Page 12 - 网络电信2022年11/12月刊

通信光缆耐辐照性能探讨

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陈炳炎 ，张聪 2
1，上海天诚通信技术股份有限公司总工
2，中国科学院上海应用物理研究所教授

随着现代通信技术的不断发展，光纤光缆可能遇到核辐射 穴被石英玻璃网络中的固有缺陷结构捕获，就可能转变为其他
的应用场合不仅包括战术的或战略的军事系统，而且还包括核 类型的点缺陷结构，在玻璃材料中形成新的吸收中心，即通常
废料和地下核试验的监测，热反应堆设备的直观观测、航天飞 所说的色心。色心分为电子俘获中心和空穴俘获中心。色心
船通信、剂量计量学和医疗辐射学等。突破核电光缆产品技术 的形式有：本征E‘，非桥氧空穴中心 (NBOHC) 和过氧基团
壁垒的关键在于提高光纤光缆的耐辐照性、阻燃性、使用温度 (POR）。原子核的移位是指它偏离于原来的平衡位置，从而在
以及使用寿命。 格点上留下空位（肖特基缺陷）或形成空位一间隙原子（弗伦
耐辐照光缆可用于飞船、航天飞行器、深空探测以及地面 克尔缺陷）等。
核设施监测等技术领域，同时产品经改进后可在核电站、核潜 光纤在预制棒制备过程中由于构成光纤材料的随机性，会
艇、核航母、机载光纤布线、卫星天线远程化微波光纤线路、 形成某些不完善结构，如氧空穴，非桥键氧离子，断键的产生
卫星通信脉冲转发、通信卫星相控阵天线以及运载火箭中推广 或原子移位等。光纤在正常环境下工作时，通常这种因素导致
应用，具有非常广阔的应用前景。 的吸收作用可以忽略不计。但是，如果光纤暴露或工作在辐射
辐射分为电离辐射和非电离辐射两类。α射线、β射线、 环境下，当辐射达到一定剂量后，在缺陷处由于俘获辐照过程
γ射线、X射线、质子和中子等属于电离辐射，而红外线、紫 中产生的电子或空穴会形成色心，它使缺陷导致的吸收作用增
外线、微波和激光则属于非电离辐射。通常将电离辐射简称为 强，同时意味着信号衰减将变严重。随着光纤通信技术和光纤
辐射或辐射照射。放射性同位素在衰变时释放出三种类型的辐 传感技术的快速发展，光纤已开始应用于各种辐照环境，很多
射：α射线、β射线和γ射线。另外还有中子辐射，它不是由衰 特殊的工业和军事领域的应用都要求光纤具有良好的抗辐射性
变产生的，而主要是由核反应产生的。 能。因此了解光纤中的辐致色心的起源以及各种色心的特性对
于开发抗辐射光纤有着重要的意义。
一、耐辐射光纤 一般玻璃光纤不能在大剂量辐射环境下工作，因为在核辐
在高能射线（如电子束、中子束、γ射线、X射线以及紫 射的照射下，玻璃会因染色而不透光。玻璃染色是因为在放射
外激光等）辐照下，石英光纤中会出现原子壳中的电子电离而 性辐射作用下，玻璃中产生的局部自由电子能够被存在于玻璃
产生电子－空穴对以及原子核的移位、结构改变等。电子或空 中的带正电的离子捕获，此时离子就因得到电子而变成原子。

网络电信 二零二二年十一，十二月 13