CN113847998A - 一种具较大带宽的分布式温度传感光纤 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具较大带宽的分布式温度传感光纤，包括有芯层和包层，所述的芯层折射率剖面呈现抛物线型分布，其特征在于所述的芯层折射率分布指数α为1.84～1.89，芯层半径R1为30～32.5μm，最大相对折射率差Δ1max为2.00～2.15％，所述的包层由内向外分为内包层和外包层，所述的内包层单边厚度W2为0.2～2.0μm，相对折射率差Δ2为‑0.1～‑0.01％，所述的外包层半径R3为62～63μm，外包层为纯二氧化硅玻璃层。本发明不仅工作波段的带宽得到优化，而且光纤衰减一致性也得到有效降低和优化，解决了分布式测温系统的光纤测温空间分辨率不足的技术问题，从而提高了分布式测温系统的光纤测温空间分辨率和温度探测能力。

Description

一种具较大带宽的分布式温度传感光纤
技术领域
本发明涉及一种用于分布式测温系统的具较大带宽的分布式温度传感光纤，属于光电传感技术领域。
背景技术
分布式光纤测温系统是将拉曼散射原理和光时域反射技术集合，通过采集光纤中携带温度信息的向后自发拉曼散射中的反斯托克斯光作为信号通道，同时采集斯托克斯光作为对比通道，径光电转换及模数转换后通过数据处理还原出沿光纤的温度场分布。分布式传感系统中关键参数包括温度分辨率，空间分辨率，测温长度，单次测量时间等。
传感光纤是分布式光纤测温系统的关键部件，通常选用的光纤为通信光纤，例如GI62.5多模光纤(OM1)、GI50多模光纤(OM2，OM3)、或色散补偿光纤(DCF)。这些光纤用在上述分布式光纤测温系统中存在的问题是：GI50光纤数值孔径较小，向后发射拉曼散射光的能力不强；DCF光纤SRS功率阀值低；GI62.5光纤的在工作波段的带宽较小，衰减一致性较大，空间分辨率不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种具较大带宽的分布式温度传感光纤，它不仅能提高传感光纤的工作波段带宽优化，而且能使传感光纤衰减一致性得到优化，从而提高分布式测温系统的光纤测温空间分辨率。
本发明为解决上述技术问题所提出的技术方案为：包括有芯层和包层，所述的芯层折射率剖面呈现抛物线型分布，其特征在于所述的芯层折射率分布指数α为1.84～1.89，芯层半径R1为30～32.5μm，最大相对折射率差(相对纯二氧化硅折射率1.457为基准)Δ1max为2.00～2.15％，所述的包层由内向外分为内包层和外包层，所述的内包层单边厚度W2为0.2～2.0μm，相对折射率差Δ2为-0.1～-0.01％，所述的外包层半径R3为62～63μm，外包层为纯二氧化硅玻璃层。
按上述方案，所述的内包层单边厚度W2为0.8～1.5μm，相对折射率差Δ2为-0.05～-0.01％。
按上述方案，所述的芯层为锗氟共掺的二氧化硅玻璃层，其中F掺杂对相对折射率差的贡献量约为-0.1～-0.01％。
按上述方案，所述的内包层为氟掺杂的二氧化硅玻璃层。
按上述方案，所述光纤的数值孔径为0.260～0.290。
按上述方案，所述光纤在1550nm工作波段，(光源测试下)带宽达到800MHz*km或800MHz*km以上。
按上述方案，所述光纤在1550nm波段的衰减小于或等于0.4dB/km。
按上述方案，所述光纤在1300nm波段的衰减小于或等于0.6dB/km，衰减一致性小于或等于0.04dB/km。
按上述方案，所述的外包层外包覆树脂涂覆层，树脂涂覆层的外径为238～252μm。
本发明的有益效果在于：1、通过合理设置芯层和内包层波导结构，使得光纤在工作波段1550nm的带宽得到有效提高，明显优于现有GI62.5光纤的带宽；2、不仅工作波段的带宽得到优化，而且光纤衰减一致性也得到有效降低和优化，解决了分布式测温系统的光纤测温空间分辨率不足的技术问题，从而提高了分布式测温系统的光纤测温空间分辨率和温度探测能力。
附图说明
图1是本发明一个实施例的截面结构示意图。
图2是本发明一个实施例的折射率剖面分布图。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明进行作进一步详细说明。
本发明的实施例如图1、2所示，为一种传感GI62.5DTS光纤，包括有芯层1、内包层2、外包层3和树脂涂覆层4；所述的芯层折射率剖面呈现抛物线型分布，芯层折射率分布指数为α，芯层半径为R1，最大相对折射率差(相对纯二氧化硅折射率1.457为基准)为Δ1max，所述的包层由内向外分为内包层和外包层，所述的内包层单边厚度为W2，相对折射率差为Δ2，所述的外包层半径为R3，外包层为纯二氧化硅玻璃层。具体实施例及对比例的参数如表1所示。
表1
Figure BDA0003273431090000021
Figure BDA0003273431090000031
对比例为普通GI62.5光纤参数表，从表中可以看出实施例本发明GI62.5DTS光纤在1300nm的衰减一致性明显小于对比例GI62.5光纤，且实施例光纤在1550nm的带宽也明显大于对比例GI62.5光纤。
将实施例1、2、3、4和5的GI62.5DTS光纤及对比例的GI62.5光纤接入DTS主机，其温度空间分辨率见表2。
表2
Figure BDA0003273431090000032
本发明实施例1、2、3、4及5的GI62.5DTS光纤在1300nm的衰减一致性明显小于对比例GI62.5光纤，且实施例光纤在1550nm的带宽也明显大于对比例GI62.5光纤，明显提高了光纤的空间分辨率，满足DTS主机要求。本发明的GI62.5DTS传感光纤具有良好的衰减一致性及较高的1550nm的带宽，明显提高了空间分辨率，解决了DTS测温系统空间分辨率不足的技术问题。

Claims (9)

1.一种具较大带宽的分布式温度传感光纤，包括有芯层和包层，所述的芯层折射率剖面呈现抛物线型分布，其特征在于所述的芯层折射率分布指数α为1.84～1.89，芯层半径R1为30～32.5μm，最大相对折射率差Δ1max为2.00～2.15％，所述的包层由内向外分为内包层和外包层，所述的内包层单边厚度W2为0.2～2.0μm，相对折射率差Δ2为-0.1～-0.01％，所述的外包层半径R3为62～63μm，外包层为纯二氧化硅玻璃层。
2.按权利要求1所述的分布式温度传感光纤，其特征在于所述的内包层单边厚度W2为0.8～1.5μm，相对折射率差Δ2为-0.05～-0.01％。
3.按权利要求1或2所述的分布式温度传感光纤，其特征在于所述的芯层为锗氟共掺的二氧化硅玻璃层，其中F掺杂对相对折射率差的贡献量约为-0.1～-0.01％。
4.按权利要求1或2所述的分布式温度传感光纤，其特征在于所述的内包层为氟掺杂的二氧化硅玻璃层。
5.按权利要求1或2所述的分布式温度传感光纤，其特征在于所述光纤的数值孔径为0.260～0.290。
6.按权利要求1或2所述的分布式温度传感光纤，其特征在于所述光纤在1550nm工作波段，带宽达到800MHz*km或800MHz*km以上。
7.按权利要求1或2所述的分布式温度传感光纤，其特征在于所述光纤在1550nm波段的衰减小于或等于0.4dB/km。
8.按权利要求1或2所述的分布式温度传感光纤，其特征在于所述光纤在1300nm波段的衰减小于或等于0.6dB/km，衰减一致性小于或等于0.07dB/km。
9.按权利要求1或2所述的分布式温度传感光纤，其特征在于所述的外包层外包覆树脂涂覆层，树脂涂覆层的外径为238～252μm。
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