一种用于分布式传感系统的多芯微结构光纤技术方案

本发明专利技术公开了一种用于分布式传感系统的多芯微结构光纤，属于光纤传感技术领域，包括：一多模纤芯，设置于光纤的中心位置处；至少一个单模纤芯，设置与光纤的非中心位置处；空气孔，多模纤芯和至少一个单模纤芯被空气孔分隔开；包层，包层包覆于多模纤芯、至少一个单模纤芯以及空气孔的外围。本发明专利技术的有益效果在于：同时具有多模纤芯和单模纤芯，在同一光纤中实现了DTS和DAS的分布式传感，有效控制光纤中不同纤芯之间的能量耦合，保证多个纤芯中多模和单模的长距离传输时的损耗较低；通过引入空气孔结构，极大减小纤芯之间的能量串扰，同时保证应用于不同光纤外径的适用性。证应用于不同光纤外径的适用性。证应用于不同光纤外径的适用性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于分布式传感系统的多芯微结构光纤


[0001]本专利技术涉及光纤传感
，尤其涉及一种用于分布式传感系统的多芯微结构光纤。

技术介绍

[0002]分布式光纤传感系统是一种利用光纤作为传感敏感元件和传输信号介质的传感系统。目前，分布式光纤传感系统已广泛应用于各个行业，例如：电力行业，包括电力电缆的表面温度检测监控、事故点定位电缆隧道、夹层的火情监测、发电厂和变电站的加的温度监测、故障点的检测和火灾报警；以及大型民用工程的结构健康监测，大坝、河堤的渗漏，桥梁及其他混凝土结构裂变的监测、大坝、河堤、桥梁的混凝土凝固与养护温度与应变监测；进一步的应用于火灾监测和报警，隧道、地铁、公路的火灾监测和报警；还可以用于石油天然气行业，包括石油、天然气输送管线或储罐泄漏监测，油库、油管、油罐的温度监测及故障点的检测。
[0003]随着分布式光纤传感技术的发展，不仅能实现分布式温度传感(Distributed temperature sensor，DTS)，还能实现分布式声波传感(Distributed acoustic sensor，DAS)。但目前DTS系统主要采用多模光纤，而DAS系统主要使用单模光纤，由于DTS和DAS技术的技术原理不同，所使用的光纤种类也不相同。
[0004]为了实现DTS和DAS技术的联合使用，以满足更多的应用需求，例如，油气输送管线的泄露监测、石油开采过程中的压裂监测等，需要同时具有多模纤芯和单模纤芯。将多模纤芯和单模纤芯集成在一根光纤中时，由于多模纤芯面积较大，在结构设计中较大的纤芯间距和较小的光纤外径形成矛盾，当纤芯间距不足时，纤芯之间的能量耦合会使各个纤芯损耗增加，无法满足分布式传感技术中长距离传输的要求，因此针对以上问题，迫切需要研究一种用于分布式传感系统的多芯微结构光纤，以满足实际使用的需要。

技术实现思路

[0005]为了解决以上技术问题，本专利技术提供了一种用于分布式传感系统的多芯微结构光纤，通过空气孔，实现单模、多模在同一根光纤中传输，极大程度上减小了光纤的单模纤芯和多模纤芯、单模纤芯和单模纤芯之间的串扰。
[0006]本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：
[0007]其中，一种用于分布式传感系统的多芯微结构光纤，包括：
[0008]一多模纤芯，设置于光纤的中心位置处；
[0009]至少一个单模纤芯，设置与所述光纤的非中心位置处；
[0010]空气孔，所述多模纤芯和至少一个所述单模纤芯被所述空气孔分隔开；
[0011]包层，所述包层包覆于所述多模纤芯、至少一个所述单模纤芯以及所述空气孔的外围。
[0012]优选地，所述单模纤芯为一个以上时，所述单模纤芯与所述多模纤芯成正三角分
布，且相邻的两个所述单模纤芯被所述空气孔分隔开。
[0013]优选地，所述单模纤芯的纤芯直径范围为3～15μm，数值孔径为0.1～0.18。
[0014]优选地，所述多模纤芯的纤芯直径范围为25～80μm，数值孔径为0.15～0.3。
[0015]优选地，所述空气孔与所述单模纤芯相隔一第一预设距离；
[0016]所述第一预设距离不小于所述单模纤芯的直径的2倍。
[0017]优选地，所述空气孔与所述多模纤芯相隔一第二预设距离；
[0018]所述第二预设距离不小于所述多模纤芯的直径的0.2倍。
[0019]优选地，所述空气孔的中心位于所述单模纤芯和所述多模纤芯的中心连线的中点。
[0020]优选地，所述空气孔的孔径为所述单模纤芯和所述多模纤芯中心距的0.05～0.8倍。
[0021]优选地，至少一个所述单模纤芯可围绕所述多模纤芯旋转，以形成一螺旋纤芯，螺旋周期范围为3mm～1m。
[0022]优选地，所述单模纤芯的中点距离所述光纤的包层的外边缘范围10～200μm。
[0023]本专利技术的有益效果在于：
[0024]本专利技术所制备得到的多芯微结构光纤同时具有多模纤芯和单模纤芯，在同一光纤中实现了DTS和DAS的分布式传感，有效控制光纤中不同纤芯之间的能量耦合，保证多个纤芯中多模和单模的长距离传输时的损耗较低；通过引入空气孔结构，极大减小纤芯之间的能量串扰，同时保证应用于不同光纤外径的适用性。
附图说明
[0025]图1为本专利技术中一种用于分布式传感系统的多芯微结构光纤实施例1的结构示意图；
[0026]图2为本专利技术中制备图1中多芯微结构光纤实施例1的堆栈示意图；
[0027]图3为本专利技术中一种用于分布式传感系统的多芯微结构光纤实施例2的结构示意图；
[0028]图4为本专利技术中制备图3中多芯微结构光纤实施例2的堆栈示意图；
[0029]图5为本专利技术中一种用于分布式传感系统的多芯微结构光纤实施例3的结构示意图；
[0030]图6为本专利技术中制备图5中多芯微结构光纤实施例3的堆栈示意图；
[0031]图7为本专利技术中一种用于分布式传感系统的多芯微结构光纤实施例4的结构示意图；
[0032]图8为本专利技术中制备图7中多芯微结构光纤实施例4的堆栈示意图。
[0033]附图标记：
[0034]多模纤芯(1)，第一毛细棒(11)，第一毛细管(12)，单模纤芯(2)，第二毛细棒(21)，第二毛细管(22)，空气孔(3)，第三毛细管(31)，包层(4)，外套管(41)，第三毛细棒(5)。
具体实施方式
[0035]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0037]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。
[0038]本专利技术提供一种用于分布式传感系统的多芯微结构光纤，属于光纤传感
，参见图1
‑
8，包括：
[0039]一多模纤芯1，设置于光纤的中心位置处；
[0040]至少一个单模纤芯2，设置与光纤的非中心位置处；
[0041]空气孔3，多模纤芯1和至少一个单模纤芯2被空气孔3分隔开；
[0042]包层4，包层4包覆于多模纤芯1、至少一个单模纤芯2以及空气孔3的外围。
[0043]具体的，在本实施例中，多芯微结构光纤包括包层4，以及设置于包层4内的纤芯，纤芯包括至少一个单模纤芯2和多模纤芯1，包层4内还包括一个或者多个空气孔3，空气孔3设置于多模纤芯1和至少一个单模纤芯2之间，用于将多模纤芯1和每个单模纤芯2分隔开，以降低多模纤芯1和单模纤芯2之间的能量串扰。
[0044]具体的，包层4一般采用纯石英材料制备得到。
[0045]作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于分布式传感系统的多芯微结构光纤，其特征在于，包括：一多模纤芯，设置于光纤的中心位置处；至少一个单模纤芯，设置与所述光纤的非中心位置处；空气孔，所述多模纤芯和至少一个所述单模纤芯被所述空气孔分隔开；包层，所述包层包覆于所述多模纤芯、至少一个所述单模纤芯以及所述空气孔的外围。2.根据权利要求1所述的一种用于分布式传感系统的多芯微结构光纤，其特征在于，所述单模纤芯为一个以上时，所述单模纤芯与所述多模纤芯呈正三角分布，且相邻的两个所述单模纤芯被所述空气孔分隔开。3.根据权利要求1所述的一种用于分布式传感系统的多芯微结构光纤，其特征在于，所述单模纤芯的纤芯直径范围为3～15μm，数值孔径为0.1～0.18。4.根据权利要求1所述的一种用于分布式传感系统的多芯微结构光纤，其特征在于，所述多模纤芯的纤芯直径范围为25～80μm，数值孔径为0.15～0.3。5.根据权利要求1所述的一种用于分布式传感系统的多芯微结构光纤，其特征在于，所述空气孔与所述单...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑羽，殷若琛，段银鹿，江昕，付晓松，邹琪琳，
申请(专利权)人：艾菲博宁波光电科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：