Page 40 - 网络电信2020年4月刊下
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的性能 [13] 。制备好的预制棒经拉丝后形成完整的波导结构，可 源。总辐射剂量采用硫酸亚铁剂量计进行标定，并保持总剂量1
保证光纤的几何尺寸和机械性能，同时实现光纤的全反射、低 ｋGY。
损耗并提高传输距离。但是，由于在光纤拉丝的过程中，由于 4. 样品表征与性能测试
芯层与包层性能的差异，使得张力分布不均。石英玻璃本是各 采用SHIMADZU公司的UV－1601型紫外－可见光分光光度计
3＋
向同性，但是且当石英玻璃受力后，其折射率沿应力方向和垂 和NicolEt公司的60－SXb型傅里叶红外光谱表征了Yb 掺杂石
直于应力方向会发生相应的变化，故光纤质量与拉丝条件密切 英光纤的结构特征；采用Fose公司的FSA－100光纤应力分析仪
相关 [14] 。另外，随着光纤技术的发展，对其在特殊领域的应用 测量了不同拉丝条件下石英光纤的应力特征；采用切断法通过
也成为了重要研究热点之一。例如，核电站 [15] 、航空航天 [16] 、 Photon Ｋinetics公司的Model2500测量了不同拉丝工艺下石英
军事环境 [17] 等。由于电离辐射，光纤输出性能会出现严重的恶 光纤辐照前后的衰减谱；采用Sigma公司的光纤拉断力测试设备
化。因此，考察光纤在拉丝后的抗辐射性能对光纤在抗辐射领 测定了石英光纤的抗拉强度；采用ER－200D－SRC型ESR测试仪
域的应用具有重大意义。然而，目前针对光纤拉丝工艺及其对 测量了石英光纤的电子自旋共振波谱（ESR）。
抗辐射性能的影响及作用机制的研究与报道相对较少。
本文通过管内法的化学气相沉积工艺与套管工艺相配合制 二、结果与讨论
备了钇掺杂sio 2 预制棒，采用高温拉丝工艺制备了石英光纤， 1.Yb 3 ＋ 掺杂 SiO 2 预制棒的表征
3＋
研究了不同拉丝速率对石英光纤耐辐照性能的影响，为光纤的 图1（a）为Yb 掺杂SiO 2 预制棒的吸收光谱图。从图1（a）
生产工艺提供一些指导性建议。 可以看出，掺Yb 3＋ 光纤在915和976nm处出现两个吸收峰，在
915nm处的吸收峰较为平缓，而976nm处的吸收峰陡然增强，说
一、实验 明在900～1000nm激发波长之间产生了衰减。图1（b）为Yb 3＋
1. 预制棒的制备 掺杂sio2预制棒的傅立叶变换红外光谱图。从图1（b）可以看
-1
采用管内的化学气相沉积法（Pcvd）和套管工艺（rit）制 出，制备的石英光纤在2725cm 处的吸收峰极其微弱，而在一
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3＋
-1
备Yb 掺杂SiO 2 预制棒。在较低的压强下，预制棒在微波腔体 般情况下，2725cm 处的吸收峰主要是由oh 基团引起的，由此
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-
内加热，谐振腔内的极板间的电压会升高，由于电场的作用使 可知预制棒中oh 基团含量极少。这些极少的oh 基团是在Yb 3＋
管子内部反应气的残余正离子被加速，并且部分粒子被电离与 掺杂SiO 2 预制棒的制备过程中引入的，在900～1000nm激发波长
-
活化，产生非等温等离子气。非等温离子气体会重新进行组合 之间，oh 基团会造成背景衰减，并影响石英光纤的通讯传输效
并且释放一定量的热能，这些能量能促进原料气体发生反应， 率。
生成的粒子会逐渐扩散并沉积到衬底管内壁上。该方法操作简 3+
图１ Yb 掺杂 SiO 2 预制棒的吸收光谱和傅里叶红外光谱图
单，可以用来制备折射率复杂的光纤预制棒。
2. 拉丝
将制备好的Yb 3＋ 掺杂SiO 2 预制棒在拉丝塔拉丝。首先，
将Yb 3＋ 掺杂SiO 2 预制棒固定在拉丝塔顶端，固定方式选择钳
夹式，确保牢固稳定；然后，将其送入熔化炉，温度设定为
1700～2100℃；最后，进行拉丝操作，拉丝完成后在裸光纤上
涂上acrYlatE聚合物涂层。具体的拉丝工艺，如表1所示。
表 1 拉丝工艺条件
2. 石英光纤的内应力分析
图2为不同拉丝速率下制备的石英光纤的内应力图。由图2
图 2 不同拉丝速率下制备的石英光纤的内应力图
3. 辐照
选取长度为200m的光纤，将其缠绕成直径为25cm的线圈，
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在伽马射线下进行辐照，辐照温度为室温，放射源为 coγ射线
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