CC BY
39ВКВО-2019- Стендовые
ОПЫТ РАЗРАБОТКИ РАДИАЦИОННО-СТОИКОГО АНИЗОТРОПНОГО ЭРБИЕВОГО ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА
В ПАО ПНППК
Вахрушев А.С.1, Нурмухаметов Д.И.1, Вохмянина О.Л.1, Азанова И.С.1, Димакова Т.В.1, Рогожников П.Ю.1, Яшков М.В.2
1
Пермская научно-производственная приборостроительная компания, г. Пермь 2 Институт химии высокочистых веществ РАН, г. Нижний Новгород
DOI 10.24411/2308-6920-2019-16192
Использование волоконных систем является неотъемлемой частью современного мира. При этом с каждым годом требования по эксплуатации к таким системам возрастают, вследствие чего появляется потребность в оптических волокнах (ОВ) с широким спектром возможностей.
В продолжение работ по разработке изотропных эрбиевых радиационно-стойких оптических волокон (РС ОВ) [1], ПАО ПНППК совместно с НЦВО РАН и ИХВВ РАН разработано, изготовлено и испытано анизотропное эрбиевое РС ОВ типа «Панда». В работе проведено исследование характеристик анизотропного эрбиевого радиационно-стойкого оптического волокна в сравнении с аналогичным изотропным ОВ. Данное оптическое волокно предназначено для использования в волоконно-оптических гироскопах [2], лазерных системах, в телекоммуникации в условиях с высоким уровнем радиации.
Эрбиевая сердцевина анизотропного активного РС ОВ была дополнительно легирована ионами церия для повышения радиационной-стойкости, а также алюминием для лучшего растворения редкоземельных элементов (РЗЭ). Для выяснения влияния анизотропии на свойства волокна из преформы изготовлено одномодовое анизотропное ОВ типа «Панда» и изотропное ОВ. Поглощение для обоих типов волокон составило на длине волны 1,53 мкм от 18 до 24 дБ/км.
Полученная величина двулучепреломления анизотропного ОВ составила - 6-10"4, что больше зарубежных аналогов (заявленное двулучепреломление волокна IXF-EDF-FGL-PM компании 1ХВ1ие имеет двулучепреломление 2404 [3]). На рисунке 1 изображен торец изготовленного анизотропного РС ОВ. Поскольку преформы изотропного и анизотропного РС ОВ имеют одинаковые генерационные характеристики, провели сравнение спектров люминесценции. Оба типа волокна были 8 метров, с похожим поглощением на длине волны 1530 нм, накачка волокна осуществлялась с одинаковой мощностью лазерного РисуНОК 1 - ФотографиЯ диода. На рис. 2 спектры с пиком мощности на длине волны 1,53 мкм равным торца активного 0,12 условных единиц (у.е.) относятся к изотропному оптическому волокну, а радиационно-стойкого при мощности равной 0,6-0,4 у.е. к анизотропному оптическому волокну.
оптического волокна Нагружающие стержни из боросиликатного стекла повлияли на характеристики выходного излучения, понизив пик на длине волны 1,53 мкм в 2 раза и повысив пик на длине волны 1,56 мкм в 1,5 раза.
Для определения степени сохранения поляризации в анизотропном ОВ, собрана схема усилителя с использованием компонентов, сохраняющих состояние поляризации (рис. 3). Выяснилось, что при включении в схему изотропного волокна сохранение состояния поляризации не происходит. Тогда, как с анизотропным ОВ длиной 8 м уровень экстинкции падает не ниже 22 дБ (Произошло падение экстинкции на 10%. На выходе с изолятора значение экстинкции выходного излучения
1510 1520 1530 1 540 1550 1 560 1570 1 580 составляло 24 дБ).
Для прогнозирования срока службы в
-•-СЕЕПООв -СЕЕЙ008 рап .
Рисунок 2-Сравнение спектров анизотропного местах с высоким фоном гамма изучения, и изотропного ОВ; график с точками -изотропное ОВ, без точек - анизотропное ОВ
368
№6 2019 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019» [email protected]
ВКВО-2019 Стендовые
проведены испытания обоих типов волокон на радиационную стойкость в схеме суперлюминесцентного волоконного источника.
Результаты испытаний изотропного и анизотропного волокон при воздействии непрерывного гамма облучения от источника облучения 60Со при поглощенной дозе в 1 кГр1 с мощностью дозы 1,31 Гр/с при Т=25°С приведены на рис. 4. Получено, что анизотропное ОВ является более стойким к ионизирующему излучению по сравнению с аналогичным изотропным ОВ. При одинаковых параметрах накачки, анизотропное РС ОВ имеет меньшую начальную мощность по сравнению с изотропным, но при этом в конце облучения его выходная мощность выше, чем у изотропного РС ОВ (процент падения выходной мощности анизотропное ОВ типа «Панда» составил ~40%, а для изотропного ОВ составил ~50%).
Рисунок 3 - Принципиальная схема волоконного усилителя
Рисунок 4 - Зависимость оптической мощности СВИ от дозы облучения
активного волокна, источник облучения 60Со, мощность дозы 1,31 Гр/с, общая доза 1000 Гр, при Т = 25°С. График с точками - изотропное ОВ, график
без точек - анизотропное ОВ
Таким образом, анизотропное эрбиевое РС ОВ разработки ПАО ПНППК продемонстрировало высокую радиационную стойкость достаточную для использования не только в условиях космоса, но и повышенной мощности дозы, например, для нужд атомной промышленности.
Литература
1. Поносова А.А. и др. Фотон Экспресс 6, 45-46 (2017)
2. Лихачев М.Е. и др. Фотон Экспресс 6, 17-18 (2009)
3. Спецификация оптического волокна IXF-EDF-FGL-PM компании 1ХВ1ие [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://photonics.ixblue.com/product/fibers/ixf-edf-fgl-pm, свободный - (27.05.2019)
№6 2019 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019»
