本技術(shù)涉及光纖領(lǐng)域，特別是涉及一種新型的耐輻照光纖。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷發(fā)展，光纖可能遇到核輻射的應(yīng)用場合不僅包括戰(zhàn)術(shù)的或戰(zhàn)略的軍事系統(tǒng)，而且還包括核廢料和地下核試驗的監(jiān)測，熱反應(yīng)堆設(shè)備的直觀觀測、航天飛船通信、劑量計量學和醫(yī)療輻射學等。突破核電光纜產(chǎn)品技術(shù)壁壘的關(guān)鍵在于提高光纖光纜的耐輻照性、阻燃性、使用溫度以及使用壽命。

2、耐輻照光纖可用于飛船、航天飛行器、深空探測以及地面核設(shè)施監(jiān)測等技術(shù)領(lǐng)域，同時產(chǎn)品經(jīng)改進后可在核電站、核潛艇、核航母、機載光纖布線、衛(wèi)星天線遠程化微波光纖線路、衛(wèi)星通信脈沖轉(zhuǎn)發(fā)、通信衛(wèi)星相控陣天線以及運載火箭中推廣應(yīng)用，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

3、輻射分為電離輻射和非電離輻射兩類。α射線、β射線、γ射線、x射線、質(zhì)子和中子等屬于電離輻射，?而紅外線、紫外線、微波和激光則屬于非電離輻射。?通常將電離輻射簡稱為輻射或輻射照射。放射性同位素在衰變時釋放出三種類型的輻射：α射線、β射線和?γ射線。另外還有中子輻射，它不是由衰變產(chǎn)生的，而主要是由核反應(yīng)產(chǎn)生的。

4、耐輻射光纖在高能射線（如電子束、中子束、γ射線、x射線以及紫外激光等）輻照下，石英光纖中會出現(xiàn)原子殼中的電子電離而產(chǎn)生電子－空穴對以及原子核的移位、結(jié)構(gòu)改變等。電子或空穴被石英玻璃網(wǎng)絡(luò)中的固有缺陷結(jié)構(gòu)捕獲，就可能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌愋偷狞c缺陷結(jié)構(gòu)，在玻璃材料中形成新的吸收中心，即通常所說的色心。色心分為電子俘獲中心和空穴俘獲中心。色心的形式有：本征e‘，非橋氧空穴中心?(nbohc)?和過氧基團?(por）。原子核的移位是指它偏離于原來的平衡位置，從而在格點上留下空位（肖特基缺陷）或形成空位一間隙原子（弗倫克爾缺陷）等。

5、光纖在預制棒制備過程中由于構(gòu)成光纖材料的隨機性，會形成某些不完善結(jié)構(gòu)，如氧空穴，非橋鍵氧離子，斷鍵的產(chǎn)生或原子移位等。光纖在正常環(huán)境下工作時，通常這種因素導致的吸收作用可以忽略不計。但是，如果光纖暴露或工作在輻射環(huán)境下，當輻射達到一定劑量后，在缺陷處由于俘獲輻照過程中產(chǎn)生的電子或空穴會形成色心，它使缺陷導致的吸收作用增強，同時意味著信號衰減將變嚴重。隨著光纖通信技術(shù)和光纖傳感技術(shù)的快速發(fā)展，光纖已開始應(yīng)用于各種輻照環(huán)境，很多特殊的工業(yè)和軍事領(lǐng)域的應(yīng)用都要求光纖具有良好的抗輻射性能。因此了解光纖中的輻致色心的起源以及各種色心的特性對于開發(fā)抗輻射光纖有著重要的意義。

6、通常,?在常規(guī)光纖中，纖芯摻鍺以提高折射率，以純二氧化硅為包層形成光纖的波導結(jié)構(gòu)。石英光纖中摻?geo2，由于ge取代?[sio4]?四面體中的si從而造成四面體的扭曲，在光纖中產(chǎn)生應(yīng)力，最終形成缺陷。而且這些雜質(zhì)原子具有較強的電子親和力，容易俘獲輻照后產(chǎn)生的電荷形成“色心“，色心吸收特定波長的光而導致?lián)p耗增加，從而導致光纖無法進行光信號的正常傳輸。

7、目前業(yè)內(nèi)采取的提高光纖耐輻射光纖的普遍方法是：采用高純度二氧化硅為纖芯以避免研制的耐輻射光纖在長期低劑量率和短期大劑量率的輻射下產(chǎn)生光吸收色心；采用在二氧化硅中摻入一定量氟元素制作低折射率包層，形成光纖的導光界面。在保證光纖傳輸性能的同時避免輻射感應(yīng)缺陷色心的形成。

8、但是?,在純石英纖芯和摻氟內(nèi)包層的光纖中，由于纖芯和包層的高溫粘度不匹配，在拉絲過程中拉絲張力的作用下，在纖芯和包層界面會產(chǎn)生較大的應(yīng)力，從而引起應(yīng)變，引起芯/包界面的幾何波動，造成界面的不均勻性。我們知道光波在光纖中的傳播是通過界面反射向前傳輸?shù)?，界面不均勻會造成散射損耗，界面不均勻本身也是光纖本身的缺陷，在輻照環(huán)境下，產(chǎn)生色心，導致較大的輻致?lián)p耗。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型主要解決的技術(shù)問題是提供一種新型的耐輻照光纖，通過摻氯纖芯、摻氟包層的界面粘度匹配，來消除或減小界面的不規(guī)整性，從而減少“色心”的形成，使光纖的輻致?lián)p耗能顯著減小，其耐輻射性能能顯著提高。

2、為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的一個技術(shù)方案是：提供一種新型的耐輻照光纖，包括由內(nèi)到外依次設(shè)置的摻氯纖芯、摻氟內(nèi)包層和純sio2外包層，所述摻氯纖芯的折射率大于純sio2外包層的的折射率，純sio2外包層的折射率大于摻氟內(nèi)包層的折射率，所述摻氯纖芯與純sio2的折射率差與摻氟包與純sio2的折射率差形成光纖基模的主導光面，所述摻氟內(nèi)包層由二氧化硅摻氟降低折射率而形成導波結(jié)構(gòu)，所述摻氯纖芯和摻氟內(nèi)包層在界面粘度匹配以消除或減小界面的不規(guī)整性從而減小輻致?lián)p耗。

3、在本實用新型一個較佳實施例中，所述耐輻照光纖的內(nèi)、外涂層為一種或多種防輻射功能單體與丙烯酸酯的共聚體。

4、在本實用新型一個較佳實施例中，所述防輻射功能單體為甲基丙烯酸釤、甲基丙烯酸鉛或甲基丙烯酸釓，所述防輻射功能單體在涂層中的質(zhì)量分數(shù)為3wt.％-6wt.%。

5、在本實用新型一個較佳實施例中，所述纖芯與二氧化硅的相對折射率差為，纖芯粘度為，摻氟內(nèi)包層與二氧化硅的相對折射率差為，摻氟內(nèi)包層粘度為，則可根據(jù)下式進行粘度匹配的計算：；，粘度匹配時，必需滿足下列條件，，最終得到以下公式：，，為芯/包折射率差。

6、在本實用新型一個較佳實施例中，所述氯、氟材料摻雜時，在1650℃時，根據(jù)不同的摻雜濃度wt%，石英玻璃的粘度可參見以下公式，為純二氧化硅粘度；，t為凱爾文度；進行氟、氯摻雜，，。

7、為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的另一個技術(shù)方案是：提供一種上述的新型的耐輻照光纖的制備方法，包括以下步驟：a.用vad法制作纖芯：反應(yīng)容器內(nèi)通入凈化空氣，反應(yīng)容器一側(cè)排氣管道中排放泵保證其內(nèi)部壓力穩(wěn)定，純sio2噴燈頭用于沉積純sio2纖芯，沉積面始終保持在sio2的芯棒噴燈頭之間的位置，將制成的sio2纖芯的多孔質(zhì)母材經(jīng)燒結(jié)脫水，在燒結(jié)爐中對芯棒疏松體用sicl4進行氯摻雜，石英疏松體中在高溫爐內(nèi)能夠進行氯的擴散摻雜到石英玻璃中去，在疏松體轉(zhuǎn)化成封閉孔狀態(tài)之前和/或到這時對疏松體進行氯摻雜變成完全燒結(jié)成型的玻璃體，通以氦氣和氯氣組成的干燥氣體，通過氦氣滲透到多孔的玻璃質(zhì)點內(nèi)部排除在水解反應(yīng)過程中殘留在預制棒中的氣體，氯氣則用以脫水，將多孔體中的oh置換出來，使產(chǎn)生的si-cl鍵的基本吸收峰在25μm波長處，從而使之遠離石英光纖的工作波長0.8-2μm，除去預制棒中殘留的水分，經(jīng)脫水處理后，可使石英玻璃中oh的含量降到lppb左右；b.用povd工藝完成摻氟內(nèi)包層及純sio2外包層：sif4、sif6經(jīng)過mfc和源化學氣體sicl4，o2在等離子體o2，n2中產(chǎn)生化學氣相反應(yīng)生成純sio2或摻氟sio2的沉積體在等離子的高溫能量下，直接形成玻璃體，沉積完成后靶棒分得到所需的管狀外包層玻璃體；c.拉絲：將上述玻璃體預制棒插入拉絲爐內(nèi)進行2200℃高溫拉絲，?拉制成光纖，光纖拉絲工藝中需進行光纖涂復，涂復直徑為242±5μm，涂層分為內(nèi)、外兩層，內(nèi)、外涂層為一種或多種防輻射功能單體與丙烯酸酯的共聚體，防輻射功能單體在涂層中的質(zhì)量分數(shù)為3wt.％-6wt.%。

8、在本實用新型一個較佳實施例中，所述步驟a中用夾具夾持尾管在一潔凈空間的反應(yīng)容器內(nèi)通入凈化空氣，使用氧化水解生成氧化物方法用純sio2纖芯上噴燈和純sio2纖芯下噴燈，沉積純sio2纖芯的多孔質(zhì)母材，通過pid控制來控純sio2纖芯多孔質(zhì)母材的旋轉(zhuǎn)以及提升速度，使底部沉積面始終保持在純sio22纖芯上噴燈和純纖芯下噴燈之間的位置；由壓力傳感器控制整個反應(yīng)容器內(nèi)部的壓力傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，再通過pid控制來調(diào)節(jié)氣動閥門及排氣泵使得排出制造過程產(chǎn)生的廢氣，同時保證反應(yīng)容器內(nèi)部壓力氣流的穩(wěn)定，同樣有攝像機和高溫計采集到信息傳輸?shù)奖O(jiān)視器和沉積體剖面顯示器，再通過pid控制控制系統(tǒng)，其噴出質(zhì)量為38g/min，火焰溫度為1780℃，排放泵排出廢氣，反應(yīng)容器內(nèi)部壓力為5pa，沉積后的純sio2的纖芯的多孔質(zhì)母材表面溫度為1080℃，旋轉(zhuǎn)速度保持為20r/min，且位置偏差應(yīng)為50μm，將制成的純sio2纖芯的多孔質(zhì)母材經(jīng)燒結(jié)脫水，在摻氯燒結(jié)爐中對純sio2纖芯的多孔質(zhì)母材用sicl4進行氯摻雜，在純sio2纖芯的多孔質(zhì)母材轉(zhuǎn)化成封閉孔狀態(tài)之前和/或到這時才對純sio2纖芯的多孔質(zhì)母材進行氯摻雜，并且在高于1300℃的溫度下，在sicl4存在的情況下，變成完全燒結(jié)成型為摻氯纖芯玻璃體。

9、在本實用新型一個較佳實施例中，所述步驟b中將摻氯纖芯玻璃體固定在車床卡盤上，摻氯纖芯玻璃體由車床卡盤帶動旋轉(zhuǎn)，等離子火炬固定在拖架上，拖架沿摻氯纖芯玻璃體長度方向移動等離子火炬，導致材料在摻氯纖芯玻璃體上沉積而形成所需管狀外包層玻璃體，等離子氣體輸送管和源化學氣體輸送到等離子火炬上，高頻發(fā)生器通過線圏提供頻率為5.28±0.13mhz，功率為60kw的高頻電場來激勵等離子體，而源化學物質(zhì)在等離子體中產(chǎn)生化學氣相反應(yīng)生成純sio2或摻氟sio2的沉積體在等離子的高溫能量下，直接形成玻璃體，等離子氣體先經(jīng)等離子氣干燥器除去水分，確保其羥基含量低于2ppm；反應(yīng)氣體的載氣o2先經(jīng)干燥器除去水分，確保其羥基含量在0.5ppm以下，再經(jīng)過鼓泡器將源氣體sicl4帶出、輸送至等離子火炬，摻氟的下陷包層的形成是通過mfc27處控制sif4，sif6流量來控制f摻雜量，沉積完成后可得到所需的摻氟內(nèi)包層及純sio2外包層。

10、在本實用新型一個較佳實施例中，所述步驟c中玻璃體預制棒插入拉絲爐內(nèi)進行2200℃高溫拉絲，拉制成光纖，拉制張力設(shè)定為30-45g，光纖拉絲工藝中需進行光纖涂復，涂復直徑為242±5μm，涂層分為內(nèi)、外兩層，內(nèi)涂直徑為180?-190μm，內(nèi)涂層的揚氏模量為0.5-2mpa，外層涂料的楊氏模量應(yīng)大于600mp。

11、在本實用新型一個較佳實施例中，所述步驟a中的氯的摻雜濃度為1wt%。

12、本實用新型的有益效果是：本實用新型新型的耐輻照光纖，二氧化硅摻氯纖芯和二氧化硅摻氟內(nèi)包層達到界面粘度匹配，使光纖的輻致?lián)p耗能顯著減小，其耐輻射性能顯著提高。

13、本實用新型新型的耐輻照光纖，通過光纖的內(nèi)、外耐輻照涂層將高能射線吸收或阻擋在外，進一步緩解輻射對光纖性能的影響，從而提升光纖的耐輻射性能。