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辐射敏感光纤的红外辐射诱导衰减：温度与模态传播的影响

DOI：10.1016/j.yofte.2020.102166 期刊：Optical Fiber Technology 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 我们研究了三种不同辐射敏感光纤（OFs）在高达100 Gy(SiO2)剂量下的X射线（40 keV）和γ射线（1.2 MeV）辐射响应。重点分析了掺磷（P）、铝（Al）及磷/铈（PCe）单模光纤在近红外波段（NIR）的辐射感生衰减（RIA），测试温度范围为室温至50°C。RIA水平和动力学特性强烈依赖于工作波长与光纤组分：对于P和PCe掺杂光纤，P1缺陷是RIA的主要成因，而铈共掺可降低辐射敏感性；铝掺杂光纤在近红外波段未显现特定吸收带。X射线与γ射线产生的RIA水平及动力学特征一致。RIA随剂量和温度的光谱依赖性揭示了这三种光纤在辐射探测与剂量测定中的潜力。为深入探讨导致近红外RIA的点缺陷特性，我们通过分析基模传输对各类光纤RIA光谱的影响——在合理假设纤芯RIA远大于包层RIA并计算模式限制因子（CF）的基础上，重建了纤芯材料的RIA光谱，并针对各类光纤讨论了缺陷的光谱特征。
作者： G. Li Vecchi，Y. Kadi，M. Brugger，D. Di Francesca，C. Sabatier，S. Girard，A. Alessi，A. Guttilla，T. Robin
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究三种不同辐射敏感光纤（芯层分别掺杂磷（P）、铝（Al）和磷/铈（PCe））的X射线与γ射线辐射响应，重点考察近红外波段（NIR）在不同温度下的辐射诱导衰减（RIA）。

研究成果

研究表明，光纤中的辐射诱导衰减（RIA）水平及动力学特性取决于工作波长、光纤成分和温度。掺磷（P）与掺磷铈（PCe）光纤因P1缺陷呈现显著RIA，而铈共掺可降低辐射敏感性。掺铝（Al）光纤在近红外波段无特定吸收带却表现出高灵敏度。这些发现凸显了此类光纤在辐射探测与剂量测定中的应用潜力，其中芯层材料RIA响应机制通过CF应用得以深入解析。

研究不足

该研究仅限于掺杂P、Al和PCe的单模光纤，辐射感生衰减（RIA）测量值最高达100 Gy(SiO?)。温度范围上限为50°C。光谱分析受限于1800 nm以上信噪比条件。

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