[发明专利]带温度和应变监测的大芯径能量光纤及其制作方法

权利要求书

1.一种带温度和应变监测的大芯径能量光纤，包括大芯径能量光纤和传感光纤，其特征在于所述的大芯径能量光纤包括裸光纤和包覆裸光纤外周面的耐高温涂层，且大芯径能量光纤的前端留有一段无耐高温涂层的裸光纤，所述的传感光纤的前端设置有至少2个相间隔的FBG光栅，其中第一FBG光栅在前，第二FBG光栅在后，所述的第一FBG光栅和第二FBG光栅紧贴在大芯径能量光纤前端裸光纤的外周面上，且第二FBG光栅包覆在大芯径能量光纤的耐高温涂层中；所述的传感光纤在第二FBG光栅后间隔设置第三FBG光栅，所述的第三FBG光栅紧贴在大芯径能量光纤的耐高温涂层的外周面上；所述的大芯径能量光纤的耐高温涂层外包覆有紧套外护层，紧套外护层的前端延伸至第二FBG光栅和第三FBG光栅之间，并包覆第三FBG光栅。

2.按权利要求1所述的带温度和应变监测的大芯径能量光纤，其特征在于所述的传感光纤沿与大芯径能量光纤轴线的大致平行方向相配置，传感光纤的尾纤穿出大芯径能量光纤的紧套外护层。

3.按权利要求1所述的带温度和应变监测的大芯径能量光纤，其特征在于所述的传感光纤为单模光纤，各个FBG光栅的波长各不相同，工作窗口为1310nm波段和/或1550nm波段。

4.按权利要求1所述的带温度和应变监测的大芯径能量光纤，其特征在于所述的大芯径能量光纤包括芯层和包层，所述的芯层为纯硅玻璃层或者掺氟玻璃层，芯层的直径D1为400μm~620μm，芯层的相对折射率差Δ1为-0.2%~0%，所述的包层分为内包层和外包层，紧密环绕芯层的为内包层，内包层为掺氟玻璃层，内包层的直径D2为440μm~700μm，内包层的相对折射率差Δ2为-1.9%~-0.9%，外包层为纯硅玻璃层或者掺氟玻璃层，外包层的直径D3为500μm~760μm，外包层的相对折射率差Δ3为-0.5%~0%。

5.按权利要求2所述的带温度和应变监测的大芯径能量光纤，其特征在于所述的大芯径能量光纤的前端安设有连接器，用以与激光器相连。

6.按权利要求5所述的带温度和应变监测的大芯径能量光纤，其特征在于所述的连接器包括光纤固定尾柄、与光纤固定尾柄前端孔腔相套接的光纤插芯和限位卡环，所述的光纤固定尾柄为轴套状，中部通孔与大芯径能量光纤的紧套外护层段相配接，中部通孔的一侧沿轴向开设有容纤槽，光纤固定尾柄的前端设有端头，端头的前端面上设置有定位键，端头中设置孔腔与光纤插芯的后端相套接，所述的光纤插芯为套状，前后依次设置3个同轴心的通孔，后端通孔与大芯径能量光纤的耐高温涂层段相配置，中间通孔中一侧开设有纤槽，用于安设传感光纤的第一FBG光栅段，前端通孔中安设有限位卡环，限位卡环中间穿引大芯径能量光纤前端的裸光纤，并将大芯径能量光纤前端定位。

7.按权利要求6所述的带温度和应变监测的大芯径能量光纤，其特征在于所述的光纤固定尾柄由金属、陶瓷、玻璃或耐高温塑料制成，在光纤固定尾柄上设置冷却水循环部件。

8.一种带温度和应变监测的大芯径能量光纤的制作方法，包括大芯径能量光纤和传感光纤，其特征在于大芯径能量光纤前端的耐高温涂层和紧套外护层被剥离形成裸光纤，所述的传感光纤的前端设置有3个轴向相间隔的FBG光栅，第一、第二、第三FBG光栅前后依次排序，所述裸光纤长度比第一FBG光栅和第二FBG光栅总长度长5~10mm；在裸光纤后面的连接部分剥离紧套外护层，保留耐高温涂层；将第一FBG光栅、第二FBG光栅紧贴在裸光纤外周面，利用涂覆机将第二光纤FBG光栅与其所贴局部裸光纤一同涂上新的耐高温涂层，新旧耐高温涂层间无间隙；将第三FBG光栅紧贴在带有耐高温涂层的光纤外周面，利用涂覆机将第三FBG光栅与其所贴局部带涂层光纤一同涂上紧套外护层材料，或者直接使用热缩套管将第三FBG光栅和带涂层光纤一同封装，或者使用耐高温胶水将第三FBG光栅和带涂层光纤粘结在一起，传感光纤的尾纤穿引出大芯径能量光纤的外护层松弛放置。

9.按权利要求8所述的带温度和应变监测的大芯径能量光纤的制作方法，其特征在于在大芯径能量光纤的前端安设有连接器，所述的连接器包括光纤固定尾柄、与光纤固定尾柄前端孔腔相套接的光纤插芯和限位卡环；所述的大芯径能量光纤前端端面利用激光切割抛光处理，依次将光纤固定尾柄和光纤插芯套在被处理的大芯径能量光纤前端，光纤固定尾柄和光纤插芯的中部通孔的一侧沿轴向分别开设有容纤槽和纤槽，容纤槽和纤槽周向处于同一方位，传感光纤的第一FBG光栅段安设在光纤插芯的纤槽中，传感光纤的尾纤通过光纤固定尾柄的容纤槽引出；限位卡环安设在光纤插芯的前端通孔中，限位卡环中间穿引出大芯径能量光纤前端的裸光纤，并将大芯径能量光纤前端定位，保证同心度，防止前端裸光纤使用过程中晃动偏移中心点；光纤固定尾柄通过粘结或者机械夹持将大芯径能量光纤固定。