一种保偏光纤环的绕制方法及保偏光纤环技术

本申请涉及一种保偏光纤环的绕制方法及保偏光纤环，其包括如下步骤：根据保偏光纤环的总绕制层数，以及所选的对称绕法，确定保偏光纤环的基础层的数量，以及每个基础层中保偏光纤的绕制层数；按照设定的绕环张力，对保偏光纤进行绕制，并得到保偏光纤环；其中，设定的绕环张力满足如下条件：在同一个基础层中，各层保偏光纤的绕环张力恒定，且按照基础层的绕制先后顺序，各所述基础层中保偏光纤的绕环张力逐渐减小。本申请可以解决相关技术中采用恒张力绕制的光纤环在温度发生变化时，容易产生非互易性相位误差，影响传感精度的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种保偏光纤环的绕制方法及保偏光纤环
本申请涉及光纤环绕制
，特别涉及一种保偏光纤环的绕制方法及保偏光纤环。
技术介绍
光纤陀螺(FOG)是一种基于萨格纳克效应(SagnacEffect)的高性能角速率传感器，它是将在同一闭合光路中从同一光源发出的一束光分解为两束特征相等的光，这两束光在同一个环路内沿相反方向循行一周后汇合并产生干涉，继而通过相位差实现转角以及转速的测量。光纤陀螺具有检测灵敏度高、尺寸小、重量轻、启动速度快、动态误差小、动态范围大、寿命长、可靠性高等优点，在航空、航天、武器装备和民用等领域取得了广泛的应用，已成为惯性测量和制导
的新型主流仪表。光纤陀螺的光路部分由光源、探测器、耦合器、电光调制器和光纤环五大器件组成。其中，光纤环是敏感转动角速度的元件，是光纤陀螺的核心部件，其温度性能直接影响光纤陀螺的精度。对于光纤环，目前公知的绕制技术是，使光纤以恒定不变的张力逐层进行绕制。由于光纤环由很多层绕制而成，在恒张力绕制情况下，后绕制的外层光纤会对已经绕制好的内层光纤产生明显的径向挤压作用，随着绕制层数的增加，内层光纤所受的压应力会进一步增大，由于光纤环内外层应力和应变存在较大差异，在温度发生变化时会使得光纤环的内部应力分布不均匀，应力释放速度慢，两束光波之间产生非互易性相位误差，从而影响光纤陀螺的传感精度。
技术实现思路
本申请实施例提供一种保偏光纤环的绕制方法及保偏光纤环，以解决相关技术中采用恒张力绕制的光纤环在温度发生变化时，容易产生非互易性相位误差，影响传感精度的问题。第一方面，提供了一种保偏光纤环的绕制方法，其包括如下步骤：根据保偏光纤环的总绕制层数，以及所选的对称绕法，确定保偏光纤环的基础层的数量，以及每个基础层中保偏光纤的绕制层数；按照设定的绕环张力，对保偏光纤进行绕制，并得到保偏光纤环；其中，设定的绕环张力满足如下条件：在同一个基础层中，各层保偏光纤的绕环张力恒定，且按照基础层的绕制先后顺序，各所述基础层中保偏光纤的绕环张力逐渐减小。一些实施例中，各所述基础层中保偏光纤的绕环张力为等比数列或等差数列。一些实施例中，当呈等差数列时，所述绕环张力采用如下公式计算：其中，Fi为第i个基础层中保偏光纤的绕环张力，i＝1、2、...、n，n为基础层的数量，x为基础层中保偏光纤的绕制层数，N为总绕制层数，N＝n×x，F初始为第一个基础层中保偏光纤的绕环张力，F结束为第n个基础层中保偏光纤的绕环张力。一些实施例中，当呈等比数列时，所述绕环张力采用如下公式计算：Fi＝F初始·ki-1(2)其中，Fi为第i个基础层中保偏光纤的绕环张力，i＝1、2、...、n，n为基础层的数量，F初始为第一个基础层中保偏光纤的绕环张力，k为绕环张力变化系数，0＜k＜1。一些实施例中，所述对称绕法选自四极对称绕法、八极对称绕法或十六极对称绕法；四极对称绕法中，每个基础层中保偏光纤的绕制层数为4层；八极对称绕法中，每个基础层中保偏光纤的绕制层数为8层；十六极对称绕法中，每个基础层中保偏光纤的绕制层数为16层。一些实施例中，所述对称绕法的绕制速度为20～80rpm。一些实施例中，在按照设定的绕环张力，对保偏光纤进行绕制，并得到保偏光纤环之前，所述绕制方法还包括如下步骤：分纤绕制：将保偏光纤从光纤盘绕制到一个分纤盘上，并将该分纤盘上的保偏光纤的一半绕制到另一个分纤盘上，同时标记保偏光纤的中点；将两个所述分纤盘安装到绕环机上，并使保偏光纤的中点与绕制骨架固定。一些实施例中，分纤绕制时保偏光纤的输送速度为30～80m/min。第二方面，提供了一种采用如上所述的保偏光纤环的绕制方法绕制而成的保偏光纤环。一些实施例中，所述保偏光纤环的全温损耗变化量≤0.08dB，全温串音变化量≤2.5dB。本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：本申请实施例提供了一种保偏光纤环的绕制方法及保偏光纤环，本实施例提供的绕制方法，其一方面，在同一个基础层中，各层保偏光纤的绕环张力恒定，这种处理方式可以确保两束光的传输状态和路径基本一致，保证中心对称绕制方法在绕制光纤环中的优越性；其二方面，在不同的基础层中，保偏光纤的绕环张力各不相同，且按照基础层的绕制先后顺序，各基础层中保偏光纤的绕环张力逐渐减小，这种处理方式，可以减小后绕制的基础层对已经绕制好的基础层的径向挤压作用，从而减弱张力逐层累积效果，层与层之间的光纤挤压更小，从而提高了光纤路径共面性；其三方面，本申请通过结合恒张力和变张力，对光纤环进行绕制，提升了温度变化时光纤环内部应力释放速度，有利于优化光纤环内部应力分布，使内部应力分布更均匀，全温性能更优异，传感精度更高。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的四极对称绕法示意图；图2为本申请实施例提供的八极对称绕法示意图。图中：1、环圈骨架；2、基础层。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本申请实施例提供了一种保偏光纤环的绕制方法，其能解决相关技术中采用恒张力绕制的光纤环在温度发生变化时，容易产生非互易性相位误差，影响传感精度的问题。一种保偏光纤环的绕制方法，其特征在于，其包括如下步骤：根据保偏光纤环的总绕制层数，以及所选的对称绕法，确定保偏光纤环的基础层的数量，以及每个基础层中保偏光纤的绕制层数；按照设定的绕环张力，对保偏光纤进行绕制，并得到保偏光纤环；其中，设定的绕环张力满足如下条件：在同一个基础层中，各层保偏光纤的绕环张力恒定，而对于不同的基础层，保偏光纤的绕环张力各不相同，且按照基础层的绕制先后顺序，各基础层中保偏光纤的绕环张力逐渐减小。本实施例提供的绕制方法，其一方面，在同一个基础层中，各层保偏光纤的绕环张力恒定，这种处理方式可以确保两束光的传输状态和路径基本一致，保证中心对称绕制方法在绕制光纤环中的优越性；其二方面，在不同的基础层中，保偏光纤的绕环张力各不相同，且按照基础层的绕制先后顺序，各基础层中保偏光纤的绕环张力逐渐减小，这种处理方式，可以减小后绕制的基础层对已经绕制好的基础层的径向挤压作用，从而减弱张力逐层累积效果，层与层之间的光纤挤压更小，从而提高了光纤路径共面性；其三方面，本申请通过结合恒张力和变张力，对光纤环进行绕本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种保偏光纤环的绕制方法，其特征在于，其包括如下步骤：/n根据保偏光纤环的总绕制层数，以及所选的对称绕法，确定保偏光纤环的基础层的数量，以及每个基础层中保偏光纤的绕制层数；/n按照设定的绕环张力，对保偏光纤进行绕制，并得到保偏光纤环；/n其中，设定的绕环张力满足如下条件：在同一个基础层中，各层保偏光纤的绕环张力恒定，且按照基础层的绕制先后顺序，各所述基础层中保偏光纤的绕环张力逐渐减小。/n

【技术特征摘要】
1.一种保偏光纤环的绕制方法，其特征在于，其包括如下步骤：
根据保偏光纤环的总绕制层数，以及所选的对称绕法，确定保偏光纤环的基础层的数量，以及每个基础层中保偏光纤的绕制层数；
按照设定的绕环张力，对保偏光纤进行绕制，并得到保偏光纤环；
其中，设定的绕环张力满足如下条件：在同一个基础层中，各层保偏光纤的绕环张力恒定，且按照基础层的绕制先后顺序，各所述基础层中保偏光纤的绕环张力逐渐减小。


2.如权利要求1所述的保偏光纤环的绕制方法，其特征在于，各所述基础层中保偏光纤的绕环张力为等比数列或等差数列。


3.如权利要求2所述的保偏光纤环的绕制方法，其特征在于，当呈等差数列时，所述绕环张力采用如下公式计算：



其中，Fi为第i个基础层中保偏光纤的绕环张力，i＝1、2、...、n，n为基础层的数量，x为基础层中保偏光纤的绕制层数，N为总绕制层数，N＝n×x，F初始为第一个基础层中保偏光纤的绕环张力，F结束为第n个基础层中保偏光纤的绕环张力。


4.如权利要求2所述的保偏光纤环的绕制方法，其特征在于，当呈等比数列时，所述绕环张力采用如下公式计算：
Fi＝F初始·ki-1(2)
其中，Fi为第i个基础层中保偏光纤的绕环张力，i＝1、2、...、n，n为基础层的数量，F初始为第一个基础层中保偏光纤的绕环张力，k为绕环...

【专利技术属性】
技术研发人员：米凯峰，罗文勇，杜城，柯一礼，李伟，肖佩，
申请(专利权)人：烽火通信科技股份有限公司，锐光信通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42