[发明专利]一种W型折射率分布的塑料光纤

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤，特别是涉及一种W型折射率分布的塑料光纤。

背景技术

光纤周界传感监测系统是一种新兴的安防系统，其具有抗电磁干扰，监测距离长等多种优点，在目前的光纤周界传感监测系统采用光纤干涉方法的比例较大，其具有漏报率低、精度高的特点，但其定位能力差和误报率较高，严重影响了其推广应用。光纤微弯传感装置相对于光纤干涉具有成本低、可定位、误报率低的优点，但其与周界中的围墙或栏杆结合困难，实际应用非常有限，主要问题是现有的微弯传感装置仍以采用普通的通信光纤为主，普通的通信光纤在结构设计上采用的是尽可能的降低微弯损耗的结构，而这与光纤微弯传感装置需要灵敏的感测微弯是互相矛盾的。

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W型折射率分布的塑料光纤。该W型折射率分布的塑料光纤通过将光纤径向的折射率分布设置为W形，从而构成两个光信号传输通道，在该光纤上出现微弯、弯曲、变形或温度变化等情况时，通过检测两个光信号通道之间光信号的变化，可以达到分布式监测的目的。该光纤具有使用方便、成本低，具有较好的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种W型折射率分布的塑料光纤，其特征在于：从中心到边沿径向分布的、依次包括纤芯、包层一、包层二和包层三，所述的纤芯的折射率大于包层一的折射率，包层二的折射率大于包层一和包层三的折射率，在包层三外侧是保护层；且所述的包层二和包层三是由高分子材料构成。

上述的一种W型折射率分布的塑料光纤，其特征在于：所述的纤芯是掺杂有锗、硼元素的石英玻璃，所述的包层一是掺杂有氟元素的石英玻璃。

上述的一种W型折射率分布的塑料光纤，其特征在于，所述的包层一是高分子材料构成。

上述的一种W型折射率分布的塑料光纤，其特征在于，所述的纤芯是高分子材料构成。

上述的一种W型折射率分布的塑料光纤，其特征在于，所述的高分子材料是有机玻璃、氟塑料。

上述的一种W型折射率分布的塑料光纤，其特征在于，所述的包层一内掺杂有荧光材料。

上述的一种W型折射率分布的塑料光纤，其特征在于，所述的荧光材料是香豆素、或若丹明类或稀土金属络合物材料。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、在本发明的W型光纤端面注入光信号，则纤芯、包层一、包层二和包层三内均有光信号，但经过较短的传输距离，包层一中的光信号部分耦合进入纤芯，部分耦合进入包层二，而包层三中的光信号部分耦合进入包层二，部分进入光纤的保护层耗散掉，所以纤芯和包层二内的光信号会长距离的传输，且纤芯和包层二内的光信号会保持相对稳定，当W型光纤一处出现变化，如弯曲或微弯时，导致纤芯和包层二内的光信号重新分配，通过在W型光纤端部安置检测设备就可以监测到该变化，可以进一步的通过变化的光信号与时间的关系计算出出现弯曲或微弯的位置，达到分布式监测的目的。

2、在包层一内若添加有荧光材料，且只在纤芯或包层二的之一内注入光信号，在光纤另一端监测未注入光信号的光通道，若有荧光信号出现，则说明光纤上有变化，如弯曲或微弯等情况，通过在W型折射率分布的塑料光纤端部安置检测设备就可以监测到该变化。

3、W型折射率分布的塑料光纤相对于W型折射率分布的全石英玻璃基的光纤具有加工制造方便，成本低等优点，适于短距离的应用。

4、由于高分子材料具有较高的线热膨胀系数，所以当温度变化时，作为主要的光信号的传输通道的纤芯和包层二之间的距离变化较全石英玻璃的变化要大一至两个数量级，则对其中光信号的传输和重新分配具有较大的影响；基于同样的原理，塑料光纤的密度也会有较大的变化，这为其应用于温度传感具有较大的优势。

5、塑料光纤具有较大的拉伸长度，这为其作为应变传感装置提供了基础。

综上所述，本发明的光纤结构简单、成本低、用途广，可用于实现分布式或准分布式监测传感的目的，具有较好的市场前景。

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为本发明光纤的横截面的结构示意图。

图2为本发明光纤径向的折射率分布的结构示意图。

附图标记说明：

1-纤芯；      2-包层一；    3-包层二；

4-包层三；    5-保护层。

具体实施方式