×
19.04.2019
219.017.2e6c

ВОЛОКОННЫЙ СВЕТОВОД С ПОВЫШЕННОЙ СТОЙКОСТЬЮ К ДИФФУЗИИ МОЛЕКУЛ ИЗ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к технологии создания волоконных световодов и может быть использовано в областях, где условия работы требуют защиты световода от диффузии примесей извне. Создаются продольные полости в стеклянной оболочке волокна с заполнением этих полостей газом, не влияющим на оптические потери в световоде. В качестве газа используется гелий или дейтерий. Диффузия газа из полостей световода наружу препятствует диффузии водорода из окружающей среды внутрь световода к его световедущей сердцевине. Полости при этом располагаются достаточно далеко от световедущей сердцевины световода, чтобы не мешать распространению света по сердцевине. Сердцевина световода может быть одномодовая или многомодовая, из нелегированного кварцевого стекла или из кварцевого стекла, легированного оксидами германия, фосфора, алюминия, бора. Полости могут заполняться газом не только через торец световода, но и сбоку через вскрытые полости в определенном месте световода. Технический результат - возможность работы в атмосфере, содержащей водород при повышенных температурах без дополнительных оптических потерь, связанных с водородом. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к технологии создания волоконных световодов и может быть использовано в областях, где условия работы требуют защиты световода от диффузии примесей извне. Например, чтобы повысить надежность и увеличить время жизни приборов на основе волоконных световодов, измеряющих температуру, давление и другие физические величины.

Известно, что волоконные световоды, работающие в окружающей среде с тяжелыми условиями, используемые для распределенных температурных датчиков в скважинах, иногда неприемлемо быстро теряют работоспособность из-за большого роста оптических потерь (затухание сигнала).

Этот эффект связан с влиянием водорода, диффундирующего при высоких температурах и давлении в световод и взаимодействующего с материалом световедущей сердцевины. Существует большое количество исследований, посвященных причинам, механизмам и возможным решениям этой проблемы, поскольку какое-либо использование световодов после воздействия водорода становится невозможным.

Необходимость защищать световод от диффузии водорода и, тем самым, сохранять его физические характеристики является проблемой, требующей решения.

Однако решение этой проблемы путем нанесения различных «герметичных» покрытий дает только временный эффект. Они лишь несколько замедляют деградацию световода.

Известно волокно на основе фотонного кристалла, выбранное в качестве прототипа (Патент RU № 2226705). Изобретение относится к оптоволоконной технике и может быть использовано в оптических усилителях, лазерах, спектральных фильтрах, газовых датчиках и телекоммуникационных сетях. Волокно содержит область с однородным низким показателем преломления, которая окружается оболочкой, которая является периодической структурой из областей с различными показателями преломления. Область с низким показателем преломления имеет наибольший размер, который больше, чем отдельный самый короткий период оболочки. Световое излучение удерживается в области с более низким показателем преломления за счет запрещенной энергетической зоны фотонного кристалла оболочки. Отношение областей оболочки с низким показателем преломления к областям с высоким показателем преломления по объему равно по меньшей мере 15%. Способ изготовления волокна включает формирование пакета стержней, который включает по меньшей мере один усеченный стержень, определяющий полость в пакетах, и протягивание пакета в волокно, имеющее удлиненную полость. При этом обеспечено увеличение передаваемой мощности. Таким образом, отличительной чертой вышеописанного световода на основе фотонного кристалла является наличие в нем полостей, расположенных по продольной оси, как в световедущей сердцевине, так и в отражающей стеклянной оболочке. Однако в волокне на основе фотонного кристалла отсутствует механизм защиты от диффузии водорода внутрь волокна, что приводит к существенным оптическим потерям в нем.

Предметом изобретения является волоконный световод, который может работать в атмосфере, содержащей водород, при повышенных температурах без дополнительных оптических потерь, связанных с водородом.

Решение поставленной задачи достигается путем создания продольных полостей в стеклянной оболочке волокна и заполнением полостей газом, не влияющим на оптические потери в световоде. При этом газ в полостях находится под давлением, превышающим парциальное давление водорода в окружающей среде.

На Фиг.1 изображен волоконный световод 100, световедущая сердцевина 110, отражающая стеклянная оболочка 120 и полости 130.

На Фиг.2 изображен волоконный световод 200 с несколькими рядами полостей, где световедущая сердцевина 210, отражающая стеклянная оболочка 220, первый ряд полостей 230, второй ряд полостей 240.

Изобретение описывает волоконный световод (оптическое волокно) с повышенной стойкостью к диффузии молекул из окружающей среды, который может работать в атмосфере, содержащей водород при повышенных температурах, не имея прироста оптических потерь, связанных с водородом. Этот эффект достигается созданием продольных полостей в стеклянной оболочке волокна и заполнением этих полостей газом, не влияющим на оптические потери в световоде. Диффузия газа из световода наружу препятствует диффузии водорода из окружающей среды внутрь световода к его световедущей сердцевине.

Сердцевина световода может быть одномодовая или многомодовая, из нелегированного кварцевого стекла или из кварцевого стекла, легированного оксидами германия, фосфора, алюминия, бора и т.п.

Кроме того, сердцевина световода может быть выполнена сплошной или микроструктурированной (дырчатой).

Защитное покрытие может состоять из полимерного покрытия, герметичного покрытия (например: метал, углерод, керамика) или комбинации герметичного и полимерного покрытий.

На Фиг.3. изображен волоконный световод 300 с полостями и защитным покрытием, где 310 - световедущая сердцевина; 320 - отражающая стеклянная оболочка; 330 - полости; 340 - защитное покрытие.

В качестве газа может использоваться гелий или дейтерий.

Полости могут заполняться газом не только через торец световода, но и сбоку через вскрытые полости в определенном месте световода. В этом случае концы световода могут быть сварены с обычным световодом и использоваться для ввода-вывода сигнала, как показано на Фиг.4.

Диаметры световода и полостей могут варьироваться и быть увеличены, чтобы получить лучшее соотношение между скоростью диффузии газа наружу и скоростью подачи газа по полостям на всю дину световода в случае большой длины световода.

Физическая сущность предложенного технического решения заключается в том, что диффузия газа из полостей через стеклянную оболочку наружу препятствует диффузии водорода из окружающей среды внутрь световода к его световедущей сердцевине. Полости при этом располагаются достаточно далеко от световедущей сердцевины световода, чтобы не мешать распространению света по сердцевине. Диффузия газа из световода наружу препятствует диффузии водорода из окружающей среды внутрь световода к его световедущей сердцевине. Таким образом, водород не диффундирует при высоких температурах и давлении в световод и не ухудшает оптических параметров световедущей сердцевины. Экспериментальные данные, представленные на Фиг.5, подтверждают преимущества заявленного технического решения при сравнении спектров оптических потерь в сплошных световодах и в градиентных световодах легированных оксидом германия после выдержки в атмосфере водорода при давлении 30 атм при температуре 300°С в течение 1 часа.

Таким образом, предлагаемое техническое решение является новым, не известно из современного уровня техники, промышленно применимо в волоконной оптике и дает положительный эффект при его применении.

1.Волоконныйсветоводсповышеннойстойкостьюкдиффузиимолекулизокружающейсреды,содержащийсветоведущуюсердцевину,стекляннуюоболочку,атакжезащитноепокрытие,нанесенноеповерхоболочки,отличающийсятем,чтовстекляннойоболочкеповсейдлинесветоводарасполагаютсяпродольныепараллельныеосисветоводаполости,заполненныегелиемилидейтериемподдавлением,превышающимпарциальноедавлениеводородавокружающейсреде,полостирасполагаютсянарасстоянииотсветоведущейсердцевинысветовода,невлияющемнараспространениесветапосердцевине.12.Волоконныйсветоводсповышеннойстойкостьюкдиффузиимолекулизокружающейсредыпоп.1,отличающийсятем,чтосветоведущаясердцевинавыполненаизнелегированногокварцевогостекла.23.Волоконныйсветоводсповышеннойстойкостьюкдиффузиимолекулизокружающейсредыпоп.1,отличающийсятем,чтосветоведущаясердцевинавыполненаизкварцевогостекла,легированногооксидамиодногоматериалаизгруппыгерманий,фосфор,алюминий,бор.34.Волоконныйсветоводсповышеннойстойкостьюкдиффузиимолекулизокружающейсредыпоп.1,отличающийсятем,чтосветоведущаясердцевинавыполненасплошнойилимикроструктурированной.45.Волоконныйсветоводсповышеннойстойкостьюкдиффузиимолекулизокружающейсредыпоп.1,отличающийсятем,чтосветоведущаясердцевинавыполненаодномодовойилимногомодовой.56.Волоконныйсветоводсповышеннойстойкостьюкдиффузиимолекулизокружающейсредыпоп.1,отличающийсятем,чтозащитноепокрытиесостоитизполимерногопокрытия.67.Волоконныйсветоводсповышеннойстойкостьюкдиффузиимолекулизокружающейсредыпоп.1,отличающийсятем,чтозащитноепокрытиесостоитизгерметичногопокрытия.78.Волоконныйсветоводсповышеннойстойкостьюкдиффузиимолекулизокружающейсредыпоп.7,отличающийсятем,чтогерметичноепокрытиесостоитизодногоизматериаловизгруппы:металл,углерод,керамика.89.Волоконныйсветоводсповышеннойстойкостьюкдиффузиимолекулизокружающейсредыпоп.1,отличающийсятем,чтозащитноепокрытиесостоитизкомбинациигерметичногоиполимерногопокрытий.910.Волоконныйсветоводсповышеннойстойкостьюкдиффузиимолекулизокружающейсреды,содержащийсветоведущуюсердцевину,стекляннуюоболочку,атакжезащитноепокрытие,нанесенноеповерхоболочки,отличающийсятем,чтовстекляннойоболочкеповсейдлинесветоводарасполагаютсяпродольныепараллельныеосисветоводаполости,заполненныегелиемилидейтериемподдавлением,превышающимпарциальноедавлениеводородавокружающейсреде,полостирасполагаютсянарасстоянииотсветоведущейсердцевинысветовода,невлияющемнараспространениесветапосердцевине,причемсбокувопределенномместесветоводавполостяхимеютсявскрытия,черезкоторыеэтиполостимогутзаполнятьсягазом.10
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 26.
20.06.2013
№216.012.4da0

Распределенная волоконно-оптическая система регистрации виброакустических сигналов

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться для регистрации вибраций, шумов и акустических сигналов. Система регистрации содержит волоконно-оптическую измерительную линию на одномодовом оптическом волокне с установленным френелевским или фарадеевским отражателем с одной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485454
Дата охранного документа: 20.06.2013
10.08.2013
№216.012.5e38

Многосердцевинный волоконный световод (варианты)

Изобретение относится к области оптической связи. Предусмотрен многосердцевинный волоконный световод, содержащий по меньшей мере две световедущие сердцевины, барьерную область, внутренние отражающие оболочки и внешнее защитное покрытие. Сердцевины выполнены из легированного кварцевого стекла с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489741
Дата охранного документа: 10.08.2013
27.08.2013
№216.012.651e

Волоконно-оптический термометр

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерения температуры в зонах с сильными электромагнитными помехами, в зонах повышенной взрыво-пожароопасности и в других условиях, где недопустимо применение стандартных электронных средств контроля температурного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491523
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.02.2014
№216.012.9f9c

Устройство измерения показателя преломления

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению, а именно к рефрактометрическим средствам измерения показателя преломления жидких и пастообразных веществ, порошков и т.п. веществ. Устройство измерения показателя преломления содержит по меньшей мере один щуп-зонд, соединенный с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506568
Дата охранного документа: 10.02.2014
10.10.2014
№216.012.fc77

Способ изготовления микроструктурированных волоконных световодов

Изобретение относится к оптоволоконной технике и может быть использовано в производстве микроструктурированных волоконных световодов, используемых в оптических усилителях, лазерах, спектральных фильтрах и телекоммуникационных сетях. Способ изготовления микроструктурированных волоконных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530477
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.01.2015
№216.013.17cf

Радиационно-стойкий волоконный световод, способ его изготовления и способ повышения радиационной стойкости волоконного световода (варианты)

Группа изобретений относится к области волоконных световодов, стойких к воздействию ядерного и/или ионизирующего излучения. Волоконный световод получают методом химического осаждения кварцевого стекла из смеси исходных газообразных реагентов. Световод имеет сердцевину из нелегированного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537523
Дата охранного документа: 10.01.2015
27.02.2015
№216.013.2d12

Способ производства преформ с заданным профилем показателя преломления, преформа и оптическое волокно

Изобретение относится к производству волоконной оптики. Способ изготовления преформы с заданным профилем показателя преломления содержит следующие стадии: задание профиля показателя преломления для преформы, содержащей сегменты профиля с определенными показателями преломления: сегмент исходной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543006
Дата охранного документа: 27.02.2015
13.01.2017
№217.015.8bdd

Высокопрочный водостойкий органокомпозит и способ его изготовления

Изобретение относится к области создания легких высокопрочных водостойких органокомпозитов на основе волокнистых наполнителей из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) и полимерного связующего и может быть использовано в элементах конструкций в различных областях техники: авиационной,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604621
Дата охранного документа: 10.12.2016
25.08.2017
№217.015.9d19

Полиимидное покрытие волоконных световодов и способ его изготовления

Изобретение относится к новым термостойким растворимым полиимидным покрытиям волоконных световодов и способу их изготовления. Полученные покрытия характеризуются удовлетворительной адгезией к волокну как в присутствии аппрета, так и без него. В предлагаемом способе покрытие формируется из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610503
Дата охранного документа: 13.02.2017
25.08.2017
№217.015.a869

Микроструктурированный световод для широкополосной генерации второй гармоники

Изобретение относится к области оптоволоконной техники и может быть использовано в нелинейных волоконных преобразователях частоты сверхкоротких импульсов. Микроструктурированный световод для широкополосной генерации второй гармоники в инфракрасном оптическом диапазоне длин волн накачки выполнен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611213
Дата охранного документа: 21.02.2017
+ добавить свой РИД