となっている。
【００４５】
巻解機１０４にセットされた予備巻きスプール１０２から巻き解かれた光ファイバ１４の端部の巻き始め部分を、張力付与部１０８及び接着剤塗布装置１１０を経由して巻取機１０６にセットされた巻取治具１２０の貫通孔、溝または切込み１２０ｄに誘導しておき、巻取軸１０６ａを回転駆動し、ガイド部１１２を巻解軸１０４ａ及び巻取軸１０６ａに対して平行な方向に往復動させることで、予備巻きスプール１０２から巻き解かれ、途中で接着剤塗布装置１１０によって接着剤が塗布された光ファイバ１４が、胴軸１２０ｂに整列密着巻付け（ソレノイド巻線）される。即ち、光ファイバ１４は、巻取治具１２０において、一層ずつ巻付けられ、ある層が完成すると折り返して、その上側に次の層を形成していく。こうして、決められた回数、巻取軸１０６ａの回転を行うことで、巻取治具１２０に所定数の光ファイバの層が巻付けられる。
【００４６】
好ましくは、図５に示すように、巻解軸１０４ａに２個の予備巻きスプール１０２を並べてセットし、巻取軸１０６ａに２個の巻取治具１２０を並べてセットし、接着剤塗布装置１１０を並列に２個配置し、巻取軸１０６ａを駆動する同軸同時巻線方式をとるとよい。これによって、２個の巻取治具１２０に光ファイバ１４を同時に且つ同じ張力付与部１０８によって同じ張力を印加しながら巻き取ることによって、同一張力及び同一送り速度で巻き取られ、同じ巻取特性を持ち、等しい長さの同じ方向に巻付けられた２個のファイバコイルを自動的に製造することができる。
【００４７】
巻取後に常温硬化させた後、図６に示すように、巻取治具１２０の鍔部１２０ａと胴軸１２０ｂとを分解して、ポッティング材料１６によって固化されてカプセル化されたポッティングコイル１２、１２を得ることができる。
【００４８】
カプセル化された各ポッティングコイル１２は、２つの側端面１２ａ、１２ｂを持つ。図７に示すように、２個のポッティングコイル１２のうちの一方のポッティングコイル１２を他方のポッティングコイル１２に対してコイル中心軸に垂直な軸周りに１８０°回転させ、一方のポッティングコイル１２の側端面１２ｂと他方のポッティングコイル１２の側端面１２ｂとを同じポッティング材料１６によって接着して常温硬化させて一体化する。一方のポッティングコイル１２を１８０°回転させることによって、接着面となった側端面１２ｂ、１２ｂを中心として、２個のポッティングコイル１２は、コイルの巻きが対称となっている。
【００４９】
次に、図８に示すように、２個のポッティングコイル１２の最外層から導出される光ファイバ１４の巻き終わり部分（余長部１２ｃという）の端部同士を融着する。このとき、２つのポッティングコイル１２の余長部１２ｃの長さは等しくせずに、反射光による変動やクロストークによるスプリアス誤差を避けるために、光源の特性で決まるコヒーレント長の１／２以上の長さの差をつけるようにする。つまり、融着部１３ａは、対称点とせずに、対称点からずれた位置になるようにする。尚、光ファイバ１４が偏波保持ファイバ（ＰＭファイバ）の場合には余長部１２ｃの端部を融着する際に、各光ファイバ１４同士の偏波軸を合わせて融着するようにする。
【００５０】
そして、融着後の余長部１２ｃは、ポッティングコイル１２の側端面１２ａに重ねて接着剤１６で接着して常温硬化させる。こうして、接着されて一体化された２個のポッティングコイル１２、１２がコイル本体１３となる。最内層から導出される光ファイバ１４の巻始め部分がコイル本体１３の一端部１３ｂと他端部１３ｃとなり干渉計に接続される。
【００５１】
図９に示すように、コイル本体１３は、支持体としての金属ケース１８内に配置されるとよい。金属ケース１８は、多重金属ケースとなっているとよく、少なくとも内側ケース２０と、外側ケース２２とを有する二重金属ケースとなっており、内側ケース２０は、外側ケース２２によって完全に四方が包囲されている。但し、金属ケースは、さらに三重以上の多重金属ケースとすることも可能である。
【００５２】
内側金属ケース２０及び外側金属ケース２２は、それぞれドーナツ形状をなしており、底板２０ａ、２２ａ、内側板２０ｂ、２２ｂ、外側板２０ｃ、２２ｃ、上板２０ｄ、２２ｄを備える。
【００５３】
コイル本体１３は、その下面に等配角度で３箇所以上に設けられた断熱材からなるスペーサ２４を介して内側ケース２０の底板２０ａに固定される。
【００５４】
スペーサ２４の材料は、好ましくは、その線膨張係数がポッティング材１６と同程度とし、しかしながら、ポッティング材１６よりも硬く弾性率の高いものが選択される。例えば、合成樹脂またはセラミックスとすることができ、具体的にはガラスエポキシ樹脂等が使用可能である。スペーサ２４とコイル本体１３及びスペーサ２４と内側ケース２０の底板２０ａとの間は、ポッティング材１６と同じ接着剤で固定されるとよい。
【００５５】
コイル本体１３は、その一側面のみが内側ケース２０の底板２０ａに取り付けられており、従って、片持ち支持となっている。コイル本体１３と内側ケース２０の上板２０ｄ、内側板２０ｂ、外側板２０ｃとの間には僅かな空隙が保持されている。これによって、コイル本体１３は、その熱膨張及び熱収縮によって比較的自由に動くことが可能になっており、熱応力が発生することを防いでいる。その一方で、空隙を対流が生じない程度の僅かな空隙とすることで、内側ケース２０内部の温度の均一化を図ることができる。また、断熱材からなるスペーサ２４を介することで、内側ケース２０からの熱の直接の伝達を防ぎ、コイル本体１３における温度の均一化を図ることができる。
【００５６】
更に、内側ケース２０は、その下板２０ａと上板２０ｄに等配角度で３箇所以上に設けられた断熱材からなるスペーサ２４を介して外側ケース２２の底板２２ａと上板２２ｄにそれぞれ固定される。内側ケース２０と外側ケース２２においては、上側と下側の両側で堅固に固定する。外側ケース２２の底板２２ａと上板２２ｄは、スペーサ２７とビス２５によって互いに離間して固定される。
【００５７】
内側ケース２０と外側ケース２２とは、同じ金属材料で構成することができるが、異なる金属材料とすることもでき、その場合に、好ましくは、内側ケース２０の方が外側ケース２２よりも高い熱伝導性を持つように、換言すれば、外側ケース２２の方が内側ケース２０よりも高い断熱性を持つようにするとよい。これによって、外側ケース２２によって外乱の熱の影響が内部に伝わることを防ぐ一方で、内側ケース２０によって、内側ケース２０内の温度勾配をなくし、温度を均一化する効果が得られる。
【００５８】
内側ケース２０の上板２０ｄ及び外側ケース２２の上板２２ｄには、それぞれ切欠（図示略）が形成されており、最内層から導出されるコイル本体１３の一端部１３ｂと他端部１３ｃが切欠を通り抜ける。切欠は、アルミテープなどの熱伝導性の良い金属テープで光ファイバごと固定して封止するとよい。
【００５９】
金属ケース１８の上側には、光学部品収納ケース２６が設けられる。光学部品収納ケース２６は、金属ケース１８の外側ケース２２と同じ材料で構成され、光学部品収納ケース２６は、外側板２６ａと、上板２６ｂとを有し、その底板は、外側ケース２２の上板２２ｄが兼用している。但し、光学部品収納ケース２６は金属ケース１８の下側とすることも可能である。
【００６０】
光学部品収納ケース２６内には、カプラ３０、デポライザ３２、ＩＯＣ３４、偏光子３６等の部品が配設されて、切欠を通り抜けた最内層から導出されるコイル本体１３の一端部１３ｂと他端部１３ｃが接続される。光ファイバ１４がシングルモードファイバ（ＳＭファイバ）の場合には、偏波変動の影響を抑制するためのデポラライザ３２も光学部品収納ケース２６内に配置される。デポラライザ３２は結晶タイプ、ファイバタイプのいずれタイプとすることもでき、ファイバタイプのデポラライザ３２とした場合には、光学部品収納ケース２６内に配置する代わりに、コイル本体１３と一体にすることも可能である。
【００６１】
また、金属ケースの内側ケース２０内には、温度センサ（図示略）が配置されて、コイル本体１３の温度を測定している。
【００６２】
以上のように構成される光ファイバジャイロ用センシングコイル１０においては、前述のように、コイル本体１３の中点は、２つの余長部１２ｃ、１２ｃを合わせた長さの中点となり（尚、前述のように、中点は融着部１３ａから離れている）、中点から相反方向に等距離にある地点は、対応するポッティングコイル１２、１２の同一層にあり且つ２個のポッティングコイル１２の接着面から等距離に位置するために、熱分布の対称性によって、同じ温度変動を受けることが期待できる。こうして、温度対称性を確保することができる。
【００６３】
特に、２個のポッティングコイル１２、１２はコイル本体１３の中央となる接着面で互いに密着しているため、接着面を中心とする温度対称性を確実に達成することができる。具体的には、図２（ｂ）に点線で示すように、温度変動時の温度分布を接着面を中心とする略同心円状とすることで温度対称性を達成して、シュープ誤差のキャンセル残差を低減することができる。
【００６４】
各ポッティングコイル１２、１２は単純な整列巻付けであるために、従来の巻付けのような複雑な工程を要することなく、簡単に巻付け作業を行うことができ、また、巻乱れの起こる可能性も低減させることができる。さらには、従来の２重極巻付けまたは４重極巻付けのような飛び越しがないために、交差点が発生せず、周期的な応力集中箇所の発生を低減させることができ、この応力の影響で起こる光ファイバ中の伝搬光の反射や損失、加えて伝搬光が偏光である場合の偏光クロストークの発生を抑制して誤差の発生を低減させることができる。
【００６５】
また、周知のようにコイル本体１３の一端部１３ｂと他端部１３ｃは温度微分感度が最も高いが、これら一端部１３ｂと他端部１３ｃが、ポッティングコイル１２の最内側に位置し、周囲温度変化の影響を最も受けない位置にあるために、センシングコイル１０として温度の影響を受けにくい構成とすることができる。
【００６６】
また、光ファイバ単体と比較して信頼性が低く応力にも敏感な融着部１３ａを応力フリーとなるコイルの最外層に配置することができるので、信頼性・性能安定性が向上する。
【００６７】
さらに、各ポッティングコイル１２において、光ファイバ１４が柔軟性のあるポッティング材料１６によって固定されることにより、光ファイバ１４にかかる熱膨張、熱収縮を緩和して、バイアス温度特性におけるバイアススパイクノイズの発生を防ぐことができる。
【００６８】
図１１は、周囲温度が−２０℃〜＋８０℃で、温度変化率が０．７５℃／分の温度環境条件下での、図１０の弾性率−温度特性を持つ柔軟性ポッティング材を用いた場合の本発明による光ファイバジャイロ用センシングコイルによる補正後のバイアス温度特性を示している。バイアススパイクが発生せず、バイアス不安定性が０．０１８°／ｈ（１σ）以下、ランダムウォークが０．００４７°／√ｈの性能が得られた。
【００６９】
図１３は、弾性率が３ＧＰａ一定となった非柔軟性エポキシ系接着剤をポッティング材料として用いた場合の補正後のバイアス変化である。この場合、温度が下降していく時に多数のスパイクが出る傾向があり、これは、温度下降時に光ファイバ１４内で発生する熱膨張、熱収縮を非柔軟性ポッティング材料では十分に緩和することができないことが要因と考えられる。
【００７０】
これに対して、スパイクの発生しない柔軟性ポッティング材料では、３０℃で弾性率が１．５ＭＰａとなっており、この値は、特許文献４または５で提案される弾性率の高い（７ＭＰａ〜１３８ＭＰａ）ポッティング材料よりも遥かに低い値である。また、ポッティング材料１６を常温硬化型とすることで、常温付近で熱応力を少なくし、常温以下及び常温以上での熱応力を均等配分することができ、温度下降時に発生しやすいバイアススパイクノイズの原因となる光ファイバへの熱応力を低減することができる。
【００７１】
また、コイル本体１３は、金属ケースの中で、金属に直接接触することなく、且つ一側面のみが断熱性スペーサ２４によって片持ち弾性支持されているとよく、これによって、バイアス温度特性を安定させることができる。さらに、コイル本体１３は、一重金属ケースよりも多重金属ケース内に配置するとよく、これによって、バイアス温度特性をより一層安定させることができる。
【００７２】
さらに、図１０に示す弾性率−温度特性を持つ柔軟性ポッティング材を用いた場合の振動特性に関しては、２０分間で  ２Ｇ  ０〜１００Ｈｚの振動を掃引して振動試験を行った結果、振動印加中のジャイロ出力から推定される方位誤差換算は０．３５°ｓｅｃλ以下（λ：緯度）であり、実用上十分であることが分かった。従って、ポッティング材料１６を柔軟性のあるものとしても、特許文献４または５に示されるような振動の影響はないことが示され、本発明による光ファイバジャイロ用センシングコイル１０は、温度、振動といった環境要因の影響を受けにくいことが分かった。
【符号の説明】
【００７３】
１０  光ファイバジャイロ用センシングコイル
１２  ポッティングコイル
１２ｂ  側端面
１２ｃ  余長部
１３  コイル本体
１３ａ  融着部
１３ｂ  一端部
１３ｃ  他端部
１４  光ファイバ
１６  ポッティング材料
１８  金属ケース
２０  内側ケース
２２  外側ケース
２４  スペーサ
１２０  巻取治具
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１】
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【図２】
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【図１２】
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【図１３】
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