[发明专利]偏振保持光纤包装

说明书

技术领域

本发明涉及一种改善的光纤，特别是涉及具有提供改善的应力隔离的 包覆保护覆盖结构的光纤。本发明涉及制造具有改善的应力隔离的纤维的 方法。

背景技术

光纤，尤其是偏振保持(PM)光纤的性能由比如应力的外力影响。除 了其他因素之外，施加的应力影响所述光纤的导光和偏振特征。这在低温 (低于约-20℃)时尤其明显。施加在(玻璃)纤维内的应力和力引起所 述玻璃的折射率的变化并由此影响所述光纤的模态和偏振行为。

近年来，使用和部署传感器以监测例如油气装备和设备的情况越来越 多。此外，现在越来越多的光纤陀螺仪(FOG)包替代应用中已有的环形 激光陀螺仪(RLG)技术。这个行业和消费者需要更高的准度和精度的现 状越来越多地强调FOG传感器线圈中使用的偏振保持(PM)光纤的基础 性能。现在是通过增加传感器内的光学路径长度来增加精度，因为这增加 了旋转产生的移相(已知为Sagnac效应)。然而，随之产生的光线长度的 增加使得FOG承受更多的微弯和应力，因为FOG的线圈包内更大数量的 过卷(overwind)。所述应力和绕圈不可避免地降低了光纤的偏振保持性 能，因为外部施加的应力抵消了固有应力，所有“应力双折射”(stress birefringment)通过固有应力起作用。当考虑其他市场趋势(例如对更小、 更紧凑的传感器同时需要在低于约-40℃的温度运行的需求)时，光纤 性能受到更大的挑战。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供了一种偏振保持光纤包装，其包括：

芯部，其具有芯部直径；

第一保护覆盖层，其环绕所述芯部，所述第一保护覆盖层具有第一保 护覆盖内直径、第一保护覆盖外直径和所述第一保护覆盖内直径与所述第 一保护覆盖外直径之间的第一保护覆盖厚度；

第二保护覆盖层，其环绕所述第一保护覆盖层，所述第二保护覆盖层 具有第二保护覆盖内直径和第二保护覆盖外直径；

所述第一保护覆盖层包括具有第一硬度的材料并且所述第二保护覆盖 层包括具有第二硬度的材料；

其中所述第一保护覆盖层的厚度在所述芯部直径的6％至33％之间并 且由此所述光芯部呈现在应变和应力敏感度上的减少。

降低光纤中的应力敏感度的传统的方法是对所述光纤使用覆盖层的组 合。包括围绕光纤的主覆盖和次覆盖的双层覆盖包装是大体上基于来自电 信行业的光纤生产和设计技术的设计，所述光纤包括玻璃芯部(光学引导 芯部)以及在一些情况中的玻璃包覆层。在此情况中，软的聚合物材料制 成的较厚的主覆盖层被更硬的次覆盖层环绕被认为是合理的并且到目前为 止传统的方法是所述软的主覆盖层必须足够厚以吸收任何的外部穿透并且 由此降低或防止应力传递至光纤和光纤的光学芯部。事实上，本发明的第 一个方面提出了使用比到目前为止常用的更薄的主层并且其提供对施加的 应力(比如，外力、光纤包装内或对光纤包装的冲击和弯折)显著增加的 阻抗。

在本发明中，光纤包装包括光纤并且可包括一个或多个环绕所述光纤 的覆盖。所述光纤具有细长的柱形，其包括中央光芯部，芯部直径为例如 3-8微米。比如光学包覆层的额外的光学材料可形成所述光纤的部分并且环 绕所述光芯部。环绕所述光纤的第一保护覆盖层具有细长的形状并且具有 等于所述第一保护覆盖层的内直径和外直径的差的厚度。同样地，第二保 护覆盖层包括中空的柱形管并且具有与所述第一保护覆盖层的外直径大致 相同的内直径和更大的外直径。所述第二保护覆盖层的外直径标志所述光 纤包装的外延。所述保护覆盖层的厚度是所要求保护的发展。

下文和随附权利要求中描述了本发明的特征。

在一实施例中，所述芯部包括如上所述的光芯部和一个或多个包覆层 并且在一实施例中所述第一硬度小于所述第二硬度，使得所述第一保护覆 盖层包括比第二保护覆盖层更软的材料。通过有限元建模能够更好地了解 并且测试结果支持所述光纤包装的结构和更软的第一保护层的好处。所述 建模考虑了与直接碰撞相邻的光纤包装(这可在使用或运输中发生)和弯 折情况下引起的应力相关的力。

在一实施例中，所述光纤包装包括硅玻璃芯部。在优选实施例中，所 述芯部的直径范围为50微米至130微米，在特定的实施例中，所述芯部的 直径为约80微米。这个尺寸范围特别适合光纤传感器和感应应用。