基于物理无序的石英光纤辐射敏感特性研究

在航空航天、核工业、军事等辐射相关领域，常规石英光纤因辐射产生的传输损耗增加，导致光纤对信号的传输能力降低，已不适合这些领域的应用，急需要高性能抗辐射光纤。本项目从辐射条件下石英光纤内部微观结构的变化出发，研究石英光纤的辐射敏感特性，提出一种新的预辐照和二次热处理相结合的抗辐射光纤制备方法。项目将着重分析掺杂浓度和假想温度对石英光纤材料微观结构的影响，通过理论分析、结构建模、仿真、制备和实测，建立石英光纤辐射损耗随假想温度及掺杂浓度变化的数学模型，并确定光纤具有最佳抗辐射效果的假想温度、掺杂浓度及热处理时间参数值。项目旨在从物理无序的角度揭示辐射环境中石英光纤传输损耗的基本规律，解决石英光纤抗辐射的传输问题，为有效降低石英光纤的辐射敏感性和研制出新型抗辐射石英光纤奠定理论和技术基础。

在航空航天、核工业、军事等辐射相关领域，常规石英光纤因辐射产生的传输损耗增加，导致光纤对信号的传输能力降低，已不适合这些领域的应用。本项目从辐射条件下石英光纤内部微观结构的变化出发，研究石英光纤的辐射敏感特性。项目着重从理论和实验两方面研究了缺陷浓度与假想温度之间关系；研究了假想温度与红外吸收的关系；研究了掺杂元素浓度与石英光纤材料特性的关系，掺杂与石英光纤材料结构的关系。提出了预辐照和二次热处理相结合方法制备抗辐射石英光纤的技术。除此之外，我们也在多次实验中总结了其他行之有效的方法，如光褪色和热退火、光褪色和冷退火相结合的制备抗辐射石英光纤的新方法。根据课题组提出的方法，制作了石英光纤样品。该样品工作在1550 nm，光纤外径125μm；用钴60γ辐射源照射，照射总剂量为1-3kGy；和没有采用该方法的光纤相比，在辐射条件下，辐射感应损耗降低程度在40-50%之间。至今共申请了4项中国发明专利，其中授权专利1项；已发表期刊论文16篇，会议论文9篇；其中ＳＣＩ收录6篇，ＥＩ收录15篇；同时培养了博士2人，硕士3人。上述研究成果，为有效降低石英光纤的辐射敏感性和研制出新型抗辐射石英光纤奠定理论和技术基础。