CN102540341A - 光纤型光反射装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤型光反射装置，包括第一段光纤、第二段光纤和第三段光纤，且第一段光纤的一端与第二段光纤的一端连接，所述第二段光纤的另一端与第三段光纤的一端连接，所述第一段光纤和第三段光纤的纤芯芯径或光纤纤芯折射率均同时大于或小于第二段光纤纤芯的芯径或纤芯的折射率。还公开了一种光纤型光反射装置的制作方法，包括以下步骤：准备三段光纤；去光纤涂覆；光纤熔接；检测确认；添加保护套。本发明所述的光反射装置具有与光纤耦合方便，成本低、体积小、温度、振动等环境影响小，且其制作方法简单、易于大批量生产。

Description

光纤型光反射装置及其制作方法

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，特别涉及一种光纤型光反射装置及其制作方法。

背景技术

光纤传感技术是随着光纤通信的发展而逐渐形成的一门新兴技术。由于它是一种光学的传感器，具有灵敏度高、抗电磁干扰、易于构建复用和分布式测量系统等诸多优点，受到广泛关注。

光纤传感器的调制方式主要有四类：光强度调制型、光相位调制型、光波长调制型和光偏振态调制型。其中光强度调制型相对于其他光纤传感器，其优势在于结构简单、工作可靠、成本较低。但光强度调制型传感器受环境影响较大，主要包括温度、振动、光纤弯曲、应变等因素均对传感器有影响，必须采取措施消除。一种有效的方法是双光反射装置法，见图4，在强度调制型光纤传感器的前后分别安置有光反射器一413和光反射器二414，光源410发出的脉冲光经过1×2光耦合器412中2口中的一个注入安置有强度调制型光纤传感器416的光纤415，光反射器一413和光反射器二414的后向反射光再经过1×2光耦合器412进入探测器411。在反射器的光反射率保持不变情况下，探测器411探测到的前后两个反射装置的反射光功率之差就反应了强度调制型光纤传感器416的损耗，而光源410、探测器411、光纤415链路、1×2光耦合器412等部件的变化因素的影响被消除了，不会影响测量结果。

现有的光反射器主要有光反射镜和光纤光栅两种，前者若是非光纤型的反射镜，其主要问题是与光纤耦合困难，成本高；若是光纤型的，目前的方法是将光纤端面处理后镀反射膜，加工也是比较困难的，成本较高；光纤光栅型反射器主要问题是其具有应力和温度敏感性，会引入新的误差，并且光纤光栅的反射波长带较窄，使作为光源的激光器的选择范围受到限制。并且现有的光反射装置以高反射率装置为主，但在光纤传感领域中，经常需要对多个区域或多个点进行准分布式的检测时，只能选用低反射率的光反射装置，如反射率低于1％的光反射装置，这样使光信号在光纤中传输的更远，并可以接受到多个光反射装置的反射光信号，达到准分布测试的目的。而现有的光反射装置均不能满足这样的要求。所以需要一种制作方便、成本低、温度等性能好的光纤型光反射装置。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种光纤型光反射装置及其制作方法。本发明所述的光反射装置具有与光纤耦合方便，成本低、体积小、温度、振动等环境影响小，且其制作方法简单、易于大批量生产。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：光纤型光反射装置，其特征在于：包括第一段光纤、第二段光纤和第三段光纤，且第一段光纤的一端与第二段光纤的一端连接，所述第二段光纤的另一端与第三段光纤的一端连接，所述第一段光纤和第三段光纤的纤芯芯径或光纤纤芯折射率均同时大于或小于第二段光纤纤芯的芯径或纤芯的折射率。

上述的光纤型光反射装置，所述的第一段光纤和第三段光纤的纤芯芯径或光纤纤芯折射率相同。

上述的光纤型光反射装置，所述第一段光纤、第二段光纤和第三段光纤中至少有一段是塑料光纤、光子晶体光纤、偏振模保持光纤、多模光纤、碳涂覆光纤或旋转光纤。

光纤型光反射装置的制作方法，包括以下步骤：

步骤一、准备三段光纤：准备三段光纤，其中两段光纤的纤芯芯径或纤芯折射率均大于或小于另一段光纤的纤芯芯径或纤芯折射率，后者作为第二段光纤，前者中的两段光纤分别作为第一段光纤和第三段光纤；

步骤二、去光纤涂覆：将第一段光纤和第三段光纤的一端去掉5至40毫米的涂覆层并用光纤切割刀经切割处理得到光纤端面，将第二段光纤两端去掉5至40毫米的涂覆层并用光纤切割刀经切割处理得到光纤端面；

步骤三、光纤熔接：将第一段光纤、第二段光纤和第三段光纤处理好的光纤端头依次两两用光纤熔接机熔融连接；

步骤四、检测确认：至少在第一段光纤或第三段光纤未熔接的一端接一测试装置，检测确认光的反射率和透过率；

步骤五、添加保护套：然后给光纤熔接点套装保护套，完成制作。

上述的光纤型光反射装置的制作方法，步骤一中，所述第一段光纤和第三段光纤的纤芯芯径或纤芯折射率是相同。

上述的光纤型光反射装置的制作方法，步骤五中，所述保护套为光纤热缩套管。

上述的光纤型光反射装置的制作方法，步骤五中，所述保护套为紫外光固化高分子涂覆层。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明所述的一种光纤型光反射装置操作方便且成本低；

2、可以根据需要选择第二段光纤的芯径或折射率与其他两段光纤的差异，就可以调整光反射率的大小，形成不同形态的光反射峰，满足多种实际需求；

3、本发明装置中通过三段光纤不同的芯径或纤芯折射率形成的光反射装置具有光反射率低、光反射率稳定、可靠、不易变化，在强度调整型光纤传感装置中具有良好的应用前景。

4、本发明所述的光纤型光反射装置具有与光纤有良好的耦合性，具有较低的使用成本。

5、本发明所述的光纤型光反射装置具有稳定的低反射率，非常适合于分布式或准分布式的光纤传感装置中应用。

综上所述，本发明方法操作方便、成本低、并利用不同芯径或纤芯折射率的光纤，使用普通的光纤熔接机就可以大批量、高质量、低成本的生产我们事先确定的、规定的反射率值的光纤型光反射装置，使本发明的装置和方法具有良好的推广前景。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明制作光纤型光反射装置的流程图。

图3是一种典型的用光时域反射计(OTDR)进行测试的曲线。

附图标记说明：

20-纤芯；          21-光纤包层；      22-涂覆层；

23-第一段光纤；    24-第二段光纤；    25-第三段光纤；

26-正光反射峰；    27-负光反射峰。

具体实施方式

如图1所示的一种光纤型光反射装置，包括第一段光纤23、第二段光纤24和第三段光纤25，所述第一段光纤23、第二段光纤24和第三段光纤25均有纤芯20、光纤包层21和涂覆层22组成，且第一段光纤23的一端与第二段光纤24的一端连接，所述第二段光纤24的另一端与第三段光纤25的一端连接，所述第一段光纤23和第三段光纤25的纤芯20芯径或光纤纤芯20折射率均同时大于或小于第二段光纤24纤芯20的芯径或纤芯20的折射率。所述的第一段光纤23和第三段光纤25的纤芯20芯径或光纤纤芯20折射率相同。所述第一段光纤23、第二段光纤24和第三段光纤25中至少有一段是塑料光纤、光子晶体光纤、偏振模保持光纤、多模光纤、碳涂覆光纤或旋转光纤。

如图2所示的光纤型光反射装置的制作方法，包括以下步骤：

步骤一、准备三段光纤：准备三段光纤，其中两段光纤的纤芯芯径或纤芯折射率均同时大于或小于另一段光纤的纤芯芯径或纤芯折射率，后者作为第二段光纤24，前者中的两段光纤分别作为第一段光纤23和第三段光纤25；

步骤二、去光纤涂覆：将第一段光纤23和第三段光纤25的一端去掉5至40毫米的涂覆层并用光纤切割刀经切割处理得到光纤端面，将第二段光纤24两端去掉5至40毫米的涂覆层并用光纤切割刀经切割处理得到光纤端面；

步骤三、光纤熔接：将第一段光纤23、第二段光纤24和第三段光纤25处理好的光纤端头依次两两用光纤熔接机熔融连接；

步骤四、检测确认：至少在第一段光纤23或第三段光纤25未熔接的一端接一测试装置，检测确认光的反射率和透过率；

步骤五、添加保护套：然后给光纤熔接点套装保护套，完成制作。

优选的，步骤一中，所述第一段光纤23和第三段光纤25的纤芯芯径或纤芯折射率是相同。

优选的，步骤五中，所述保护套为光纤热缩套管。

优选的，步骤五中，所述保护套为紫外光固化高分子涂覆层。

图3是一种典型的用光时域反射计(OTDR)进行测试的曲线，其中正光反射峰26和负光反射峰27均是由三段光纤熔接构成的，正光反射峰26的出现是由于构成该反射装置的第一段光纤23和第三段光纤25的纤芯芯径或光纤纤芯折射率均同时大于第二段光纤24纤芯的芯径或纤芯的折射率造成的；反之，当第一段光纤23和第三段光纤25的纤芯芯径或光纤纤芯折射率同时小于第二段光纤24纤芯的芯径或纤芯的折射率就出现负光反射峰27。两者光反射峰均可应用于实际的光纤传感装置中。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.光纤型光反射装置，其特征在于：包括第一段光纤(23)、第二段光纤(24)和第三段光纤(25)，且第一段光纤(23)的一端与第二段光纤(24)的一端连接，所述第二段光纤(24)的另一端与第三段光纤(25)的一端连接，所述第一段光纤(23)和第三段光纤(25)的纤芯(20)芯径或光纤纤芯(20)折射率均同时大于或小于第二段光纤(24)纤芯(20)的芯径或纤芯(20)的折射率。

2.根据权利要求1所述的光纤型光反射装置，其特征在于：所述的第一段光纤(23)和第三段光纤(25)的纤芯(20)芯径或光纤纤芯(20)折射率相同。

3.根据权利要求1所述的光纤型光反射装置，其特征在于：所述第一段光纤(23)、第二段光纤(24)和第三段光纤(25)中至少有一段是塑料光纤、光子晶体光纤、偏振模保持光纤、多模光纤、碳涂覆光纤或旋转光纤。

4.制作如权利要求1所述光纤型光反射装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、准备三段光纤：准备三段光纤，其中两段光纤的纤芯芯径或纤芯折射率均同时大于或小于另一段光纤的纤芯芯径或纤芯折射率，后者作为第二段光纤(24)，前者中的两段光纤分别作为第一段光纤(23)和第三段光纤(25)；

步骤二、去光纤涂覆：将第一段光纤(23)和第三段光纤(25)的一端去掉5至40毫米的涂覆层并用光纤切割刀经切割处理得到光纤端面，将第二段光纤(24)两端去掉5至40毫米的涂覆层并用光纤切割刀经切割处理得到光纤端面；

步骤三、光纤熔接：将第一段光纤(23)、第二段光纤(24)和第三段光纤(25)处理好的光纤端头的第一段光纤(23)和第二段光纤(24)、第二段光纤(24)和第三段光纤(25)两两用光纤熔接机熔融连接；

步骤四、检测确认：至少在第一段光纤(23)或第三段光纤(25)未熔接的一端接一测试装置，检测确认光的反射率和透过率；

步骤五、添加保护套：然后给光纤熔接点套装保护套，完成制作。

5.根据权利要求4所述的光纤型光反射装置的制作方法，其特征在于：步骤一中，所述第一段光纤(23)和第三段光纤(25)的纤芯芯径或纤芯折射率是相同。

6.根据权利要求4所述的光纤型光反射装置的制作方法，其特征在于：步骤五中，所述保护套为光纤热缩套管。

7.根据权利要求4所述的光纤型光反射装置的制作方法，其特征在于：步骤五中，所述保护套为紫外光固化高分子涂覆层。

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