本技术涉及光信息，特别涉及一种耐氢侵蚀的光纤。
背景技术：
1、光纤传感技术具有极高的灵敏度和精度，良好的抗电磁干扰能力，高绝缘强度以及耐高温、耐腐蚀、体积小、轻质、柔韧等优点。近年来随着光纤传感器技术的发展和工艺水平的提高，光纤传感器的应用得到了大力推广，光纤传感器在机械、电子仪器仪表、航空航天、油井勘测业领域的生产过程自动控制、在线检测、故障诊断等方面有着广泛的应用。
2、井下和核电管道等环境较为恶劣，长期处于高温、富氢以及强辐照环境下。当光纤应用于油井和核电勘测等领域时，在氢气和辐射下会导致光纤传输性能急剧恶化，测试信号会产生漂移甚至失效。
技术实现思路
1、本技术提供一种耐氢侵蚀的光纤，以解决光纤在氢气和辐射下会导致光纤传输性能急剧恶化，测试信号会产生漂移甚至失效的问题。
2、第一方面，本技术提供了一种耐氢侵蚀的光纤，包括：
3、芯层；以及
4、包层，所述包层围绕在所述芯层的外侧；
5、其中，所述芯层的材料包括掺氟二氧化硅，所述芯层的折射率在径向上，自芯层中心向远离芯层中心的方向呈递减设置，所述芯层的轴心与二氧化硅的相对折射率差为δ1，其中，-0.15％≤δ1≤-0.05％。
6、本技术通过将芯层的材料设置为掺氟二氧化硅，一方面，氟可以愈合二氧化硅中的缺陷，减少缺陷与氢的结合，减少杂质吸收峰的出现，提高光纤的耐氢损能力，提高了光纤对氢气和辐照环境的抵抗能力，提高信号传输的准确性。另一方面，通过在二氧化硅中掺氟，还可以进一步降低芯层的折射率，提高光纤折射率剖面的设计冗余，从而提高光纤的空间分辨率，同时所述芯层的折射率在径向上，自芯层中心向远离芯层中心的方向呈递减设置，-0.15％≤δ1≤-0.05％，还可以减少不同模式间的色散，提高光纤的空间分辨率。
7、需要说明的是，相对折射率差δ可以通过以下公式计算：
8、
9、其中，ni为对应位置的折射率；
10、n0为纯石英玻璃(二氧化硅)的折射率，n0的取值为已知数值，为1.444。当限定δ的值时，可以根据n0和δ计算出ni的值。
11、需要说明的是，所述芯层的折射率在径向上，自芯层中心向远离芯层中心的方向呈递减设置，可以通过掺氟量的改变来实现折射率的变化，通常，掺氟量越多，芯层的折射率越低，掺氟量越少，芯层的折射率越高。芯层不同位置的掺氟量不同，进而不同位置的折射率不同，不申请在此不限定其具体的掺杂方式，作为示例，例如可以采用通过等离子体化学气相沉积法(pcvd)制备光纤预制棒，通过控制pcvd预制棒沉积过程中六氟乙烷与四氯化硅以及氧气的比例，调整二氧化硅中氟的含量的方法进行不同位置的不同氟含量的掺杂。
12、需要说明的是，所述芯层为圆光波导设置，所述芯层的折射率在径向上，自芯层中心向远离芯层中心的方向呈递减设置，其中递减设置的方式可以是线性递减，也可以是阶梯形递减，也可以是抛物线型递减，也可以是双曲线型递减，本技术的一些实施例中对递减的方式不做限定。
13、一些实施例中，所述芯层的半径为r1，7.5μm≤r1≤16μm，所述芯层的半径在此范围内，可以减少光纤的色散，提高光纤信号传输的准确性；和/或，
14、所述芯层的轴心的折射率为n1，1.4418≤n1≤1.4432，所述芯层的轴心的折射率在此范围内，可以使得所述芯层的折射率小于二氧化硅的折射率，从而降低光纤模间色散，提高光纤的空间分辨率。
15、一些实施例中，所述芯层的轴心处的折射率为n1，距离芯层轴心r处的折射率为nr，所述芯层的分布指数为α1，nr与n1满足：
16、
17、其中，n1＝(1+δ1)n0；
18、n0为二氧化硅的折射率，为1.444；
19、r1为光纤芯半径；
20、α为分布指数，1.75≤α1≤2.20；
21、δ为芯层与包层相对折射率差的差值，即δ＝δ1-δ包层。
22、所述芯层的分布指数为α1，1.75≤α1≤2.20，由于多模光纤中存在的模间色散使其所能够支持的传输距离受到限制，为降低光纤模间色散，需要将多模光纤的芯层折射率剖面设计成中心至边缘连续逐渐降低的折射率分布，通常称其为“α剖面”，即满足上述幂指数函数的折射率分布：
23、通过上述公式，在已知n0、r、δ芯层、δ包层、r1的前提下，可以计算得出芯层各个位置的折射率。α的取值在1.75～2.20范围内，可以降低光纤模间色散，提高光纤的空间分辨率。和/或，
24、一些实施例中，所述包层包括第一包层，所述第一包层的材料包括掺氟二氧化硅，所述第一包层的折射率小于所述芯层的折射率。通过所述第一包层的材料包括掺氟二氧化硅，所述第一包层的折射率小于所述芯层的折射率，可以降低第一包层的折射率，降低不同模式的色散，提高光纤的空间分辨率，同时提高光纤耐氢损的能力。
25、一些实施例中，所述第一包层的折射率，在径向上自靠近芯层边缘向远离芯层的方向呈递减设置。通过第一包层的折射率，在径向上自靠近芯层边缘向远离芯层的方向呈递减设置可以进一步使得第一包层的折射率低于所述芯层的折射率，调整光纤的模式分布，降低不同模式的色散，提高光纤的空间分辨率。
26、一些实施例中，在所述第一包层径向上，自靠近芯层边缘位置向远离芯层边缘的位置，所述第一包层的折射率的变化率为k，-0.09％/μm≤k≤-0.03％/μm。通过所述第一包层的折射率的变化率为k，使得所述第一包层的折射率自靠近芯层边缘位置向远离芯层边缘的位置呈线性递减分布，从而可以降低光纤模式色散，从而提高光纤的空间分辨率。k的取值在此范围内，可以进一步降低光纤模式色散，从而提高光纤的空间分辨率。
27、一些实施例中，所述第一包层径向上，靠近芯层边缘位置与二氧化硅的相对折射率差为δ2，-1.35％≤δ2≤-0.90％，通过靠近芯层边缘位置与二氧化硅的相对折射率差δ2在此范围内，可以使得一方面调控光纤α值，降低光纤模式色散；另一方面可以让光纤芯区为纯掺氟二氧化硅结构，减少光纤缺陷提高光纤抗氢损性能；和/或，
28、所述第一包层径向上，靠近芯层边缘位置的折射率为n2，1.4252≤n2≤1.4310，通过靠近芯层边缘位置的折射率为n2在此范围内，可以降低光纤模式色散，从而提高光纤的空间分辨率；和/或，
29、所述第一包层的外径为r2，10.5μm≤r2≤20.0μm，通过所述第一包层的外径在此范围内，可以提高光纤的非线性阈值以及入纤功率，以获得更高的系统信噪比从而提高光纤的温度分辨率以及传感距离。
30、一些实施例中，所述包层包括第一包层，以及设于第一包层外侧的外包层，所述外包层包括从内到外依次设置的第二包层、第三包层及第四包层中的至少一种，其中：
31、所述第二包层的材料包括掺氟二氧化硅，通过第二包层的材料包括掺氟二氧化硅，可以进一步提高光纤耐氢损的能力，同时实现信号的全反射，提高信号传输的准确性；和/或，
32、所述第三包层的材料包括二氧化硅；和/或，
33、所述第四包层的材料包括硅树脂、碳及金属中的至少一种，采用硅树脂、碳及金属中的至少一种，可以提高光纤的耐高温性能，其中当包括碳材料时，还可以提高光纤的耐氢损能力，当包括金属材料时一方面进一步提高光纤的耐高温性能，另一方面提高光纤的抗外力冲击能力；和/或，
34、所述第二包层的折射率小于所述第一包层的折射率，通过所述第二包层的折射率小于所述第一包层的折射率，可以降低光纤模式色散；和/或，
35、所述第三包层的折射率小于所述第二包层的折射率，通过所述第三包层的折射率小于所述第二包层的折射率，可以形成光纤的折射率差，达到光信号全反射的目的；和/或，
36、所述第二包层与二氧化硅的相对折射率差为δ3，其中，-1.55％≤δ3≤-1.05％，所述第二包层与二氧化硅的相对折射率差为δ3在此范围内，可以可以降低模式色散；和/或，
37、所述第二包层的外径为r3为30.0～50.0μm，通过所述第二包层的外径在此范围内，可以减少光信号的泄漏；和/或，
38、所述第三包层的外径为r4为62～63μm。
39、一些实施例中，在200℃温度热老化480小时后，所述耐氢侵蚀的光纤在1550nm波段的衰减系数小于或等于0.1db/km。
40、一些实施例中，所述耐氢侵蚀的光纤在30km的范围内的温度分辨率小于或等于1.5℃；和/或，
41、所述耐氢侵蚀的光纤在30km的范围内的空间分辨率小于或等于1.5m。
42、一些实施例中，在氢气浓度为3.0％时，老化168h后，所述耐氢侵蚀的光纤在1550nm波段的衰减系数小于或等于0.1db/km。