一种耐辐照光纤的后处理方法技术

本发明专利技术公开了一种耐辐照光纤的后处理方法，属于光通信领域，其通过对拉丝后的光纤进行载气、预辐照和光漂白处理过程，能够实现光纤内的载气、光纤内不稳定结构缺陷的暴露和光纤内不稳定结构缺陷向稳定结构的转化等过程，进而得到耐辐照性能优异的石英光纤。本发明专利技术的耐辐照光纤的后处理方法，能够直接对已拉制的成品光纤进行载气、预辐照、光漂白等后处理过程，其操作简便、易实施。此外，本发明专利技术方法对石英光纤的种类不作限制，适用性广，具有极好的工业推广价值和应用前景。工业推广价值和应用前景。工业推广价值和应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种耐辐照光纤的后处理方法


[0001]本专利技术属于光通信领域，具体涉及一种耐辐照光纤的后处理方法。

技术介绍

[0002]光纤由于具有损耗低、传输速率高、体积小、质量轻、抗静电干扰等优点，在诸如海洋、航空、核电站、环境智能监测等特殊辐照环境下，被广泛用作光传输介质。然而，在这些辐照环境中，光纤通信能力往往会急速下降，究其原因，主要是电离辐射损伤导致石英光纤材料产生了缺陷结构。当射线能力较低时，会造成二氧化硅中的硅氧键断裂或产生电离现象，使二氧化硅的原子结构重排，产生结构缺陷，破坏二氧化硅稳定的四面体结构。当射线能力高于二氧化硅中原子错位阀值能量时，光纤的包层和芯层中形成电子和空穴，这些电子空穴被捕获产生新的缺陷中心，它们使光纤的缺陷增多并使光纤吸收增加，即造成了光纤的损耗增加。正因如此，在上述应用场景下，往往要求光纤应当具备相应的耐辐照能力。
[0003]目前，在我国的耐辐照光纤领域，其耐辐照光纤主要面临两方面的问题，一方面是光纤的耐辐照性能不佳，当应用于高辐照环境，典型场景为核电站的安全壳内区域，不同于常规环境，该环境会有较大的电离辐射，壳内布置的光纤光缆需耐受最高辐照＞200kGy
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γ辐照，常规光纤在这种极端条件下的通信能力将会急速下降，严重影响光纤器件的正常使用甚至引起失效。另一方面是耐辐照光纤的采购问题，目前我国极端环境下使用的特种耐辐照光纤大多都是直接从国外进口，面临着技术封锁和采购垄断。为满足极端工况环境，对设备的性能和可靠性要求高于工业级产品，但目前的技术要求和试验要求尚不完善，亟需突破国外的制约，填补国内的技术空白，推动光纤的耐辐照性能显著提升。
[0004]同时，目前行业内普遍采用的耐辐照光纤结构多为全掺氟结构，即纤芯与包层均为氟元素的单掺杂。光纤掺氟主要有两个作用：一方面，F原子键连到断键区或缺陷中心，Si
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F键能大于Si
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O键能，可以抑制辐照时产生的缺陷，比起纯硅芯更能够降低辐致损耗；另一方面，掺氟能够降低拉丝黏度和拉丝张力，有助于减少机械力引起的键疲劳和电子跃迁。
[0005]为了提升光纤耐辐照的能力，现有技术研究了多种技术解决方案，例如，在专利文献CN103319085A中，其公开了一种提高石英光纤抗辐射性能的处理方法，将石英光纤材料依次经历1200
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1400℃保温1～2h、在水中淬火、预辐照、800～1000℃退火0.5h的处理过程，从而使得到的光纤材料具有更加稳定的微结构和良好的抗辐照性能；不过，由于涉及到1000℃以上的高温处理，光纤常用的丙烯酸酯涂层通常无法耐受，因此从工业生产的角度出发，这种方法不具有普适性。又例如，在专利文献CN109574491A中，也公开了一种耐辐射光纤的制备方法，其通过将光纤预制棒依次进行退火、载氢、预辐照处理，然后对处理后的预制棒进行拉丝，以此制得耐辐射的光纤。然而，由于预制棒的比表面积小，直接对预制棒进行载气，气体可能无法抵达光纤纤芯内部或纤芯的气体浓度不足，最终出现载气效果不佳、抗辐照性能没有明显改善的情况。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本专利技术提供了一种耐辐照光纤的后处理方法，其基于现有耐辐照光纤主要为芯/包层单掺杂氟元素的结构，能够显著提升光纤耐辐照能力，克服现有耐辐照光纤制造过程中出现的处理方法不适用、操作难度大、性能改善效果不佳等难点，提升耐辐照光纤的制备效率和处理质量。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的一个方面，提供一种耐辐照光纤的后处理方法，其包括如下过程：
[0008]S1，对拉丝后的光纤进行载气处理；
[0009]S2，对载气后的光纤同时进行预辐照处理和光漂白处理；
[0010]S3，对预辐照后的光纤继续进行光漂白处理，得到耐辐照光纤。
[0011]本专利技术的另一个方面，提供另一种耐辐照光纤的后处理方法，其包括如下过程：
[0012]S1，对拉丝后的光纤进行载气处理；
[0013]S2，对载气后的光纤进行预辐照处理；
[0014]S3，对完成预辐照后的光纤进行光漂白处理，得到耐辐照光纤。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，在S1中，载气处理的气体为氘气或者氧气。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，光纤进行载气处理的条件为：气体的浓度大于99v％，气体的压力为2MPa～50MPa，载气温度为20℃～100℃，载气时间为1day～30day。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，光纤载气的气体压力优选为2MPa～20Mpa，载气时间优选为1day～20day。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，在S2中，采用γ射线源对载气后的光纤进行预辐照处理过程。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，光纤的预辐照条件为：预辐照总剂量为1～103kGy，预辐照剂量率为0.1～2.5Gy/s。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，预辐照总剂量优选为10～103kGy，预辐照剂量率优选为0.5～2.5Gy/s。
[0021]作为本专利技术的进一步改进，光漂白处理是通过将激光直接通入光纤进行的；激光波长为500～1000nm，功率为1～5000mW；且
[0022]预辐照结束后，光漂白的时间为1～20h。
[0023]作为本专利技术的进一步改进，所述耐辐照光纤包括耐辐照单模光纤，在辐射总剂量为100kGy的环境下，该耐辐照单模光纤在1310nm和1550nm波段的衰减小于2.0dB/100m；
[0024]和/或
[0025]所述耐辐照光纤包括耐辐照多模光纤，在辐射总剂量为100kGy的环境下，该耐辐照多模光纤在1300nm波段的衰减小于4.0dB/100m。
[0026]上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0027]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：
[0028](1)本专利技术的耐辐照光纤的后处理方法，其通过对拉丝后的光纤进行载气、预辐照和光漂白处理过程，完成了光纤内的载气、光纤内不稳定结构缺陷的暴露和光纤内不稳定结构缺陷向稳定结构的转化过程，得到耐辐照性能优异的石英光纤，克服了传统耐辐照光
纤制备过程中存在的光纤受高温影响严重、产品质量不一、普适性较差等问题，保证了耐辐照光纤制备的效率和质量。
[0029](2)本专利技术的耐辐照光纤的后处理方法，其通过对载气、预辐照、光漂白过程中的处理条件进行具体设计，使得已拉制的成品光纤可以直接进行所述处理过程，达到消除光纤中存在的结构缺陷和可能产生的辐致缺陷的效果，确保得到的耐辐照光纤满足实际应用的需求，实现耐辐照光纤的快速制备，其操作简便、易实施，适用于大规模生产，能够有效降低耐辐照光纤的制备成本和应用成本。
[0030](3)本专利技术的耐辐照光纤的后处理方法，对石英光纤的种类不作限制，既可用作耐辐照单模光纤的后处理，也可以用于耐辐照本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐辐照光纤的后处理方法，其特征在于，包括如下过程：S1，对拉丝后的光纤进行载气处理；S2，对载气后的光纤同时进行预辐照处理和光漂白处理；S3，对预辐照后的光纤继续进行光漂白处理，得到耐辐照光纤。2.一种耐辐照光纤的后处理方法，其特征在于，包括如下过程：S1，对拉丝后的光纤进行载气处理；S2，对载气后的光纤进行预辐照处理；S3，对完成预辐照后的光纤进行光漂白处理，得到耐辐照光纤。3.根据权利要求1或2所述的耐辐照光纤的后处理方法，其特征在于，在S1中，载气处理的气体为氘气或者氧气。4.根据权利要求3所述的耐辐照光纤的后处理方法，其特征在于，光纤进行载气处理的条件为：气体的浓度大于99v％，气体的压力为2MPa～50MPa，载气温度为20℃～100℃，载气时间为1day～30day。5.根据权利要求4所述的耐辐照光纤的后处理方法，其特征在于，光纤载气的气体压力为2MPa～20Mpa，载气时间为1day～20day。6.根据权利要求1或2或4或5所述的耐辐照光纤的后处理方法，其特征在于，在S2中，采用γ射线源对...

【专利技术属性】
技术研发人员：李羽，朱际威，柯明鑫，杨坤，杨晨，汪松，罗杰，
申请(专利权)人：长飞光纤光缆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：