脉冲γ射线对光纤的辐射效应

介绍了光纤的损耗机制和γ射线对光纤的辐射效应,设计了针对脉冲γ射线作用于光纤而产生辐射感生损耗的实验测量系统。利用平均光子能量为0.3 MeV、脉冲宽度25 ns、剂量率2.03×107 Gy·s-1,和平均光子能量为1.0 MeV、脉冲宽度25 ns、剂量率5.32×109 Gy·s-1的2种脉冲γ射线分别作用于多模和单模光纤,分别采用波长为405,660,850,1 310和1 550 nm的激光光纤传输系统对辐射感生损耗进行了测量。获得了光纤辐射感生损耗和辐射剂量的关系,并对实验结果进行分析。从实验结果可以看出：在近红外到可见光范围内,脉冲γ射线对光纤作用产生的辐射感生损耗随探测波长减小而增大;在0.1~3.5 Gy剂量范围内,多模光纤辐射感生损耗和辐射剂量呈线性关系。分析辐射对光纤的作用机制和实验结果后得出：光纤基质原子的电子能级对传输光子的共振吸收而造成吸收损耗增加;光纤折射率分布的改变从而导致波导损耗增加。     

γ辐射对光纤波导电磁场分布的影响

开展了光纤波导中的电磁场传输理论分析,得到了光纤折射率变化对波导中电磁场分布的影响规律,建立了块状融石英材料及光纤光栅在60Co 辐射作用下折射率变化的测量系统,开展了折射率随辐射剂量变化及光纤模场测量实验。结果表明:光纤的折射率随辐射剂量的增加而增大,折射率的变化会引起波导中传输模式的场强分布变化,从而导致光纤的辐射感生波导损耗;在一定的辐射剂量范围（0～2000 Gy）内,光纤仍满足弱导边界条件,能够维持对传输模式的约束能力。     

γ辐射对光纤波导电磁场分布的影响

开展了光纤波导中的电磁场传输理论分析,得到了光纤折射率变化对波导中电磁场分布的影响规律,建立了块状融石英材料及光纤光栅在60Co 辐射作用下折射率变化的测量系统,开展了折射率随辐射剂量变化及光纤模场测量实验。结果表明:光纤的折射率随辐射剂量的增加而增大,折射率的变化会引起波导中传输模式的场强分布变化,从而导致光纤的辐射感生波导损耗;在一定的辐射剂量范围（0～2000 Gy）内,光纤仍满足弱导边界条件,能够维持对传输模式的约束能力。     

掺Er3+光纤的γ射线辐射特性

本文研究掺Er³⁺光纤的γ射线辐射特性,发现在800到1600nm之间损耗都有显著的增加,有的增加800倍之多。光纤的γ射线辐照损耗特性具有β射线辐照类似的规律性。用γ射线的康普顿效应半定量地解释了这种类似性。对γ射线辐照损耗进行紫外线UV漂白,表明比热退火有更好的效果,能使损耗恢复50%。指出选用原子序数小的元素作光纤掺杂剂会有利于光纤抗辐照性能的提高。 关键词：     

长时γ暴和短时γ暴的脉冲辐射

采用小波分析方法对康普顿γ射线天文台 (CGRO)上的BATSE仪器观测到的γ暴光变曲线数据进行去噪处理 ,并提出更有效的脉冲识别算法 ,然后用对齐叠加方式分别计算长暴和短暴光变曲线的主脉冲的平均辐射曲线和归一化的平均脉冲辐射曲线。统计结果表明两类暴的平均辐射曲线有显著的差异性 ,而归一化的平均脉冲辐射曲线差异不大。这个结果意味着两类暴的暴源可能有本质的差异 ,但两类暴的辐射机制没有根本区别。这个结果进一步支持了把γ暴分为长暴和短暴两类暴的分类办法 ,同时解释了为什么γ暴的持续时间有非常显著的分类特征 ,但其它观测量在两类暴中没有体现出明显的分类特征的问题。     

γ射线辐照对掺Yb光纤材料性能的影响

采用改进的化学气相沉积法制备掺Yb石英光纤预制棒,以该预制棒制备了尺寸为10/130μm的双包层掺Yb光纤,将这些光纤分成若干组,在不同剂量的60Coγ辐射源下辐照,测试了光纤在辐射前后的吸收谱和激光性能以及光纤预制棒切片辐照后的吸收.实验结果表明:光纤中已存在的色心缺陷(如氧空位(II))和辐照引起的色心缺陷(如E’心、过氧基以及Yb2+离子)等因素的叠加作用可能导致辐照后的光纤在可见光区域的吸收显著增大;与辐照前相比,辐照后光纤的斜率效率、光-光效率显著下降,剂量越大激光性能下降得越厉害;基于Power-Law定理拟合了光纤辐致损耗与所受剂量的关系曲线,定量分析了不同剂量辐照后光纤激光性能下降的原因.研究结果将为进一步发展抗辐照光纤提供理论和实验依据.     

脉冲X射线辐射效应时间能量联合数值模拟

在脉冲X射线辐射效应研究中,需要将时间维度信息结合到仿真模型中,进而实现基于时间能量联合方法的辐射效应数值模拟,同时也为瞬态脉冲辐照效应的仿真提供了一种思路。建立轫致辐射打靶模型,计算出射脉冲X射线能谱,得到脉冲X射线的时间能量联合谱,结合辐射对象的辐射效应仿真模型,获得氧化铝陶瓷试样在不同时间及不同入射深度处的能量沉积。     

用于脉冲n/γ混合场γ强度测量的ICI探测器

研制成功一种基于康普顿效应, 用于脉冲裂变n/γ混合场γ强度绝对测量的新型辐射探测器—ICI(绝缘体－导体－绝缘体)探测器. 除具有现有真空康普顿和介质康普顿探测器时间响应快、线性电流大、抗辐射干扰能力强等优点外,该探测器从结构上抑制了真空康普顿在快脉冲γ测量中的前后负冲信号, 并且工作时不需要高真空, 而γ灵敏度却与同尺寸介质康普顿探测器相当. 由于其探测灵敏介质厚度小于2mm, 因而在群脉冲辐射探测中, 不会显著影响后续和周围探测器的 测量环境, 是一种探测脉冲γ射线较理想的探测器.     

一种新型辐射变色膜的γ射线辐照研究

报道了以高聚物为载体,以有机染料及添加剂为变色指示剂体系,制备一种辐射变色膜。这种辐射变色膜为无色透明固体薄膜,经60Co γ射线辐照后,其颜色变为蓝色。辐照后样品的紫外-可见吸收光谱表明,在可见光区其最强吸收峰出现在624 nm附近。在10～90 kGy的剂量范围内,不含添加剂的辐射变色膜的光密度变化与吸收剂量呈线性关系,而含有添加剂的辐射变色膜对γ射线辐照的响应在50 kGy时就达到饱和。同时还探索了该体系辐照效应的化学反应机理。     

等效电流方法计算单模光纤的辐射损耗

本文将无源的不规则波导看作有源的理想波导,求等效极化电流电场,直接得到单一光波导模间耦合和辐射损耗问题的解。用这个方法计算了阶跃单模光纤折射率轴向不均匀变化的损耗。这种方法完全脱离了耦合波的概念,它不但物理意义明确,而且求解问题的方法简洁。最后以单模光纤弯曲和微弯损耗为例,说明等效电流方法还适用于广义耦合波理论才能求解的问题。     

Effect of radiation-induced color centers absorption in optical fibers on fiber optic gyroscope for space application

The effects of color centers' absorption on fibers and interferometric fiber optical gyroscopes(IFOGs) are studied in the paper. The irradiation induced attenuation(RIA) spectra of three types of polarization-maintaining fibers(PMFs), i.e.,P-doped, Ge-doped, and pure silica, irradiated at 100 Gy and 1000 Gy are measured in a wavelength range from 1100 nm to1600 nm and decomposed according to the Gaussian model. The relationship of the color centers absorption intensity with radiation dose is investigated based on a power model. Furthermore, the effects of all color centers' absorption on RIA and mean wavelength shifts(MWS) at 1300 nm and 1550 nm are discussed respectively. Finally, the random walk coefficient(RWC) degradation induced from RIA and the scale factor error induced by MWS of the IFOG are simulated and tested at a wavelength of 1300 nm. This research will contribute to the applications of the fibers in radiation environments.     

群色散光纤中高强度光脉冲传输与压缩的研究

考虑非线性四阶折射率,推导了光脉冲在群色散单模光纤中传输的非线性方程,并得到孤子型解析解.同时指出在Sech型光纤脉冲压缩实验中,光强度的阈值.     

光纤-光栅对激光脉冲压缩

本文报道用2m单模保偏光纤实现脉冲光谱加宽,经光栅对补偿后,将40ps脉冲压缩到小于10ps的实验结果,分析了影响光脉冲压缩质量的原因。实验结果与理论较好地吻合。     

光纤中的集成光学与离散光学

光纤集成光学和离散光学有望成为光子学集成的一个新分支。这种集成技术可以通过离散的方法方便地在一根光纤中控制和操纵光波,也为集成光学与离散光学的研究提供了一个灵活方便的平台,为微光子器件和系统集成提供了一种有效的方法和手段。文章简要总结了在光纤内实现光学器件集成和微光学系统集成的主要思想和关键技术,探讨了离散光学需要考虑的核心内容,为该方向的进一步发展提供了若干前期的研究基础。     

Broadband dispersion compensation of conventional single mode fibers using microstructure optical fibers

This paper presents a microstructure optical fiber for dispersion compensation in a wide range of wavelengths. The finite-element method with perfectly matched absorbing layers boundary condition is used to investigate the guiding properties. The designed novel dispersion compensating fiber shows that it is possible to obtain a larger negative dispersion coefficient of about −130 to −360 ps/(nm km), better dispersion slope compensation, better compensation ratio, and lower confinement losses less than 10⁻² dB/km in the entire telecommunication (1400–1600 nm) band by using a modest number of design parameters and very simple cladding design.     

掺锗光纤的光敏机理及增敏方法的研究现状与发展

光纤光栅的出现使光纤通信和光纤传感技术有了很大的变化。光纤光栅的物理基础是掺锗光纤的光敏性。首先对目前较为广泛接受的两种光敏机理作了阐述和分析,然后对多种光纤增敏方法进行了讨论。可以预见,通过对光敏性的不断深入了解,将会大大地促进光纤通信、光纤传感等领域的发展。     

光致折变布拉格光栅实验研究

本文介绍了 2 48nm、Kr F准分子激光经过石英相位掩膜版的空间调制 ,在载氢增敏处理过的通信光纤与 B/Ge光纤上分别写入光致折变布拉格光栅的实验研究。经实验测定 ,在光栅布拉格波长上 (λH2 =15 46 .45 5 4nm ,λB/Ge=15 45 .15 5 nm) ,两种光栅反射率均大于 99% ,3d B带宽分别为 0 .12 9nm和 0 .182 nm。经比较 ,B/ Ge光纤比氢载光纤具有更好的光敏性和热稳定性