(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に沿った光ファイバ巻線の主要な支持体としての機能を果たすスプールのフランジを含み、前記フランジは、第２の方向に沿った光ファイバ巻線の主要な支持体からなる前記スプールのハブに結合され、前記光ファイバ巻線は前記スプールの前記ハブに巻かれた光ファイバを含み、
前記光ファイバ巻線は、前記ハブに巻かれた第１の光ファイバ層と、前記第１の光ファイバ層に巻かれた追加の光ファイバ層と、前記追加の光ファイバ層に塗布された侵入型材料とを含み、さらに、
前記フランジの内面と前記追加の光ファイバ層上の前記侵入型材料とに隣接するバッファ層を含み、
前記バッファ層は、前記スプールのフランジ上に位置する第１のバッファ層と、前記スプールのハブ上に位置する第２のバッファ層とを含み、
前記バッファ層は、前記光ファイバと前記フランジとの熱膨張率の差から少なくとも部分的に生じる、前記光ファイバ巻線上の１つまたは複数のひずみ勾配の低減を促進するよう構成されており、
前記熱膨張率の差は、前記光ファイバ巻線と前記フランジとの熱膨張量の差を促進し、
前記バッファ層は、前記光ファイバ巻線と前記フランジとの熱膨張量の差の少なくとも一部を吸収するよう構成され、そして、
前記バッファ層は、硬化された弾性のある変形可能な埋込み用樹脂からなり、前記光ファイバが前記スプールのバブに巻かれる前に１００乃至６００μｍの厚さへ硬化され、
前記バッファ層は７×１０６Ｎ／ｍ２のヤング率と０．４９７０乃至０．４９８０のポアソン比を有する埋込み用樹脂からなり、
前記バッファ層および前記光ファイバ巻線の前記侵入型材料は、同じ材料からなり、
前記バッファ層が、前記光ファイバに塗布された侵入型材料とは別個に、前記フランジの面に塗布されており、前記バッファ層は、前記フランジの面と前記侵入型材料との間に位置することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記１つまたは複数のひずみ勾配は、前記光ファイバ巻線の複数の部分間のひずみ勾配を含み、
前記バッファ層は、前記光ファイバ巻線と前記フランジとの熱膨張量の差の少なくとも一部を吸収することを通して、前記光ファイバ巻線の複数の部分間のひずみ勾配の低減を促進するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記バッファ層は、前記光ファイバ巻線のひずみの均一性を促進するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記バッファ層は、前記光ファイバと前記フランジとの間の少なくとも一部の剪断応力を吸収するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記バッファ層は、前記光ファイバ巻線上の１つまたは複数のＳｈｕｐｅ熱バイアスの変化量の低減を促進するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記バッファ層は、前記光ファイバ巻線の変形の低減を促進するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記光ファイバ巻線および／または前記フランジの熱膨張は、前記光ファイバ巻線における剪断力の進展を促進し、
前記バッファ層は、前記光ファイバ巻線における前記剪断力の前記進展の低減を促進するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第２の方向は前記ハブの軸線に対して実質的に平行であり、前記第１の方向は前記ハブの半径に実質的に沿っており、前記第１の方向と前記第２の方向とは実質的に直交方向を構成することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置を作成する方法であって、
前記第１の方向に沿った前記光ファイバ巻線の主要な支持体からなるスプールのフランジの面へ前記バッファ層を塗布する工程と、
前記光ファイバが前記スプールのハブに巻かれる前に、前記バッファ層を硬化する工程と、
前記光ファイバが前記ハブに巻かれるときに、前記光ファイバを前記侵入型材料でコーティングして、前記光ファイバ巻線を形成し、前記光ファイバを前記光ファイバ巻線内に保持する工程とを含み、
このように形成された装置において、前記光ファイバ巻線の外側表面は前記バッファ層と隣接することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に光ファイバ巻線に関し、特に光ファイバ巻線のひずみ勾配の低減に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある長さの光ファイバは光ファイバ・コイルの形態でスプールのハブに巻かれている。この光ファイバ・コイルはスプールのフランジに当接している。一実施形態の光ファイバおよびフランジは異なる材料から製造される。温度が変化すればその材料は膨張する。種々の材料は種々の膨張率を有するので、光ファイバ・コイルおよびフランジは種々の程度まで膨張する。光ファイバ・コイルおよびフランジは接触しているので、その伸び差は光ファイバ・コイルおよびフランジのいずれか、または両方によって吸収されなければならない。
【０００３】
光ファイバ・コイルよりもフランジの剛性が大きい場合、フランジはフランジに近接して位置する光ファイバ・コイルの区分の膨張を抑制するように働く。したがって、フランジによって抑制された光ファイバ・コイルのその区分は、フランジから離れて位置している光ファイバ・コイルの他の区分に比べて異なって膨張する。
【０００４】
１つの欠点として、光ファイバ・コイルの区分間の膨張のこのような差により、光ファイバ・コイルのひずみは急勾配になる。別の欠点としては、フランジに隣接して位置する光ファイバ・コイルの区分は変形される。さらなる欠点としては、この変形は光ファイバ・コイルを通過する光によって感知されるような光の中間点において、温度変化あるいは振動に起因する応力などの環境的要因のために結果として動きを生じさせる光ファイバ・コイルにおける非対称性の原因となる。この動きは比較的大きなピーク−ツー−ピーク(peak-to-peak)のＳｈｕｐｅ熱バイアスの変化量によって表される。そのようなひずみ勾配が光ファイバ・コイルによる信号伝搬に悪い影響を及ぼすことは不利である。
【０００５】
ある設計はハブ上にのみ位置するバッファ層を用いる。この設計ではスプールの他の部分上には別のバッファ層が存在しない。１つの欠点としては、ハブ上にのみ位置するバッファ層はフランジに位置する光ファイバ・コイルの区分とフランジから離れて位置する光ファイバ・コイルの他の区分との間のひずみ勾配を低減させるということに関して、効果があったとしてもごく小さなものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このため、光ファイバ巻線のひずみ勾配の低減の促進を強化する必要がある。スプールのフランジなどの本体と結合された面から種々の位置にある光ファイバ巻線の区分間のひずみ勾配の低減を促進することも必要である。光ファイバ巻線の変形の低減の促進を強化することもさらに必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態の本発明は装置を包含する。この装置は第１の全般的方向に沿った光ファイバ巻線の主要な支持体として働く面上に位置するバッファ層を含む。この面は第２の全般的方向に沿った光ファイバ巻線の主要な支持体として働く本体と結合されている。光ファイバ巻線は本体に巻かれた光ファイバを含んでいる。バッファ層は光ファイバ巻線の複数の部分間の１つまたは複数のひずみ勾配の低減を促進する。
【０００８】
本発明の別の実施形態は方法を包含する。光ファイバ巻線における１つまたは複数のひずみ勾配の低減は、第１の全般的方向に沿った光ファイバ巻線の主要な支持体として働く面上にバッファ層を使用することにより促進される。この面は第２の全般的方向に沿った光ファイバ巻線の主要な支持体として働く本体と結合されている。この光ファイバ巻線は本体に巻かれた光ファイバを含む。
【０００９】
本発明の例示的実施形態の特徴は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、および添付図面から明白となろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を参照すると、一実施形態の装置１００は第１の全般的方向に沿った光ファイバ巻線の主要な支持体として働く面上に位置するバッファ層を含んでいる。この面は第２の全般的方向に沿った光ファイバ巻線の主要な支持体として働く本体と結合されている。光ファイバ巻線は本体に巻かれた光ファイバを含んでいる。バッファ層は光ファイバ巻線の複数の部分間の１つまたは複数のひずみ勾配の低減を促進するように働く。装置１００は複数の構成要素を備えている。多数のそのような構成要素は装置１００内で結合または分割されてよい。
【００１１】
一実施形態では、装置１００は光ファイバ・ジャイロスコープを備える。装置１００はセンサ部品１０２および処理部品１０３を含む。センサ部品１０２は１つまたは複数の本体１０４、１つまたは複数の面１０６、１つまたは複数の光ファイバ巻線１０８、１つまたは複数のバッファ層１１０、およびゼロまたは１つ以上のバッファ層１１２を含んでいる。本体１０４は面１０６に結合されている。一実施形態の本体１０４はスプールのハブを含んでいる。ハブは中実または中空の円筒形部材を含む。一実施形態の面１０６はスプールのフランジの内面を含む。フランジはハブの一端にてリムを含む。フランジの径はハブの径よりも大きい。一実施形態のハブおよびフランジは鋼などの剛性材料を含む。さらなる実施形態では、ハブおよびフランジは一体構造および／または一体形成を含む。
【００１２】
本体１０４は第１の全般的方向１７０に沿った光ファイバ巻線１０８の主要な支持体として働く。全般的方向１７０は実質的には本体１０４の半径に沿った方向である。例えば、光ファイバ巻線１０８が本体１０４に直接接しているか、あるいは光ファイバ巻線１０８が光ファイバ巻線１０８と本体１０４との間に位置する他の材料または構造体の周囲に存在しているかに関係なく、本体１０４は第１の全般的方向１７０に沿った光ファイバ巻線１０８の主要な支持体として働く。
【００１３】
一実施形態の光ファイバ巻線１０８はセンサ・コイルを備える。一実施形態のセンサ・コイルは４極巻型を含む。別の実施形態では、当業者には理解されるようにセンサ・コイルは２極巻型を含む。一実施形態では、光ファイバ巻線１０８は本体１０４に巻かれた光ファイバ１１１を含む。さらなる実施形態では、光ファイバ巻線１０８は侵入型材料１１５を含む。本願明細書に記載のように、一実施形態の侵入型材料１１５は光ファイバ巻線１０８の巻を共に結合するように働く。
【００１４】
光ファイバ１１１は、例えば、１つまたは複数の層において本体１０４に巻かれている。一実施形態の各層は本体１０４から外方向に各々おおよその距離に位置する。本体１０４周囲の光ファイバ巻線１０８の例示的な層は層１４６、１４８、および１５０を含む。一実施形態の層１４６は本体１０４に隣接して位置する。例えば、層１４６は本体１０４の上に直接巻かれている。別の実施形態では、層１４６は本体１０４上のバッファ層１１２の上に巻かれている。層１４８は層１４６上に巻かれる。層１４８は本体１０４に関して層１４６の外側の１つの層である。次の層が層１５０に達するまで層１４６および層１４８に巻かれる。層１５０は本体１０４に関して最も外側の層を含む。
【００１５】
さらに、光ファイバ巻線１０８は複数の部分を含んでいる。例示的な部分には光ファイバ巻線１０８の部分１５４および１５６を含む。部分１５４は層１５６よりも面１０６に比較的近い所に位置する。一実施形態の部分１５４および１５６は層１５０内に位置する。本願明細書に記載のように、バッファ層１１０は光ファイバ巻線１０８の複数の部分の少なくとも一部の間の１つまたは複数のひずみ勾配を低減させるように働く。
【００１６】
図１〜２を参照すると、光ファイバ巻線１０８の光ファイバ１１１は透過性部材２０２、内側被覆２０４、および外側被覆２０６を含んでいる。一実施形態の透過性部材２０２はガラス繊維を含む。別の実施形態では、透過性部材２０２は可塑物を含む。例えば、透過性部材２０２は約８０ミクロンの幅の直径を含む。透過性部材２０２は心線およびクラッドを含む。透過性部材２０２の心線は光を伝搬させるための光路または導波路を含んでいる。光は心線では強度が高く、心線の外では強度が低い。一実施形態では、透過性部材２０２の心線は６〜７ミクロンの直径を含む。透過性部材２０２の心線はゲルマニウムでドープされている。透過性部材２０２のクラッドおよび心線のドーピングは透過性部材２０２の心線内で光を保持するように働く。
【００１７】
当業者にはわかるように、内側被覆２０４はガラス・ファイバ２０２を外力から守り、これにより該内側被覆が無い場合に光ファイバ巻線１０８に問題を生じさせるであろう偏光交差を回避するように働く。例えば、内側被覆２０４は第１の高分子層を含んでいる。一実施形態の内側被覆２０４はセンサ部品１０２において最大の膨張率を含む。内側被覆２０４の膨張率は比較的大きいために、温度変化の間、内側被覆２０４は光ファイバ巻線１０８およびセンサ部品１０２の残りの部分の体積変化に最も寄与する。温度が上昇する間、内側被覆２０４は光ファイバ巻線１０８およびセンサ部品１０２の残りの部分の膨張に最も寄与する。温度が低下する間、内側被覆２０４は光ファイバ巻線１０８およびセンサ部品１０２の残りの部分の収縮に最も寄与する。
【００１８】
外側被覆２０６は内側被覆２０４上にコーティングを含む。外側被覆２０６は光ファイバ１１１の取扱いなどから生じる摩擦に対して光ファイバ１１１に機械的強度を提供するように働く。例えば、外側被覆２０６は第２の高分子層を含む。
【００１９】
別の実施形態では、侵入型材料１１５は外側被覆２０６上に位置する。一実施形態の侵入型材料１１５は本体１０４周囲への光ファイバ１１１の巻き取り中に外側被覆２０６上にコーティングされる埋め込み樹脂または高分子を含んでいる。例えば、侵入型材料１１５は光ファイバ巻線１０８の隣接部分の間に位置する。侵入型材料１１５は光ファイバ巻線１０８の巻を結び合わせるようにかつ／または縛り合わせるように働く。一実施形態では、侵入型材料１１５は光ファイバ巻線１０８の部分の相対運動を阻止し、これによりＳｈｕｐｅの振動効果の低減を促進するように働く。例えば、侵入型材料１１５は光ファイバ１０８をワウンドユニット(wound unit)として本体１０４周囲に保持する。
【００２０】
面１０６は全般的方向１７２に沿った光ファイバ巻線１０８のための主要な支持体として働く。全般的方向１７２は本体１０４の軸線に対して実質的に平行である。全般的方向１７０と１７２とは実質的に直交する方向である。光ファイバ巻線１０８が面１０６に直接当接しているか、あるいは光ファイバ巻線１０８が光ファイバ巻線１０８と面１０６との間に位置する他の材料または構造体と当接しているかに関係なく、面１０６は光ファイバ巻線１０８のための主要な支持体として働く。
【００２１】
バッファ層１１０は面１０６上に位置する。例えば、バッファ層１１０は面１０６と光ファイバ巻線１０８との間に位置する。バッファ層１１０は１つまたは複数の圧縮可能なおよび／または弾力性のある層を含む。例えば、バッファ層１１０は埋込み用樹脂または高分子を含む。一実施形態のバッファ層１１０は面１０６上にコーティングを含む。本願明細書に記載のように、バッファ層１１０は光ファイバ巻線１０８のひずみ勾配の低減を促進するように働く。
【００２２】
一実施形態のバッファ層１１０および光ファイバ１１１上に位置する侵入型材料は実質的に同じ材料、例えば埋込み用樹脂または高分子を含む。一実施形態のバッファ層１１０は光ファイバ１１１が本体１０４に巻かれる前に面１０６に塗布される。例えば、バッファ層１１０は面１０６に液体あるいはペースト状で塗布される。次に、バッファ層１１０は例えば、硬化によって保存かつ／または仕上げられる。
【００２３】
別の実施形態では、バッファ層１１０は予備成形され、次いで面１０６に塗布される。さらに別の実施形態では、面１０６およびバッファ層１１０は一体構造および／または一体形成を含む。
【００２４】
一実施形態のバッファ層１１０の厚さは、１００〜６００ミクロンの範囲にある。例えば、バッファ層１１０の厚さは装置１００の実施形態と共に変動する。さらなる実施形態では、装置１００の第１および第２の実施形態は、種々の寸法の光ファイバ巻線１０８に従って計量されるバッファ層１１０に対して種々の厚さを有する。装置１００の種々の実施形態は、振動感度などの種々の条件および／または公差を有する。振動はバッファ層１１０の厚さと共に増大する。装置１００の特定の実施形態に対する特定の限界値を超える振動は、性能を弱めるように働く。したがって、比較的薄いバッファ層１１０の例を使用すれば、装置１００の特定の実施形態の振動に対する比較的高い感度に合うように働く。より厚いバッファ層１１０の例を用いれば、光ファイバ巻線１０８の共振周波数を低減させることによって光ファイバ巻線１０８の振幅を増大させるように働く。一実施形態では、光ファイバ巻線１０８の振幅を増大させないようにすることが望ましい。
【００２５】
一実施形態のバッファ層１１０のポアソン比は０．４９７０〜０．４９８０の範囲にある。一実施形態のバッファ層１１０のヤング率は７×１０６Ｎ／ｍ２にほぼ等しい。
【００２６】
バッファ層１１２は本体１０４上に位置している。例えば、バッファ層１１２は本体１０４と光ファイバ巻線１０８との間に位置する。さらなる実施形態では、バッファ層１１２は本体１０４上にコーティングを含む。従来のある設計ではスプールの任意のフランジ上にバッファ層を用いずに、スプールのハブ上にのみバッファ層を使用していた。従来の設計は本願明細書に記載したような装置１００のバッファ層１１０に類似するバッファ層が無かったために不利であった。一実施形態では、バッファ層１１２はバッファ層１１０と協働して光ファイバ巻線１０８のひずみ勾配の低減を促進するように働く。例えば、バッファ層１１０および１１２は、光ファイバ巻線１０８の０または複数の重なる部分および１つまたは複数の重ならない部分のひずみ勾配の低減を促進するように働く。
【００２７】
一実施形態のバッファ層１１０および１１２は実質的に同じ材料を含んでいる。例えば、バッファ層１１０および１１２は埋込み用樹脂または高分子を含む。一実施形態のバッファ層１１０および１１２は一体構造および／または一体形成を含む。例えば、バッファ層１１０および１１２は面１０６および本体１０４に塗布された連続的なバッファ層である。さらなる実施形態では、バッファ層１１０および１１２はバッファ層１１０および１１２が自身の接合部において結合あるいは一体化することができる条件下において、別個に塗布される。一実施形態のタイミング、圧力、および温度条件のうちの１つまたは複数はバッファ層１１０および１１２を一体化するように働く。別の実施形態では、バッファ層１１０および１１２は別個の構成および／または非一体型形成を含む。例えば、バッファ層１１０は面１０６に塗布され、バッファ層１１２は本体１０４に別個に塗布される。さらなる実施形態では、バッファ層１１０および１１２はその間に一体化された材料の結合がない状態で当接する。
【００２８】
装置１００が光ファイバ・ジャイロスコープを備えている場合、一実施形態の処理部品１０３は１つまたは複数の信号処理および／またはリレー部品１１４および１１６、光源１１８、および光の到達先１２０を含む。光源１１８は信号処理および／またはリレー部品１１４および１１６に光を送るように働く。一実施形態では、一実施形態の信号処理および／またはリレー部品１１４および１１６は１つまたは複数の位相変調器、１つまたは複数の偏光子、１つまたは複数の１×２型カプラを備える。信号処理および／またはリレー部品１１４および１１６は光源１１８から光ファイバ巻線１０８に光を伝搬させるように働く。装置１００が光ファイバ・ジャイロスコープを備えている場合、光ファイバ巻線１０８は光ファイバ巻線１０８によって受け取られた回転率に基づいて光を修正するように働く。光ファイバ巻線１０８は信号処理および／またはリレー部品１１４および１１６までのリターン・パスを光に提供する。次に、信号処理および／またはリレー部品１１４および１１６は光ファイバ巻線１０８から光の到達先１２０まで光を伝搬する。一実施形態では、光の到達先１２０は光検出器を備えている。光の到達先１２０は光を分析して光ファイバ巻線１０８を通過したことによりそこに修正が加えられていないかを調べるように働く。
【００２９】
ここで説明のために装置１００の例示的動作の実例的説明を示す。
【００３０】
温度が上昇するにつれて、光ファイバ１１１は第１の膨張率によって表した程度まで膨張し、面１０６は第２の膨張率で表した程度まで膨張する。光ファイバ１１１および面１０６の材料が異なっているため、光ファイバ１１１および面１０６の膨張率は異なっている。光ファイバ１１１および面１０６の膨張率が異なっていることにより、それらの膨張率の各々の量の差は増大される。バッファ層１１０は温度上昇による光ファイバ１１１および面１０６において増大された膨張の量の差に適合するように働く。例えば、バッファ層１１０は光ファイバ１１１および面１０６において増大された膨張の量の差の一部を吸収するように働く。
【００３１】
バッファ層１１０はファイバ部分１５４に生じるひずみの量とファイバ部分１５６に生じるひずみの量との差の低減を促進するように働く。一実施形態では、バッファ層１１０は光ファイバ巻線１０８に沿ったひずみの均一性を促進するように働く。面１０６は光ファイバ巻線１０８よりも剛性が大きいので、面１０６により近い場所に位置する光ファイバ巻線１０８の部分は熱膨張の間に、面１０６からより離れた場所に位置する光ファイバ巻線１０８に比べてより圧迫される。バッファ層１１０はその弾力性のある剪断弾性率が低いために、面と該面に隣接して位置する光ファイバ巻線１０８の一部分との間の接触部（例えば、剪断応力）の少なくとも一部を吸収する。バッファ層１１０のこの剪断応力は、光ファイバ巻線１０８の部分１５４がバッファ層１１０が存在しない場合に比べてより膨張するように働く。
【００３２】
したがって、光ファイバ巻線１０８の部分１５４はバッファ層１１０が存在しない場合に比べて、光ファイバ巻線１０８の部分１５６とより類似する程度まで膨張する。光ファイバ巻線１０８の部分１５４および１５６がそのより類似する速度で膨張するとき、部分１５４および１５６はまたより類似する程度までひずみを受ける。部分１５４および１５６がより類似するひずみ速度を経験するので、より類似する量のひずみが光ファイバ巻線１０８の部分１５４および１５６において生じる。部分１５４および１５６において生じるひずみの量がより類似している場合、部分１５４と部分１５６との間のひずみ勾配はバッファ層１１０が存在しない場合に比べて低減される。
【００３３】
バッファ層１１０は全般的方向１７２に沿った光ファイバ巻線１０８の部分間のひずみ勾配の低減を促進するように働く。例えば、バッファ層１１０は光ファイバ巻線１０８の部分１５４と部分１５６との間のひずみ勾配の低減を促進するように働く。バッファ層１１２は全般的方向１７０に沿った光ファイバ巻線１０８の部分間のひずみ勾配を促進するように働く。例えば、バッファ層１１２はそれぞれ層１４６および１５０内に位置する光ファイバ巻線１０８の部分の間のひずみ勾配の低減を促進するように働く。組み合わせたバッファ層１１０および１１２は複数の方向にわたって光ファイバ巻線１０８の複数の部分に対するひずみ勾配を低減させるように働く。
【００３４】
一実施形態のバッファ層１１０によって促進されるひずみの低減は、面１０６に近接する光ファイバ巻線１０８の変形の低減の促進によって表される。バッファ層１１０の適応性は光ファイバ巻線１０８の膨張する傾向を少なくとも部分的に受け止めるように働く。バッファ層１１０はそれ自身が光ファイバ巻線１０８および／または面１０６の膨張を受け止める際に変形し、これにより光ファイバ巻線１０８の変形の回避を促進する。
【００３５】
装置１００が光ファイバ・ジャイロスコープを備えている場合、光ファイバ巻線１０８はある軸線周囲の回転を検出するように働く。光ファイバ・ジャイロスコープによる回転の検出は光ファイバ巻線１０８を通過した光が光ファイバ１１１の光の中間点の場所を感知する場所によって影響を受ける。光の中間点が動いているように見える場合、光は光ファイバ・ジャイロスコープが回転したことを感知する。回転の感知を誤ると、光ファイバ巻線１０８は回転に関する誤った情報を戻すことになる。光の中間点の動きを誤って感知しないようにするために、バッファ層１１０は面１０６に隣接する光ファイバ巻線１０８の膨張を受け止める。したがって、一実施形態では、光ファイバ巻線１０８はバッファ層１１０が面１０６に存在しない場合に比べてより対称的である。光ファイバ巻線１０８の対称性が増大するので、感知される光ファイバ巻線１０８の光の中間点は光ファイバ・ジャイロスコープの動作中に同じ場所により近いままである。
【００３６】
光ファイバ巻線１０８の変形の低減を促進することによって、バッファ層１１０はＳｈｕｐｅ熱バイアスの変化量の低減を促進するように働く。一実施形態では、厚さ５００ミクロンのバッファ層１１０の使用はＳｈｕｐｅ熱バイアスの変化量を０．０２５０〜０．００８３度回転／℃まで、すなわち３倍低減させるように働いた。Ｓｈｕｐｅ熱バイアスの変化量のこの低減は光ファイバ・ジャイロスコープが位置誤差を０．５ｍ／秒に制限できるように働く。位置誤差の重要な成分は半径で表される角度誤差に地球の自転速度を掛けることによって算出される。例えば、地球の赤道では、自転速度はほぼ４７０ｍ／秒である。角度誤差は０．０５７度以下に制限されて、地球の赤道では位置誤差の成分を０．５ｍ／秒まで制限する。
【００３７】
図３〜６を参照すると、プロット３０２、４０２、５０２、および６０２は面に結合された本体によって支持された光ファイバのひずみの例示的プロットを示している。プロット３０２、４０２、５０２、および６０２は光ファイバ巻線１０８の断面の軸対称モデルの有限要素解析を用いて生成した。プロット３０２は本体上にバッファ層が無くかつ面上にバッファ層が無い第１の先行技術の場合の光ファイバ巻線のひずみを示している。プロット４０２は本体１０４上にバッファ層１１２が無くかつ面１０６上にバッファ層１１０を有する場合の光ファイバ巻線１０８のひずみを示している。プロット５０２は本体上にバッファ層を有しかつ面上にバッファ層が無い第２の先行技術の場合の光ファイバ巻線のひずみを示している。プロット６０２は本体１０４上にバッファ層１１２を有しかつ面１０６上にバッファ層１１０を有する場合の光ファイバ巻線１０８のひずみを示している。
【００３８】
プロット３０２、４０２、５０２、および６０２は各々２つの独立変数および１つの従属変数を含んでいる。第１の独立変数は例えば全般的方向１７０に沿って本体１０４から外に向かって数えた光ファイバ巻線１０８の層番号である。例えば、層１４６は本体１０４に最も近く、故にプロット３０２、４０２、５０２、および６０２では第１の層に相当する。第２の独立変数は、例えば全般的方向１７２に沿って数えられるような層内の本体１０４周囲の光ファイバ巻線１０８の巻数である。例えば、層１４６、１４８、および１５０の各々の最初の巻は面１０６に最も近い巻を含む。当業者であればわかるように、プロット３０２、４０２、５０２、および６０２の従属変数は任意単位（「ＡＵ」）で表される光ファイバ巻線１０８の１℃当たりの長手方向のガラスのひずみである。
【００３９】
説明のために、プロット３０２、４０２、５０２、および６０２において用いた面１０６は１０／１００万／℃の例示的な膨張率を含んでいる。さらに、プロット４０２および４０６において用いたバッファ層１１０は５００ミクロンの例示的な厚さを含んでいる。プロット５０２において用いた本体上のバッファ層は１．５ｍｍの例示的な厚さを含んでいる。プロット６０２において用いたバッファ層１１２は１．５ｍｍの例示的厚さを含んでいる。
【００４０】
プロット３０２、４０２、５０２、および６０２の領域３０４、４０４、５０４、および６０４は光ファイバ１０８の各層の最初の５０巻を示している。図３を参照すると、領域３０４は面がバッファ層を有さずかつ本体がバッファ層を有さない先行技術のひずみ勾配が大きいことを示している。面に隣接する光ファイバ巻線の次の部分のひずみは面の膨張率まで効果的に抑制される。面からさらに離れた光ファイバ巻線の次の部分は抑制されず、故により大きいひずみ値に達する。領域３０４において巻数が０から５０まで増えるにしたがって、２５０％の上昇に対して光ファイバ巻線のひずみは摂氏温度（任意単位）当たり１０から３５まで鋭く上昇する。
【００４１】
図４を参照すると、領域４０４はバッファ層１１０を面１０６上に有する場合のひずみ勾配の大幅な低減を示している。特に、プロット４０２はバッファ層１１２を本体１０４上に有さずかつバッファ層１１０を面１０６上に有する場合を示している。バッファ層１１０は面１０６に隣接する光ファイバ巻線１０８の部分が面１０６の膨張率から大きく自由になる、すなわち面１０６の膨張率により相対的に拘束されないように働く。それぞれ面１０６により近くかつより離れている光ファイバ巻線１０８の部分のひずみは、光ファイバ巻線１０８の層に関して変動する。巻数が領域４０４において０〜５０まで増大するにしたがって、２０％の増大に対して、光ファイバ巻線１０８のひずみは層０〜１５において相対的に一定のままであり、層１５〜１８においては１℃（任意単位）当たり２５〜３０までほんのわずかに増大する。
【００４２】
図３〜４を参照すると、プロット３０２とプロット４０２との間の差はプロット４０２を得る際にバッファ層１１０を組み入れたことである。プロット３０２および４０２に番号１８で示した光ファイバ巻線１０８の最外層を考えると、プロット４０２に関してバッファ層１１０が存在することは、領域３０４と４０４の巻数１と巻数５０との間のひずみ勾配を、８０％の低減に対して領域３０４の２５／℃（任意単位）から領域４０４の５／℃（任意単位）まで低減させるように働く。
【００４３】
図５を参照すると、領域５０４は、本体上にバッファ層を有しかつ面上にバッファ層を有さない第２の先行技術の場合に関しひずみ勾配が大きいことを示している。面に隣接する光ファイバ巻線の次の部分のひずみは面の膨張率まで効果的に抑制される。面からさらに離れた光ファイバ巻線の次の部分は抑制されず、故により大きいひずみ値に達する。領域５０４において巻数が０から５０まで増えるにしたがって、１５０％の上昇に対して光ファイバ巻線のひずみは摂氏温度（任意単位）当たり１０から２５まで鋭く上昇する。
【００４４】
図６を参照すると、領域６０４はバッファ層１１０を面１０６上に有しかつバッファ層１１２を本体１０４上に有する場合のひずみ勾配の大幅な低減を示している。バッファ層１１０および１１２は協働して、面１０６に隣接するファイバ部分が面１０６の膨張率から大きく自由になる、すなわち面１０６の膨張率により相対的に拘束されないように働く。それぞれ面１０６により近くおよびより離れている光ファイバ巻線１０８の部分のひずみは、光ファイバ巻線１０８の層に関して変動する。巻数が領域６０４において０〜５０まで増大するにしたがって、約１４％の増大に対して、光ファイバ巻線１０８のひずみは層０〜１５において相対的に一定のままであり、層１５〜１８においては１℃（任意単位）当たり２８〜３２までほんのわずかに増大する。
【００４５】
図５〜６を参照すると、プロット５０２とプロット６０２との間の差はプロット６０２を得る際にバッファ層１１０を組み入れたことである。プロット５０２および６０２の類似性は、プロット５０２を得る際に本体上のバッファ層を組み入れたことおよびプロット６０２を得る際に本体１０４上のバッファ層１１２を組み入れたことである。プロット５０２および６０２に層番号１８で示した光ファイバ巻線１０８の最外層を考えると、プロット６０２に関してバッファ層１１０が存在することは、領域５０４と６０４の巻数１と巻数５０との間のひずみ勾配を、約７３％の低減に対して領域５０４の１５／℃（任意単位）から領域６０４の４／℃（任意単位）まで低減させるように働く。
【００４６】
本願明細書に記載の工程および動作は単に例示である。このような工程および動作には本発明の精神から逸脱せずに多くの変更がなされてよい。例えば、本工程は異なる順序で実行されてよいか、あるいは工程が付加、削除、または修正されてよい。
【００４７】
本願明細書において本発明の例示的実施形態を詳細に示し、記載してきたが、当業者であれば、種々の変形、追加、置換等が本発明の精神から逸脱せずに行われてよく、故にそれらは添付の特許請求の範囲に定めた本発明の範囲内にあるものと考えられることは明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】センサ部品および処理部品を備えた装置の一例示的実施形態を示す一部を切り取った部分的な側面断面図およびブロック図であり、センサ部品は面に結合された本体を有し、バッファ層をその上に有し、光ファイバ巻線がそれにより支持されている。
【図２】図１の装置の光ファイバ巻線の光ファイバを示す拡大した軸方向断面図である。
【図３】バッファ層を本体上に有さずかつバッファ層を面上に有さない第１の先行技術の場合の、面に結合された本体周囲の光ファイバ巻線のひずみを示す例示的プロットである。
【図４】バッファ層を本体上に有さずかつバッファ層を面上に有する場合の、図１の装置の光ファイバ巻線のひずみを示す第１の例示的プロットである。
【図５】バッファ層を本体上に有しかつバッファ層を面上に有さない第２の先行技術の場合の、面に結合された本体周囲の光ファイバ巻線のひずみを示す例示的プロットである。
【図６】バッファ層を本体上に有しかつバッファ層を面上に有する場合の、図１の装置の光ファイバ巻線のひずみを示す第２の例示的プロットである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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