[發明專利]帶溫度和應變監測的大芯徑能量光纖及其制作方法

有效

• 申請號: 201410614616.8
• 申請日: 2014-11-05
• 公開（公告）號: CN104316992B
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 呂大娟;楊晨;張雅婷;曹蓓蓓;韋會峰;汪洪海
• 申請（專利權）人: 長飛光纖光纜股份有限公司
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;G01D21/02;G01B11/16;G01K11/32
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 胡建平

1.一種帶溫度和應變監測的大芯徑能量光纖，包括大芯徑能量光纖和傳感光纖，其特征在于所述的大芯徑能量光纖包括裸光纖和包覆裸光纖外周面的耐高溫涂層，且大芯徑能量光纖的前端留有一段無耐高溫涂層的裸光纖，所述的傳感光纖的前端設置有至少2個相間隔的FBG光柵，其中第一FBG光柵在前，第二FBG光柵在后，所述的第一FBG光柵和第二FBG光柵緊貼在大芯徑能量光纖前端裸光纖的外周面上，且第二FBG光柵包覆在大芯徑能量光纖的耐高溫涂層中；所述的傳感光纖在第二FBG光柵后間隔設置第三FBG光柵，所述的第三FBG光柵緊貼在大芯徑能量光纖的耐高溫涂層的外周面上；所述的大芯徑能量光纖的耐高溫涂層外包覆有緊套外護層，緊套外護層的前端延伸至第二FBG光柵和第三FBG光柵之間，并包覆第三FBG光柵。

2.按權利要求1所述的帶溫度和應變監測的大芯徑能量光纖，其特征在于所述的傳感光纖沿與大芯徑能量光纖軸線的大致平行方向相配置，傳感光纖的尾纖穿出大芯徑能量光纖的緊套外護層。

3.按權利要求1所述的帶溫度和應變監測的大芯徑能量光纖，其特征在于所述的傳感光纖為單模光纖，各個FBG光柵的波長各不相同，工作窗口為1310nm波段和/或1550nm波段。

4.按權利要求1所述的帶溫度和應變監測的大芯徑能量光纖，其特征在于所述的大芯徑能量光纖包括芯層和包層，所述的芯層為純硅玻璃層或者摻氟玻璃層，芯層的直徑D1為400μm~620μm，芯層的相對折射率差Δ1為-0.2%~0%，所述的包層分為內包層和外包層，緊密環繞芯層的為內包層，內包層為摻氟玻璃層，內包層的直徑D2為440μm~700μm，內包層的相對折射率差Δ2為-1.9%~-0.9%，外包層為純硅玻璃層或者摻氟玻璃層，外包層的直徑D3為500μm~760μm，外包層的相對折射率差Δ3為-0.5%~0%。

5.按權利要求2所述的帶溫度和應變監測的大芯徑能量光纖，其特征在于所述的大芯徑能量光纖的前端安設有連接器，用以與激光器相連。

6.按權利要求5所述的帶溫度和應變監測的大芯徑能量光纖，其特征在于所述的連接器包括光纖固定尾柄、與光纖固定尾柄前端孔腔相套接的光纖插芯和限位卡環，所述的光纖固定尾柄為軸套狀，中部通孔與大芯徑能量光纖的緊套外護層段相配接，中部通孔的一側沿軸向開設有容纖槽，光纖固定尾柄的前端設有端頭，端頭的前端面上設置有定位鍵，端頭中設置孔腔與光纖插芯的后端相套接，所述的光纖插芯為套狀，前后依次設置3個同軸心的通孔，后端通孔與大芯徑能量光纖的耐高溫涂層段相配置，中間通孔中一側開設有纖槽，用于安設傳感光纖的第一FBG光柵段，前端通孔中安設有限位卡環，限位卡環中間穿引大芯徑能量光纖前端的裸光纖，并將大芯徑能量光纖前端定位。

7.按權利要求6所述的帶溫度和應變監測的大芯徑能量光纖，其特征在于所述的光纖固定尾柄由金屬、陶瓷、玻璃或耐高溫塑料制成，在光纖固定尾柄上設置冷卻水循環部件。

8.一種帶溫度和應變監測的大芯徑能量光纖的制作方法，包括大芯徑能量光纖和傳感光纖，其特征在于大芯徑能量光纖前端的耐高溫涂層和緊套外護層被剝離形成裸光纖，所述的傳感光纖的前端設置有3個軸向相間隔的FBG光柵，第一、第二、第三FBG光柵前后依次排序，所述裸光纖長度比第一FBG光柵和第二FBG光柵總長度長5~10mm；在裸光纖后面的連接部分剝離緊套外護層，保留耐高溫涂層；將第一FBG光柵、第二FBG光柵緊貼在裸光纖外周面，利用涂覆機將第二光纖FBG光柵與其所貼局部裸光纖一同涂上新的耐高溫涂層，新舊耐高溫涂層間無間隙；將第三FBG光柵緊貼在帶有耐高溫涂層的光纖外周面，利用涂覆機將第三FBG光柵與其所貼局部帶涂層光纖一同涂上緊套外護層材料，或者直接使用熱縮套管將第三FBG光柵和帶涂層光纖一同封裝，或者使用耐高溫膠水將第三FBG光柵和帶涂層光纖粘結在一起，傳感光纖的尾纖穿引出大芯徑能量光纖的外護層松弛放置。

9.按權利要求8所述的帶溫度和應變監測的大芯徑能量光纖的制作方法，其特征在于在大芯徑能量光纖的前端安設有連接器，所述的連接器包括光纖固定尾柄、與光纖固定尾柄前端孔腔相套接的光纖插芯和限位卡環；所述的大芯徑能量光纖前端端面利用激光切割拋光處理，依次將光纖固定尾柄和光纖插芯套在被處理的大芯徑能量光纖前端，光纖固定尾柄和光纖插芯的中部通孔的一側沿軸向分別開設有容纖槽和纖槽，容纖槽和纖槽周向處于同一方位，傳感光纖的第一FBG光柵段安設在光纖插芯的纖槽中，傳感光纖的尾纖通過光纖固定尾柄的容纖槽引出；限位卡環安設在光纖插芯的前端通孔中，限位卡環中間穿引出大芯徑能量光纖前端的裸光纖，并將大芯徑能量光纖前端定位，保證同心度，防止前端裸光纖使用過程中晃動偏移中心點；光纖固定尾柄通過粘結或者機械夾持將大芯徑能量光纖固定。