[发明专利]保偏光纤以及使用了该保偏光纤的光纤传感器

说明书

技术领域

本发明涉及能够在大致-60～+300℃的温度环境下使用的保偏光纤以及使用了该保偏光纤的光纤传感器。

本申请主张于2010年8月18日在日本国提出申请的日本特愿2010-183215号的优先权，在此援引上述优先权文件的内容。

背景技术

作为使用光纤来测量应变或温度的传感技术的课题，可以举出如下的情况：当在测量对象物中同时产生应变和温度变化时，难以将应变和温度变化的各自的影响分离来进行测量。对于该课题，在专利文献1～3和非专利文献1中，公开了使用保偏(Polarization Maintaining、PM，偏振保持)光纤同时测量应变和温度的传感器及其方法。

专利文献1：日本专利第3819119号公报

专利文献2：日本专利第4420982号公报

专利文献3：日本专利第4474494号公报

非专利文献1：大道浩児、寺田佳弘、和田大地、村山英晶、井川寬隆、“偏波保持フアイバを用いたひずみ·温度同時計測センサ”、信学技報、2009年8月、第109卷、第175号、OPE2009-97、pp.117-122

在专利文献1～3和非专利文献1中，示出了作为能够测量的温度，其上限为+120℃左右(距离室温的温度变化为大约100℃)的情况(参照专利文献1的图4、专利文献2的0071～0072段、专利文献3的0095～0096段、非专利文献1的「4.2ひずみと温度の同時計測」)。这是因为，在传感部中使用的保偏光纤由UV(紫外线)固化型丙烯酸酯被覆，该被覆层的耐热温度为+120℃左右的缘故。

然而，现在要求一种即便是在上述温度以外的环境下也能够同时对应变和温度的变化进行测量的光纤传感器。具体而言，在以油井为代表的高温环境(例如+150℃～+300℃)、或者是以飞机为代表的温度变动大的环境(例如-60℃～+120℃)中，要求存在上述的光纤传感器。在这些应用领域中，如前面所述，由于被覆层的耐热温度的原因，难以应用以往的光纤传感器。

发明内容

本发明就是鉴于上述情形而完成的，本发明的目的在于提供一种能够在大约-60℃～+300℃的温度环境下使用的保偏光纤以及使用了该光纤的能够同时测量应变和温度的光纤传感器。

为了解决上述课题，本发明的第一方式的保偏光纤具有：纤芯，该纤芯由掺杂有锗的石英玻璃形成；应力赋予部，该应力赋予部由掺杂有硼的石英玻璃形成；包层，该包层由纯石英玻璃形成；以及由聚酰亚胺形成的被覆层，该被覆层被设置在上述包层的外周，其膜厚为10μm以下。

在本发明的第一方式的保偏光纤中，优选在波长1550nm、温度+22℃时模式双折射率在5×10^-4以上。

为了解决上述课题，本发明的第二方式的光纤传感器具有传感部，该传感部包括上述的保偏光纤，该光纤传感器能够在-60℃以上+300℃以下的环境中同时测量应变和温度。

在本发明的第二方式的光纤传感器中，优选在所述传感部形成有光纤布拉格光栅。

在本发明第二方式的光纤传感器中，上述传感部被固定于作为测量对象物的构造物，能够同时测量在上述构造物产生的应变和温度。

发明效果

根据上述第一方式的保偏光纤，被覆层的耐热性优异，并且，通过使其膜厚达到10μm以下，能够抑制由于微弯曲的影响导致的传输损耗增大和偏振串扰劣化的问题，能够在大约-60℃～+300℃的温度环境下使用。

根据上述第二方式的光纤传感器，能够在大约-60℃～+300℃的温度环境下同时测量应变和温度。

附图说明

图1是示出本发明的保偏光纤的一例的剖面图。

图2是示出本发明的保偏光纤中的形成有FBG的传感部的一例的立体图。

图3A是示出PANDA光纤的截面构造的一例的剖面图。

图3B是示出PANDA光纤的沿着x轴(慢轴)的折射率分布的一例的曲线。

图4A是示出实施例1的保偏光纤的损耗波长特性的一例的曲线。

图4B是示出实施例1的保偏光纤的传输损耗的温度依赖性的曲线。

图5是示出实施例1和比较例1的保偏光纤的弯曲直径与弯曲损耗的关系的曲线。

图6是示出实施例1和比较例1的保偏光纤的弯曲直径和偏振串扰(crosstalk)之间的关系的曲线。

图7是示出实施例1的保偏光纤在高温区域中的偏振串扰的温度特性的曲线。