专利名称：光纤线圈及其制造方法
技术领域：
本发明涉及用于光纤陀螺、传感器、光放大器、激光器、分散补偿器、非线性光学装置、延迟电路、虚电路、其它的长尺寸光纤应用部件、余长处理器等的、可以节省空间而且低拉力的光纤线圈及其制造方法。
背景技术：
将光纤作为装置使用的光纤型装置广泛应用于传感器等用途。此外，光纤型装置作为掺杂了铒、铥、镨等的光放大器、使用了分散补偿光纤的分散补偿器、或非线性光学装置等而受到了关注。
由于光纤型装置由光纤构成，所以，与传送通路或其它装置的结合性好、不易受到外部噪声的影响而且特性也很稳定，作为优良的装置而著称。
但是，如果所需的光纤的长度较长，则具有体积增大的缺点。为了避免该缺点，能够以缠绕在小直径圆筒上的称作光纤线圈的方式进行使用。
光纤线圈一般的制造方法是，首先，在最初的的步骤中，将较长的一根单芯线表面的一部分或全部涂覆粘合剂，形成粘合剂层。粘合剂层至少设置在单芯线表面的至少一部分上，使得在缠绕线圈时相邻的光纤之间粘接而相互固定。
在随后的步骤中，使用卷线机将设置有粘合剂层的单芯线缠绕在具有预定直径的筒管上。此时，为了缩小单芯线之间的间隔使线圈整体紧凑，在对单芯线施加了应力的状态下进行缠绕。
然后，使用适当的方法使粘合剂层干燥或固化，制造出具有预定的缠绕直径、缠绕宽度、缠绕长度的光纤线圈(参考特开2003-107250公报)。
但是，上述现有的光纤线圈的制造方法存在下列问题。
即，如果以在单芯线之间不间隔所需以上的间隔、且对单芯线不施加所需以上的应力的方式缠绕线圈，则由于进行调整等而导致时间上或经济上的成本增加。
此外，如果对单芯线施加所需以上的应力，则将成为光传送损失的原因。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而实施的，其目的是提供一种可以在单芯线之间不间隔所需以上的间隔并且不对单芯线施加所需以上的应力的、时间上或者经济上成本较小的光纤线圈及其制造方法。
本发明由下列技术构成，可以解决所述课题。
(1)一种光纤线圈，其特征在于在多根单芯线平行排列并通过覆盖部构成一体的光纤带的两端，以至少一根所述单芯线的一端与另一根单芯线的另一端连接的方式连接而成。
(2)一种光纤线圈，其特征在于在按照单芯线f1、f2、f3、……、fn的顺序平行排列并通过覆盖部一体构成的光纤带的两端，以f1和f2、f2和f3、……、fn-1和fn相连接的方式连接而成。
(3)根据(1)或(2)所述的光纤线圈，其特征在于所述覆盖部仅覆盖所述单芯线的单面。
(4)根据(1)至(3)任一项所述的光纤线圈，其特征在于所述覆盖部由硅橡胶构成。
(5)根据(1)或(2)所述的光纤线圈，其特征在于所述连接是熔融连接。
(6)一种捆扎形光纤线圈，其特征在于通过捆扎(1)至(5)的任一项所述的光纤线圈而形成。
(7)根据(6)所述的捆扎形光纤线圈，其特征在于用涂层部覆盖光纤带两端以外的部分。
(8)一种光纤线圈的制造方法，其特征在于，包括如下步骤平行排列多根单芯线，通过覆盖部构成为一体，从而制作成光纤带；在其两端进行连接，使得至少一根所述单芯线的一端和另一根单芯线的另一端连接。
(9)一种捆扎形光纤线圈的制造方法，其特征在于，包括如下步骤平行排列多根单芯线，通过覆盖部构成为一体，从而制作成光纤带；在其两端进行连接，使得至少一根所述单芯线的一端和另一根单芯线的另一端连接而成为光纤线圈；捆扎所述光纤线圈。
(10)一种捆扎形光纤线圈的制造方法，其特征在于，包括如下步骤平行排列多根单芯线，通过覆盖部构成为一体，从而制作成光纤带；捆扎所述光纤带；在其两端进行连接，使得至少一根所述单芯线的一端和另一根单芯线的另一端连接。
根据本发明，可以提供一种在单芯线之间不开设所需以上的间隔、不对单芯线施加所需以上的应力而且时间或者经济上的成本较小的光纤线圈及其制造方法。
即，使用预先平行地排列多根单芯线并通过覆盖部构成为一体的光纤带，由此，可以不施加所需以上的应力而将单芯线间的间隔控制得较窄并且固定。此外，不需要缠绕时间或可以缩短缠绕时间，也不需要粘合剂或可以减少粘合剂，从而减轻粘合剂涂覆的工作量。因而，可以简单地制造光纤线圈，时间上或经济上的成本较小。
进而，使光纤带由于温度变化所引起的形状的破损或光传送损失增加较小，使用其制造的光纤线圈也不易受到温度变化的影响，增加了针对实际环境的可靠性。
图1是示出将光纤带弯曲成C字形的状态的侧面图。
图2是光纤带的两端周边(图1的Y部分)的放大图。
图3是示出光纤带的端部的说明图。
图4是捆扎为螺旋形状的本发明的捆扎形光纤线圈的侧面图。
图5是具有涂层部的捆扎形光纤线圈的侧面图。
图6是缠绕工具的立体图。
图7A～7C是采用缠绕工具进行缠绕的说明图。
具体实施例方式
为了解决上述问题，本申请的发明者发现利用平行地排列多根单芯线并通过覆盖部构成为一体的带状的光纤带，可以容易地制造出光纤线圈，实现了本发明的目的。
使用图1～图3进行说明。
图1是示出将具有长度L的光纤带卷曲为C字形的状态的侧面图，在Y部分，通过图2的结构连接其端部。图2是光纤带的两端周边(图1的Y部分)的放大图，图3是示出光纤带的端部的说明图。
1是光纤带、f1～f5是单芯线，S是覆盖部、d是覆盖部的厚度。
本发明的光纤带1具有作为光纤带芯线的功能，按顺序平行地排列长度为L的n(n为整数)根单芯线f1、f2、f3、……、fn(在图中n＝5)，并通过覆盖部S一体形成。
覆盖部S可以覆盖单芯线f1～f5的两面，也可以覆盖单面。如图3所示，仅覆盖单面可弯曲性好，所以优选。
优选覆盖部的厚度d为50μm～500μm。进一步优选50μm～250μm。如果没有达到50μm，则产生不希望的f1～f5分离的情形，如果超过500μm则可弯曲性不足。
作为覆盖部S的材料，可以使用其中添加了热可塑性粘合剂、热固化粘合剂、常温固化粘合剂、紫外线固化粘合剂、电子束固化粘合剂等的氨基甲酸乙脂系、丙烯系、环氧系、尼龙系、苯酚系、聚酰亚胺系、乙烯系、硅系、橡胶系、氟化环氧系、氟化丙烯系树脂等各种材料。在所述覆盖部S的材料中，优选具有可弯曲性的硅系树脂，其中硅橡胶尤佳。
如下所述，优选硅橡胶具有20～90的硬度，且抗拉强度为15～80kgf/cm2。硬度为25～75、抗拉强度为15～60kgf/cm2更佳；最好是硬度为30～65，且抗拉强度为15～50kgf/cm2。在硅橡胶的硬度小于20且抗拉强度低于15kgf/cm2的情形，所获得的光纤带1的对于侧压、扭转的强度不足，当操作时，即便对于少许的偏斜也容易产生光纤带1的破损。
此外，当硬度大于90且抗拉强度大于80kgf/cm2的情形，可弯曲性不足，此外，单芯线f1～f5的分离性不充分。
此外，此处所述“硬度”是指遵循JIS K6249中规定的方法所测量的“硬度计硬度”。即，使用硅橡胶制造厚度为6mm的试验片，在A型硬度计上，从试验片的垂直上表面不施加冲击地按压硬度计的压针，通过读取刻度而测定的值。此外，硬度计是根据通过弹簧按压时的压针的压入深度求出硬度的试验装置。
然后，如在图2中所示，α侧的单芯线f1的一端和β侧单芯线f2的另一端、α侧的单芯线f2的一端和β侧单芯线f3的另一端、……、α侧的单芯线fn-1的一端和β侧单芯线fn的另一端在光纤带1的两端进行连接，使得单芯线f1～f4的一端与单芯线f2～f5的另一端连接，形成从单芯线f1的另一端至单芯线fn的一端为止的一根较长的光纤线圈。此外，所述光纤线圈成为具有较大直径的螺旋形状，是本发明的光纤线圈的一种形式。
作为两端的连接方法，可以使用熔融连接、使用机械套筒的方法、连接器连接等，但是优选因连接而产生的光传送损失较小的熔融连接。进而优选通过保护套筒等保护连接部。
减小连接点的光连接损失的总和意味着优选减小n而增大L。
如果增多光纤带1中的单芯线数n，则可以缩短光纤长度L，并制造出直径小的光纤线圈。此时，由于增大单芯线数n，必然增大光纤带1的宽度。当由于空间的限制而希望减小光纤线圈的直径时，可以如上所述增大n而减小L。
如上所述，单芯线数n和光纤长度L的值如何选择，要根据希望什么样的直径、宽度、长度、形状等的光纤线圈而进行适当的选择。
此外，优选同时连接n-1的连接点，但是，当象市场销售的熔融连接机那样规定了连接根数的情形，也可以根据其规定值选择n的数量。例如，当只能同时连接4对的熔融连接机的情形，优选n的数量为5。
此外，如图2中所说明的那样，本发明并不仅限于单芯线f1和单芯线f2、单芯线f2和单芯线f3、……、单芯线fn-1和单芯线fn连接的实施例。当然也包括如下情形例如图2的α侧的单芯线f1和β侧单芯线f3、α侧的单芯线f2和β侧单芯线f4、……、α侧的单芯线fn-2和β侧单芯线fn、α侧的单芯线fn-1和β侧单芯线f1进行连接，作为整体连接各单芯线的端部，从而制造出一根光纤线圈。
此外，也包括如下情形图2的α侧的单芯线f1和β侧单芯线f3、α侧的单芯线f2和β侧单芯线f4、……、α侧的单芯线fn-2和β侧单芯线fn进行连接，并同时制造出两根光纤线圈。
即，本发明的光纤线圈的特征在于在多根单芯线平行排列并通过覆盖部一体构成的光纤带的两端，以至少一根所述单芯线的一端与另一根单芯线的另一端连接的方式连接而成。
对于构成本发明的光纤带1的单芯线f1～fn的材料不作限制，可以根据用途等进行适当的选择。多模和单模都可以使用例如石英、塑料等材料构成的单芯线或掺杂了铒、铥、镨等的光纤放大器用的单芯线。
此外，单芯线f1～fn的外径或光纤长度L、构成光纤带1的单芯线数量n都没有任何限制。
如上所述，根据本发明的光纤线圈，通过使用预先平行排列多根单芯线f1～fn并通过覆盖部S一体构成的光纤带1，可以不施加所需以上的应力而缩小单芯线f1～fn之间的间隔并且固定。此外，光纤带1的缠绕不需要固定光纤带1的粘合剂，时间或经济上的成本较低。
进而，光纤带1由于温度变化引起的形状的破损或光传送损失增加较小，用其制造出的光纤线圈也不易受到温度变化的影响，提高了对实际环境的可靠性。
下面，说明本发明的另一实施例的捆扎形光纤线圈。
本发明的捆扎形光纤线圈的特征在于将所述光纤线圈捆扎而形成，其捆扎方法未具体限定。例如，可以捆扎为螺旋形、或漩涡形。
在图4中，示出了捆扎为螺旋形的本发明的捆扎形光纤线圈的侧面图。
2是通过熔融而连接了单芯线f1～fn的熔融部，X是本发明的捆扎形光纤线圈。
由于熔融部2通过熔融固化，所以，难于缠绕，但是也可以将其形成为充分紧凑的光纤线圈X。
此外，在图4中示出了将单芯线f1和单芯线f5从光纤带1分离出来的情形。通过将单芯线f1和单芯线f5与其它的设备连接，可以将光纤线圈X作为光纤传送路径使用。
如上所述，根据本发明的捆扎形光纤线圈X，可以使图1中示出的大直径的光纤线圈更紧凑。
此外，如图5所示，对于捆扎形光纤线圈，可以用涂层部覆盖光纤带的两端部之外的部分。
C是涂层部，W是具有涂层部C的捆扎形光纤线圈。
在涂层部C中，除了硅橡胶、石脑油橡胶、丁基橡胶等橡胶系材料之外，也可以使用一般的树脂等，但是，优选对于光纤带11难于施加应力、对于环境的变化膨胀、收缩较少的橡胶系材料。此外，通过使用具有难燃性、耐热性、绝缘性等功能的材料，从而可以附加所述特性。
通过用涂层部C进行覆盖，可以固定线圈的形状，从而降低光传送损失变动。
下面，对于本发明的光纤线圈的制造方法进行说明。
本发明的光纤线圈的制造方法的特征在于，包括如下步骤平行排列多根单芯线f1～fn，通过覆盖部S构成为一体，从而制作成光纤带；在其两端进行连接，使得至少一根所述单芯线的一端和另一根单芯线的另一端连接。
首先，平行排列多根单芯线f1～fn，通过覆盖部S构成为一体，从而形成光纤带1。
对于涂覆的方法没有具体的限定，但是，例如象特开2004-240152号公报中所述的方法那样，在配置于平面上的多根单芯线的上面涂覆覆盖材料之后，使用成型工具使覆盖材料成型，该方法适用于本发明。
然后，在光纤带1的两端，通过使用熔融连接器、机械套筒的方法、连接器进行连接，使得至少一根单芯线的一端与另一根单芯线的另一端连接。
如上所述，可以制造本发明的光纤线圈。
下面，对于本发明的捆扎形光纤线圈的制造方法进行说明。
本发明的捆扎形光纤线圈的制造方法的特征在于捆扎上述光纤线圈。
在捆扎时，优选筒管、下述图6和图7中所说明的缠绕工具等能够无间隙地紧凑地将光纤带1捆扎起来。但是，需要对负载进行调整，以便不会由于光纤带1的急剧弯曲而产生光传送损失。
使用图6～图7对使用缠绕工具11的情形进行说明。
图6是缠绕工具的立体图，图7A～7C是用缠绕工具进行缠绕的说明图。此外，在图7中，省略衬底12和纵板13。
在图6和图7中，11是缠绕工具、12是衬底、13是纵板、14是旋转板、15a、15b是与旋转板14一体构成的缠绕轴，此外，白空心箭头示出了旋转板14的旋转方向。
图6中示出的缠绕工具11在衬底12上连接纵板13，在纵板13上，以能够将其中心作为旋转轴而自由旋转的方式安装了圆形的旋转板14。
并且，在旋转板14(中心轴与旋转板是垂直的关系)上具有与旋转的轴平行排列的两根缠绕轴15a、15b(例如，不锈钢制、直径为30mm)。此外，所述2根缠绕轴15a、15b的中点为旋转轴的中心。
优选使用图6的缠绕工具11经过图7A～图7C的步骤制造出本发明的捆扎形光纤线圈。即，如图7A所示，以离光纤线圈的熔融点最远的位置挂在缠绕轴15a上的方式设置、固定之后，对光纤线圈施加应力，同时使旋转轴14旋转(在图中是顺时针)。此外，由于光纤线圈的单芯线f1～f5构成为一体，所以，应力被分散，在单芯线上施加所需以上的应力的情况较少。
下面，如图7B和图7C所示，随着旋转来缠绕光纤线圈，并可以捆扎为螺旋形或漩涡形等所希望的形状(在图中是漩涡形)。并且，可以制造出残留了熔融部2的捆扎形光纤线圈X。
使用筒管制作出捆扎形光纤线圈时，捆扎的方法也相同。
作为在捆扎时所使用的筒管，可以适当地选择由铁或铝等金属、塑料、玻璃等构成的筒管。为了减小由于温度变化或湿度变化而产生的尺寸变化的影响，优选加入了金属、玻璃、玻璃纤维或填充物的塑料等。并且，筒管的尺寸没有特别限定，可以根据光纤的弯曲特性或筒管设置空间进行选择。
此外，在捆扎时，可以采用向光纤带1施加粘合剂、将相邻的光纤带1相互粘接并相互固定的方法。作为所述粘合剂，对于缠绕光纤带1时所产生的张力，只要是具有维持所述线圈形状的粘接力的粘合剂，可以使用任何粘合剂。例如，可以使用其中添加了热可塑性粘合剂、热固化粘合剂、常温固化粘合剂、紫外线固化粘合剂、电子束固化粘合剂等的氨基甲酸乙脂系、丙烯系、环氧系、尼龙系、苯酚系、聚酰亚胺系、乙烯系、硅系、橡胶系、氟化环氧系、氟化丙烯系树脂等各种材料。此外，由于不需要按每一根单芯线f1～f5进行粘接，所以，与现有技术相比，可以减少粘合剂量，并减轻涂覆粘合剂的工作量。
此外，还可以替换步骤的顺序。
即，平行地排列多根单芯线并通过覆盖部一体构成而制作出光纤带，捆扎该光纤带，在其两端以至少一根单芯线的一端与另一根单芯线的另一端连接方式进行连接。
此外，将光纤带除两个端部以外的部分浸在液态的橡胶系材料或树脂等中，将其拉上来并使其干燥、固化，由此，形成覆盖光纤线圈的涂层部C。
可以形成涂层部C，也可以不形成涂层部C，但是，从对应力耐久性非常突出的观点来看，优选形成涂层部C。
对于涂层部C的形成来说，可以在捆扎光纤线圈之后或者在捆扎光纤带之后适当地进行。
如上所述，根据本发明的光纤线圈的制造方法和本发明的捆扎形光纤线圈的制造方法，与现有的用粘合剂将较长的一根单芯线缠绕在筒管等上的方法相比，可以不需要缠绕时间，或可以缩短缠绕时间，不需要粘合剂或减少粘合剂，从而减轻涂覆工作量。因而，可以简单地制造出光纤线圈，时间或经济上的成本较小。
实施例实施例1使用长度1.1米的5根单芯线作为单芯线f1～f5。
平行排列该单芯线f1～f5(古河电工社制，石英系单模光纤，外径0.25mm)，仅将其单面由覆盖部S一体覆盖，作为光纤带1。
在覆盖部S中，使用了常温固化性硅橡胶(GE东芝硅制TSE392硬度26、抗拉强度16kgf/cm2)。覆盖部的厚度为100μm。
此外，用单芯线f1～f5制造单面覆盖的光纤带1的制造方法如下。在配置于平面上的单芯线f1～f5的上面涂覆了作为覆盖材料的固化前的上述常温固化性硅橡胶之后，使用成型工具使覆盖材料成型，并通过干燥使之固化。
对于4根单芯线f1、f2、f3、f4来说，用热轧器(ホツトストリツパ)从光纤带1的一端除去3cm的覆盖部S(包含覆盖材料3和芯线的覆盖部)。
同样，对于4根单芯线f2、f3、f4、f5来说，从光纤带的另一端除去3cm的覆盖部S(包含覆盖材料3和芯线的覆盖部)。因而，这些部分成为无覆盖的光纤裸线(素 )的状态。
将所述成为光纤裸线状态的4对单芯线(f1和f2、f2和f3、f3和f4、f4和f5)的前端用光纤切割器切割1cm之后，使用4对同时连接型的熔融连接器分别连接这4对而成为熔融部2，并用热收缩性保护套管保护。
如上所述，作为实施例1的光纤线圈，制造出长度约为5.4米的一根光纤线圈。
实施例1的光纤线圈，由于单芯线f1-f5形成为一体而构成光纤带1，所以，单芯线之间不需要开设所需以上的间隔，而且对单芯线不施加所需以上的应力，在实际应用上没有问题。此外，不需要缠绕以及涂敷粘合剂，与现有技术相比，时间上和经济上的成本较低。
实施例2下面说明实施例2的捆扎形光纤线圈。
使用上述缠绕工具11将实施例1中所制作出的光纤线圈捆扎为螺旋形，制造出实施例2的捆扎形光纤线圈X。
此外，在捆扎光纤线圈时，预先用给料器装置向光纤线圈之间提供紫外线固化型粘合剂(ビスコタツクPM-654，大阪有机化学工业制)，缠绕之后，通过紫外线照射装置进行紫外线固化处理(照射强度为20mW/cm2，2分钟)。
所述捆扎形光纤线圈X，成为从光纤八的另一端至光纤f5的一端为止的长度大约5.4米的一根光纤线圈，其光传送损失大约为0.8dB。
实施例2的捆扎形光纤线圈，由于单芯线f1-f5形成为一体而构成光纤带1，所以，单芯线之间不需要开设所需以上的间隔，而且对单芯线不施加所需以上的应力，在实际应用上没有问题。此外，尽管长度大约为5.4米，但是由于被捆扎，所以大小紧凑。在制造时，由于缠绕已经使单芯线f1-f5形成为一体的光纤带1，因而，缠绕时间短，由于仅将光纤带1之间粘接即可，故减轻了涂覆的工作量。因而，与现有技术相比，在时间或经济上的成本较低。
实施例3下面说明实施例3的捆扎形光纤线圈。
将在实施例2中制造的捆扎形光纤线圈的除了光纤带的两端部以外的部分浸在液态的硅橡胶(東シダウコ-ニング公司制，商品名称SE9189L)中，将其拉起、并使其干燥、固化，由此，制造出实施例3的捆扎形光纤线圈W。
所述光纤线圈W成为从光纤f1的另一端至光纤f5的一端为止的长度大约5.4米的一根光纤线圈。
此外，实施例3的捆扎形光纤线圈，对于应力具有极佳的耐久力。
权利要求
1.一种光纤线圈，其特征在于在多根单芯线平行排列并通过覆盖部一体构成的光纤带的两端，以至少一根所述单芯线的一端与另一根单芯线的另一端连接的方式连接而成。
2.一种光纤线圈，其特征在于在按照单芯线(f1)、(f2)、(f3)、......、(fn)的顺序平行排列并通过覆盖部一体构成的光纤带的两端，以(f1)和(f2)、(f2)和(f3)、......、(fn-1)和(fn)连接的方式连接而成。
3.根据权利要求1所述的光纤线圈，其特征在于所述覆盖部仅覆盖所述单芯线的单面。
4.根据权利要求2所述的光纤线圈，其特征在于所述覆盖部仅覆盖所述单芯线的单面。
5.根据权利要求1所述的光纤线圈，其特征在于所述覆盖部由硅橡胶构成。
6.根据权利要求2所述的光纤线圈，其特征在于所述覆盖部由硅橡胶构成。
7.根据权利要求1所述的光纤线圈，其特征在于所述连接为熔融连接。
8.根据权利要求2所述的光纤线圈，其特征在于所述连接为熔融连接。
9.一种捆扎形光纤线圈，其特征在于通过捆扎权利要求1所述的光纤线圈而形成。
10.一种捆扎形光纤线圈，其特征在于通过捆扎权利要求2所述的光纤线圈而形成。
11.根据权利要求9所述的捆扎形光纤线圈，其特征在于用涂层部覆盖光纤带两端部以外的部分而形成。
12.根据权利要求10所述的捆扎形光纤线圈，其特征在于用涂层部覆盖光纤带两端部以外的部分而形成。
13.一种光纤线圈的制造方法，其特征在于，包括如下步骤平行排列多根单芯线，通过覆盖部构成为一体，从而制作成光纤带；在其两端进行连接，以便至少一根所述单芯线的一端和另一根单芯线的另一端连接。
14.一种捆扎形光纤线圈的制造方法，其特征在于，包括如下步骤平行排列多根单芯线，通过覆盖部构成为一体，从而制作成光纤带；在其两端进行连接，以便至少一根所述单芯线的一端和另一根单芯线的另一端连接而成为光纤线圈；捆扎所述光纤线圈。
15.一种捆扎形光纤线圈的制造方法，其特征在于，包括如下步骤平行排列多根单芯线，通过覆盖部构成为一体，从而制作成光纤带；捆扎所述光纤带；在其两端进行连接，使得至少一根所述单芯线的一端和另一根单芯线的另一端连接。
全文摘要
本发明公开了一种光纤线圈及其制造方法，可以不在单芯线之间开设所需以上的间隔，并且不对单芯线施加所需以上的应力，而且时间或者经济上的成本较小即可完成。在本发明的光纤线圈中，在平行排列多根单芯线f1～fn并通过覆盖部S一体构成的光纤带1的两端，以至少一根所述单芯线的一端与另一根单芯线的另一端连接的方式进行连接。
文档编号G02B6/00GK101046528SQ20071009219
公开日2007年10月3日 申请日期2007年3月30日 优先权日2006年3月30日
发明者铃木正义, 佐佐木恭一 申请人:株式会社巴川制纸所