大芯径偏壁包层倏逝波传感光纤制造技术

本实用新型专利技术涉及一种大芯径偏壁包层倏逝波传感光纤，光纤石英芯外为偏壁低折射率掺氟石英包层，在偏壁低折射率掺氟石英包层外涂覆一层高模量高折射率的或高模量低折射率的光纤涂料涂敷层，在光纤涂料涂敷层外涂覆一层低模量光纤涂料涂敷层。效果是：采用纯石英作为芯材的偏壁掺氟石英包层光纤制作该倏逝波传感光纤，不仅降低了光纤传感的损耗，通过增加传感光纤的长度提高了光纤传感的灵敏度，而且使得该传感光纤可以在辐射条件下工作。用该传感光纤进行倏逝波传感，不仅可以进行单点传感，而且尤其适于长距离分布式倏逝波传感，这是目前其它倏逝波光纤传感器所做不到的，适于某些条件下的大范围参量测量和监控。

【技术实现步骤摘要】
大芯径偏壁包层倏逝波传感光纤
本技术涉及一种大芯径偏壁包层倏逝波传感光纤，特别涉及一种大纯石英芯偏壁掺氟石英包层倏逝波传感光纤的设计结构。
技术介绍
在人民生活和军事领域中，广泛需要具有传感功能的光纤，对光纤周围的环境参数进行探测。例如:①汽油、甲烷等液体储罐中的液位监测一直是一个棘手的问题，由于易燃易爆，严格避免使用电探测，光探测是最有优势的方法，光纤传感器探测是首选。②SiHCl3是制作多晶硅的原材料，在一定条件下具有高腐蚀性，对它的液位探测也是一个难题。③核反应堆的重水具有一定的辐射性，它的液位传感同样让人挠头。在日常生活中，如此类似的问题还有许多。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服现有倏逝波光纤传感器的制作成本高、机械强度差、实用性差、不具有分布式传感性能的缺陷，提供一种大芯径偏壁包层倏逝波传感光纤。如选择石英材料制作大芯径偏壁包层倏逝波传感光纤，由于石英具有高度的抗腐蚀性，可以解决上述现有技术问题中①和②情况下的探测问题；如该倏逝波传感光纤的芯材是高纯石英，它就具有了一定的抗辐射性能，可以解决上述现有技术问题中③情况下的探测问题。此外，该倏逝波传感光纤除能对液体进行探测外，还可以对气体、生物、辐射、电磁、温度、应力、应变和光场等参量进行探测。本技术为实现上述目的，所采用的技术方案是:一种大芯径偏壁包层倏逝波传感光纤，其特征在于，包括光纤石英芯、偏壁低折射率掺氟石英包层、高模量光纤涂料层、低模量光纤涂料层，所述光纤石英芯外为偏壁低折射率掺氟石英包层，在所述偏壁低折射率掺氟石英包层外涂覆一层高模量高折射率的或高模量低折射率的光纤涂料涂敷层，在所述光纤涂料涂敷层外涂覆一层低模量光纤涂料涂敷层。本技术有益效果是:与其它现有的倏逝波光纤传感器相比，制作成本被大大的降低，具有结构和制作工艺简单、省时省力、加工精度容易控制、成品率高、工艺重复性好、大长度和高灵敏度等优点，解决了存在于其它传统加工工艺中难以解决的许多问题，而且制作的光纤性能优越。尤其是采用纯石英作为芯材的偏壁掺氟石英包层光纤制作该倏逝波传感光纤，不仅降低了光纤传感的损耗，而且使得该传感光纤可以在辐射条件下工作。尤其值得一提的是，用该传感光纤进行倏逝波传感，不仅可以进行单点传感，而且尤其适于长距离分布式倏逝波传感，这是目前其它倏逝波光纤传感器所做不到的，尤其适于某些条件下的大范围参量测量和监控。【附图说明】图1为本技术的结构示意图；图2为本技术使用的大芯径掺氟石英包层光纤预制件结构示意图；图3为本技术使用的大芯径偏壁掺氟石英包层光纤预制件结构示意图；图4为本技术的横截面结构示意图。【具体实施方式】以下结合附图和具体的实施例对本技术做进一步的说明。如图1至图4所示，大芯径偏壁包层倏逝波传感光纤，包括光纤石英芯1、偏壁低折射率掺氟石英包层2、高模量光纤涂料层3、低模量光纤涂料层4,光纤石英芯I外为偏壁低折射率掺氟石英包层2，在偏壁低折射率掺氟石英包层2外涂覆一层高模量高折射率的或高模量低折射率的光纤涂料涂敷层3，在光纤涂料涂敷层3外涂覆一层低模量光纤涂料涂敷层4。光纤石英芯I还可为多组分玻璃光纤或塑料光纤材料。偏壁低折射率掺氟石英包层2还可为低折射率多组分玻璃包层或低折射率塑料包层材料。光纤石英芯I为圆状，所述偏壁低折射率掺氟石英包层2 —处为厚壁2-2,另一处为薄壁2-1，其薄壁2-1的厚度要小于三倍的工作光波长λ，其厚壁2-2的厚度要大于三倍的工作光波长入。可以用几种材料进行该结构光纤的制作，如石英、多组分玻璃和塑料等，制作工艺主要有如下六个:1.石英材料大芯径偏壁掺氟石英包层倏逝波传感光纤的制作:①用PCVD和VAD制作石英芯掺氟石英包层光纤预制件，经偏壁研磨和拉丝，制成大芯径偏壁掺氟石英包层倏逝波传感光纤。在制作中，也可以向光纤芯部材料中掺入杂质(如错)，以提闻光纤芯部的折射率。②采用POD工艺制作大石英芯径掺氟石英包层光纤预制件，制作中可以直接进行偏壁沉积掺氟石英包层，经拉丝后制成大芯径偏壁掺氟石英包层倏逝波传感光纤。也可以不进行偏壁沉积掺氟石英包层，而是均匀沉积，然后将制得的石英芯掺氟石英包层光纤预制件进行偏壁研磨并拉丝，制成大芯径偏壁掺氟石英包层倏逝波传感光纤。2.多组分玻璃材料大芯径偏壁低折射率玻璃包层倏逝波传感光纤的制作:①采用双坩埚法进行多组分玻璃倏逝波传感光纤的制作，在拉制光纤的过程中，将低折射率玻璃包层制作成偏壁结构，最终形成大芯径偏壁低折射率玻璃包层倏逝波传感光纤。②采用棒法拉丝工艺进行多组分玻璃倏逝波传感光纤的制作，通过对玻璃光纤预制件进行偏壁研磨并进行拉丝，制成大芯径偏壁低折射率玻璃包层倏逝波传感光纤。3.塑料材料大芯径偏壁低折射率塑料包层倏逝波传感光纤的制作:①采用棒拉法进行塑料倏逝波传感光纤的制作，将高折射率的透明芯棒与低折射率的皮套管进行偏心封装并抽空它们间的夹层，通过拉丝制成大芯径偏壁低折射率塑料包层倏逝波传感光纤。②采用共挤法进行聚合物倏逝波传感光纤的制作，将光纤挤出模具中芯材与皮材的机械心调偏，使得挤出的光纤成为大芯径偏壁低折射率塑料包层倏逝波传感光纤。接下来将上述制作好的具有均匀低折射率包层的光纤预制件进行偏壁研磨加工，并进行拉丝，具体制作过程如下:在本实施例中，我们选用大石英芯径掺氟石英包层光纤预制件进行该倏逝波传感光纤的制作，该光纤预制件是使用POD工艺制作的，石英芯为圆形，低折射率掺氟石英包层与石英纤芯是同心圆，光纤预制件外径为027mm、掺氟石英包层厚度为1.5 mm、芯径是Φ 24mm,偏壁研磨后的光纤预制件直径是Φ 26mm。对该大纯石英芯掺氟石英包层光纤预制件进行定位，确定光纤包层薄壁边和厚壁边，用彩笔在其表面上作出标识。将该光纤预制件夹持在机械研磨机的夹持爪上，旋紧固定螺丝，通过千分表等进行同心度调整以对中，具体做法是将千分表的基座固定在研磨床上，使得千分表的探头与光纤预制件的一端(I号端)表面相接触，慢慢旋转夹持爪，通过调整夹持爪上的固定螺丝，使得这一点的光纤预制件的轴心与磨床的机械轴心相重合；然后将千分表移到光纤预制件的另一端(2号端)，用同样的方法进行调整，使得这一点的光纤预制件的轴芯与研磨机的机械轴心重合。然后再将千分表移回到I号端进行重新调整，如此反复多次，直到光纤预制件的芯轴与研磨床的机械轴心相重合为止。调整研磨机夹持爪角度，将有标识薄、厚包层边位置的上述光纤预制件置于水平位置，即薄壁和厚壁标识线处于同一水平面上。然后重新调整研磨机的夹持爪螺丝，使光纤预制件沿薄壁方向水平偏移Imm(如设计薄壁厚度为0.5mm,厚壁厚度为1.5mm),当然要用千分表进行光纤预制件两端的平移监测，旋紧夹持爪螺丝，缓慢旋转光纤预制件，并对光纤预制件两端检测，确定最薄点和最厚点是否在薄壁和厚壁标识线处。如与要求有出路，还要进行反复调整，直至达到设计要求。开始研磨时要用50目金刚石粗砂轮进行，这样可以提高研磨的效率。当把光纤预制件直径研磨到Φ26.5_时，换用320目的金刚石细砂轮继续进行研磨，直到满足设计尺寸要求(光纤预制件直径Φ 26mm,薄壁厚度为0.5mm,厚壁厚度为1.5mm),形成大芯径偏壁惨氣石央包层光纤预制件。将该光纤预制件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大芯径偏壁包层倏逝波传感光纤，其特征在于，包括光纤石英芯（1）、偏壁低折射率掺氟石英包层（2）、高模量光纤涂料层（3）、低模量光纤涂料层（4），所述光纤石英芯（1）外为偏壁低折射率掺氟石英包层（2），在所述偏壁低折射率掺氟石英包层（2）外涂覆一层高模量高折射率的或高模量低折射率的光纤涂料涂敷层（3），在所述光纤涂料涂敷层（3）外涂覆一层低模量光纤涂料涂敷层（4）。

【技术特征摘要】
1.一种大芯径偏壁包层倏逝波传感光纤，其特征在于，包括光纤石英芯(I)、偏壁低折射率掺氟石英包层(2 )、高模量光纤涂料层(3 )、低模量光纤涂料层(4 )，所述光纤石英芯(I)外为偏壁低折射率掺氟石英包层(2)，在所述偏壁低折射率掺氟石英包层(2)外涂覆一层高模量高折射率的或高模量低折射率的光纤涂料涂敷层(3)，在所述光纤涂料涂敷层(3)外涂覆一层低模量光纤涂料涂敷层(4)。2.根据权利要求1所述的大芯径偏壁包层倏逝波传感光纤，其特征在于，所述光纤石英...

【专利技术属性】
技术研发人员：高亚明，庞璐，梁小红，潘蓉，耿鹏程，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十六研究所，
类型：新型
国别省市：天津;12