Page 33 - 网络电信2020年9月刊下

光 通 信

图1 光释光原理图 图3 二向色镜的透过率和反射率曲线，以及Al2O3:C的光释光荧光
光谱

图2 基于光纤和脉冲光释光技术的辐射监测系统原理图，其中虚线
为激发光，点划线为光释光荧光
图4 光纤衰减系数曲线

所示，主要包括脉冲激光器、快门、激光滤光片、二向色镜、
光纤耦合器、光纤、内含光释光样品的光释光探测器、聚光透
镜、两个干涉滤光片和一个吸收滤光片、光电倍增管、信号处
理电路、计数器和脉冲发生器。其中光释光探测器位于辐射场
内，而其他部件位于辐射场外。激光器发射的波长为532nm的脉
冲激发光透射二向色镜后进入光纤，经光释光探测器内的非球
面透镜准直后照射在光释光样品上，被辐照过的光释光样品受 镜，连接光纤后光纤端面中心点位于透镜的焦点，透镜所镀增
透膜在370~600nm波段的平均反射率小于0.5%（单个表面），本
激发光激发发射光释光荧光，荧光被光纤收集后经二向色镜反
射和滤光片过滤进入光电倍增管，光电倍增管、信号处理电路 文后续所述所有增透膜均为该类型增透膜；光纤是纤芯直径为
1000μm，数值孔径为0.22的高羟基石英光纤，长度为30m，该
和计数器完成荧光强度的测量，荧光的强度与光释光样品所受
到的辐射照射剂量成正比。 类型光纤在短波长区域（414nm附近）也具有较小的衰减系数，
实现了光释光荧光的长距离低损耗传输，其衰减系数曲线如图4
脉冲激光器是声光调Q的二极管泵浦Nd：YAG固体激光器，
出射波长为532nm，束流直径约为0.4mm的脉冲光，激光器的输 所示；光释光探测器具有非常小的物理尺寸，其外径和长度分
别约为10mm和25mm，内部主要包括一个镀增透膜的非球面透镜
出脉冲频率设置为4kHz，单个脉冲的宽度约为7ns，能量约为
25μJ；快门是通光孔径为6.4mm，延时和开关时间都约为3ms的 和光释光样品，其中光释光样品是美国Landauer公司生产的用
于个人剂量和环境剂量监测的剂量片，其中敏感材料是厚度为
机械快门，由于激光器出射激光的束流直径很小，激发光的实
际开关时间小于1ms，因为所用激光器开始输出激光后需要一段 0.1mm的Al2O3：C粉末压片，直径为5mm，敏感材料被夹在厚度
都是0.1mm的两层聚酯纤维中间，照射在样品表面的激发光光斑
时间（约为15s）才能达到稳定的输出功率，为了确保每次测量
的激发光功率基本相同，使用快门来控制激发光的开关；激光 直径略大于光释光样品直径。上述光释光探测器不仅具有非常
小的物理尺寸，而且不包含任何电子学部件，为全光学结构，
滤光片是530~535nm波段透过率高于98%，515nm以下和550nm以
上波段光学密度大于6的带通滤光片，能够有效过滤激光器出射 所以具有传统辐射探测器所不具备的抗电磁干扰、耐辐照性能
好等优点。
的其他波长的光线，避免其对荧光强度测量产生影响。
二向色镜的透过率曲线和反射率曲线如图3所示，透射激发 聚光透镜是镀增透膜的平凸透镜，用于确保光电倍增管
光阴极位置的荧光光斑直径小于光阴极直径；两个干涉滤光片
光（532nm）的同时反射光释光荧光（中心波长约为414nm，半
高宽约为60nm）；光纤耦合器一方面将激发光耦合进光纤，另 中间夹着一个镀增透膜的吸收滤光片组成具有三明治结构的滤
光片组，实现了反射激发光的完全过滤，其中吸收滤光片（牌
一方面准直光纤出射的荧光，内部是一个镀增透膜的非球面透

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