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脉冲γ射线对光纤的辐射感生损耗

刘福华 安毓英 王平 陈绍武 谢红刚 刘卫平 邵碧波

刘福华, 安毓英, 王平, 陈绍武, 谢红刚, 刘卫平, 邵碧波. 脉冲γ射线对光纤的辐射感生损耗[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(4): 1056-1062.
引用本文: 刘福华, 安毓英, 王平, 陈绍武, 谢红刚, 刘卫平, 邵碧波. 脉冲γ射线对光纤的辐射感生损耗[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(4): 1056-1062.
Liu Fuhua, An Yuying, Wang Ping, Chen Shaowu, Xie Honggang, Liu Weiping, Shao Bibo. Radiation-induced loss of pulsed γ-ray on optical fibers[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(4): 1056-1062.
Citation: Liu Fuhua, An Yuying, Wang Ping, Chen Shaowu, Xie Honggang, Liu Weiping, Shao Bibo. Radiation-induced loss of pulsed γ-ray on optical fibers[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(4): 1056-1062.

脉冲γ射线对光纤的辐射感生损耗

基金项目: 

国家自然科学基金(61107041)

详细信息
    作者简介:

    刘福华(1967-),男,研究员,主要从事激光测量和光纤应用技术方面的研究。Email:liufuhua_2000@sohu.com

  • 中图分类号: TN253;O436.2

Radiation-induced loss of pulsed γ-ray on optical fibers

  • 摘要: 研究了光纤受射线辐照响应机制,计算了光纤对射线吸收率、效应截面、Compton电子的能通量及角度分布;提出了瞬态辐射感生损耗的测量方法,采用波长分别为405、660、850、1 310、1 550 nm的模拟宽带光纤传输系统,设计了瞬态辐射感生损耗的实验测量系统。在平均光子能量0.3 MeV、剂量率2.03107 Gy/s和平均光子能量1.0 MeV、剂量率5.32109 Gy/s的两种脉冲射线辐照条件下,获得了4种光纤瞬态辐射感生损耗与剂量的关系、永久性感生损耗的谱分布和折射率变化结果:(1)脉冲射线对光纤的瞬态辐射感生损耗随探测波长在近红外到可见光范围内的减小而增大;(2)在相同辐照条件下,多模光纤的瞬态辐射感生损耗稍大于单模光纤;(3)辐射致光纤折射率降低;(4)在一定剂量范围内,多模光纤瞬态辐射感生损耗和剂量呈近似线性关系。研究表明,射线导致光纤基质原子产生新的色心和光纤折射率降低,色心对传输光子的共振吸收导致光纤吸收损耗增加,折射率降低导致光纤波导损耗增加,感生损耗是两种机制共同作用的结果。
  • [1]
    [2] Mattern P L, Watkins L M, Skoog C D, et al. The effects of radiation on the absorption and luminescence of fiber optic waveguides and materials[J]. IEEE Transactions on Nuclear Science, 1974, NS-21: 81-95.
    [3] Evans B D, Sigel G H, Jr. Permanent and transient radiation induced losses in optical fibers[J]. IEEE Transactions on Nuclear Science, 1974, NS-21: 113-118.
    [4]
    [5] Golob J E, Lyon P B and Looney L D. Transient radiation effects in low-loss optical waveguides[J]. IEEEE Transactions on Nuclear Science, 1977, NS-24(6): 2164-2168.
    [6]
    [7]
    [8] Friebele E J. Optical fiber waveguide in radiation environments[J]. Optical Engineering, 1979, 18(6): 552-561.
    [9] Friebele E J, Lyon P B, Blackburn J, et al. Interlaboratory comparison of radiation-induced attenuation in optical fibers. Part Ш: Transient exposures[J]. IEEE Journal of Lightwave Technology, 1990, 8(6): 977-989.
    [10]
    [11] Han Yanling, Xiao Wen, Yi Xiaosu, et al. Active recovery effect of irradiation optical fiber[J]. Infrared and Laser Engineering, 2008, 37(1): 128-131. (in Chinese) 韩艳玲, 肖文, 伊小素, 等. 辐照光纤的主动恢复效应[J]. 红外与激光工程, 2008, 37(1): 128-131.
    [12]
    [13]
    [14] Wang Xueqin, Zhang Chunxi, Jin Jing, et al. Radiation-induced attenuation effect on special optical fibers applied in space[J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(12): 2516-2520. (in Chinese) 王学勤, 张春熹, 金靖, 等. 空间用特种光纤的辐射致衰减效应. 红外与激光工程, 2011, 40(12): 2516-2520.
    [15] Tsunemi Kakuta, Naoki Wakayama, Kazuo Sanada, et al. Radiation resistance characteristics of optical fibers[J]. IEEE Journal of Lightwave Technology, 1986, 4(8): 1139-1143.
    [16]
    [17] Akira Iino, Junich Tamura. Radiation resistivity in silica optical fibers[J]. IEEE Journal of Lightwave Technology, 1988, 6(2): 145-149.
    [18]
    [19] Moss C E, Casperson D E, Echave M A, et al. A space fiber-optic X-ray burst detector[J]. IEEE Transactions on Nuclear Science, 1994, 41(4): 1328-1332.
    [20]
    [21] Deparis O, Mgret P, Decrtou M, et al. Gamma radiation tests potential optical fiber candidates for fibroscopy[J]. IEEE Transactions on Nuclear Science, 1996, 43(6): 3027-3031.
    [22]
    [23]
    [24] Borgermans P, Nol M. Multiple wavelength analysis of radiation-induced attenuation on optical fibers: a novel approach in fiber optic dosimetry[J]. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 1998, 47(5): 1255-1258
    [25] Naka R, Watanabe K, Kawarabayashi J, et al. Radiation distribution sensing with normal optical fiber[J]. IEEE Transactions on Nuclear Science, 2001, 48(6): 2348-2351.
    [26]
    [27]
    [28] Klein D M, Yukihara E G, Bulur E, et al. An optical fiber radiation sensor for remote detection of radiological materials[J]. IEEE Sensors Journal, 2005, 5(4): 581-588.
    [29]
    [30] Liu Songhao, Li Chunfei. Optoelectronic Technology and Application[M]. Guangzhou, Hefei: Guangdong Science and Technology Press, Anhui Science and Technology Press, 2006: 800-801. (in Chinese) 刘颂豪, 李淳飞. 光电子学技术与应用[M]. 广州, 合肥: 广东科技出版社, 安徽科学技术出版社, 2006: 800-801.
    [31] Liao Yanbiao. Fiber Optics[M]. Beijing: Tsinghua University Press, 1998: 54-91. (in Chinese) 廖延彪. 光纤光学[M]. 北京: 清华大学出版社, 1998: 54-91.
    [32]
    [33]
    [34] Mei Zhenyue. Nuclear Physics[M]. Beijing: Science Press, 1966: 1-36. 梅镇岳. 原子核物理学[M]. 北京: 科学出版社, 1966: 1-36.
    [35]
    [36] Fudan University, Tsinghua University and Peking University. Nuclear Physics Experimental Methods[M]. Beijing: Atomic Energy Press, 1981: 36-72. (in Chinese) 复旦大学, 清华大学, 北京大学合编. 原子核物理实验方法[M]. 北京: 原子能出版社, 1981: 36-72.
    [37] Yasuo Kokubun. Lightwave Engineering[M]. Beijing: Science Press, 2002, 131-136. (in Chinese) 国分泰雄, 光波工程. 北京: 科学出版社, 2002, 131-136.
  • [1] 谭腾, 姚佰承.  新型功能化光纤微腔光频梳 . 红外与激光工程, 2021, 50(5): 20211025-1-20211025-2. doi: 10.3788/IRLA20211025
    [2] 黄磊, 熊正东, 程庭清, 江海河.  2.79 μm Cr, Er: YSGG激光光纤耦合的实验探究 . 红外与激光工程, 2021, 50(S2): 20210236-1-20210236-6. doi: 10.3788/IRLA20210236
    [3] 王华丰, 孙轲, 孙盛芝, 邱建荣.  飞秒激光诱导金刚石微纳结构及其应用(特邀) . 红外与激光工程, 2020, 49(12): 20201057-1-20201057-11. doi: 10.3788/IRLA20201057
    [4] 陈郁芝, 李学金.  基于单模光纤传输的单模-无心-单模光纤型表面等离子体共振传感器(特邀) . 红外与激光工程, 2020, 49(12): 20201055-1-20201055-5. doi: 10.3788/IRLA20201055
    [5] 赵媛媛, 肖作江, 梁旭.  基于光谱干涉技术的玻璃厚度及折射率测量方法 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0213004-0213004. doi: 10.3788/IRLA202049.0213004
    [6] 熊浩西, 易仕和, 丁浩林, 徐席旺, 欧阳天赐.  三维无规则不均匀折射率场光线追迹新方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(5): 503005-0503005(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0503005
    [7] 张美玲, 邹华, 刘金升, 王淋正.  基于四象限探测器的光纤焦比退化的测量方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(6): 617001-0617001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0617001
    [8] 耿蒙, 李学彬, 秦武斌, 刘泽阳, 鲁先洋, 戴聪明, 苗锡奎, 翁宁泉.  典型地区大气气溶胶谱分布和复折射率特征研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(3): 311001-0311001(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0311001
    [9] 张倩, 张培晴, 曾江辉, 戴世勋, 王训四.  中红外Ge20As20Se15Te45硫系玻璃光纤光栅光开关 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 720002-0720002(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0720002
    [10] 李永倩, 李晓娟, 安琪, 张立欣.  一种利用布里渊谱宽确定光纤SBS阈值的新方法 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 222001-0222001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0222001
    [11] 贾晓, 朱恒静, 张红旗, 毛喜平, 王征, 贾秋阳.  纯硅芯光纤的空间辐照环境适应性 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 822002-0822002(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0822002
    [12] 袁卫, 张建奇, 秦玉伟, 冯洋.  近红外光谱区光子晶体禁带与KTP缺陷研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 104005-0104005(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0104005
    [13] 贺静波, 许江湖.  无色散光纤信道的非线性演化 . 红外与激光工程, 2016, 45(4): 422004-0422004(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0422004
    [14] 刘福华, 王平, 冯刚, 陈绍武, 武俊杰, 刘卫平, 谢红刚.  γ辐射对光纤色散的影响 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 118001-0118001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0118001
    [15] 杨晓杰, 李向军, 刘建军.  石英玻璃太赫兹光学参数测量的误差分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1827-1831.
    [16] 张宇, 金春水, 马冬梅, 王丽萍.  光纤相移点衍射干涉仪关键技术 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 254-259.
    [17] 许彦涛, 郭海涛, 陆敏, 韦玮, 彭波.  低损耗芯包结构Ge-Sb-Se 硫系玻璃光纤的制备与性能研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 182-187.
    [18] 段洁, 孙向阳, 安志勇.  光纤耦合技术的星图模拟技术研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3592-3596.
    [19] 姜玉刚, 王利栓, 刘华松, 刘丹丹, 姜承慧, 羊亚平, 季一勤.  热处理对SiO2薄膜折射率和吸收特性的影响分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3334-3337.
    [20] 潘继环, 苏安, 蒙成举.  介质折射率对光子晶体量子阱滤波性能的调制 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 833-837.
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-09-05
  • 修回日期:  2012-10-09
  • 刊出日期:  2013-04-25

脉冲γ射线对光纤的辐射感生损耗

    作者简介:

    刘福华(1967-),男,研究员,主要从事激光测量和光纤应用技术方面的研究。Email:liufuhua_2000@sohu.com

基金项目:

国家自然科学基金(61107041)

  • 中图分类号: TN253;O436.2

摘要: 研究了光纤受射线辐照响应机制,计算了光纤对射线吸收率、效应截面、Compton电子的能通量及角度分布;提出了瞬态辐射感生损耗的测量方法,采用波长分别为405、660、850、1 310、1 550 nm的模拟宽带光纤传输系统,设计了瞬态辐射感生损耗的实验测量系统。在平均光子能量0.3 MeV、剂量率2.03107 Gy/s和平均光子能量1.0 MeV、剂量率5.32109 Gy/s的两种脉冲射线辐照条件下,获得了4种光纤瞬态辐射感生损耗与剂量的关系、永久性感生损耗的谱分布和折射率变化结果:(1)脉冲射线对光纤的瞬态辐射感生损耗随探测波长在近红外到可见光范围内的减小而增大;(2)在相同辐照条件下,多模光纤的瞬态辐射感生损耗稍大于单模光纤;(3)辐射致光纤折射率降低;(4)在一定剂量范围内,多模光纤瞬态辐射感生损耗和剂量呈近似线性关系。研究表明,射线导致光纤基质原子产生新的色心和光纤折射率降低,色心对传输光子的共振吸收导致光纤吸收损耗增加,折射率降低导致光纤波导损耗增加,感生损耗是两种机制共同作用的结果。

English Abstract

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