[發明專利]一種光纖輻照監測裝置及方法

有效

• 申請號: 202110302186.6
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN112684485B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 楊雨;戴玉芬;廖明龍;王天晗;雷敏;王光斗;武春風;李強;姜永亮;劉厚康;宋祥
• 申請（專利權）人: 武漢光谷航天三江激光產業技術研究院有限公司
• 主分類號: G01T1/16
• 分類號: G01T1/16;G01T1/02;G02B6/036;G01D5/353
• 代理公司: 北京恒和頓知識產權代理有限公司 11014
• 代理人: 周君

1.一種光纖輻照監測裝置，其特征在于，包括：

用于發射信號激光的光纖激光器，由所述光纖激光器射出的信號激光的輸出功率不小于500W、光束質量因子M²小于1.5；

多模光纖；

包層光濾除器，所述包層光濾除器的外側封裝有金屬封裝層；

溫度傳感器，所述溫度傳感器布置于所述金屬封裝層，用以測量所述金屬封裝層的溫度；

溫度數據處理器，所述溫度數據處理器與所述溫度傳感器連接；以及，熱電材料吸收體；

所述光纖激光器射出的信號激光耦合至所述多模光纖的纖芯；所述多模光纖和所述包層光濾除器耦合連接，使得在所述多模光纖的纖芯中傳輸的信號激光耦合至所述包層光濾除器，并射入所述熱電材料吸收體；在所述多模光纖的內包層中傳輸的包層光被所述包層光濾除器濾出至所述金屬封裝層。

2.如權利要求1所述的光纖輻照監測裝置，其特征在于，還包括：

合束器，所述光纖激光器射出的信號激光經所述合束器耦合至所述多模光纖的纖芯。

3.如權利要求2所述的光纖輻照監測裝置，其特征在于，還包括：

用于發射漂白光的漂白光源，所述漂白光源射出的漂白光經所述合束器耦合至所述多模光纖的內包層，所述內包層套接于所述纖芯的外側。

4.如權利要求1-3任意一項所述的光纖輻照監測裝置，其特征在于：

所述多模光纖為三包層光纖，其包括由內而外依次設置的所述纖芯，由摻氟的二氧化硅構成的所述內包層，第二包層以及第三包層；

所述纖芯的折射率大于所述內包層的折射率；

所述內包層的折射率大于所述第二包層的折射率；

所述第二包層的折射率小于所述第三包層的折射率。

5.如權利要求1-3任意一項所述的光纖輻照監測裝置，其特征在于：所述包層光濾除器的輸入光纖和輸出光纖均為雙包層光纖，所述雙包層光纖的纖芯尺寸大于所述多模光纖的纖芯尺寸，所述雙包層光纖的內包層尺寸大于所述多模光纖的內包層尺寸；所述雙包層光纖的纖芯數值孔徑大于所述多模光纖的纖芯數值孔徑。

6.如權利要求1-3任意一項所述的光纖輻照監測裝置，其特征在于：所述金屬封裝層套設于所述包層光濾除器的封裝光纖的外側，所述封裝光纖的外包層為高折射率層，所述高折射率層的折射率大于1.456，且所述高折射率層的折射率的波動范圍的絕對值小于0.044。

7.如權利要求1-3任意一項所述的光纖輻照監測裝置，其特征在于：

所述溫度數據處理器包括溫度獲取模塊和處理模塊；

所述溫度獲取模塊與所述溫度傳感器連接；所述處理模塊與所述溫度獲取模塊連接；

其中，所述處理模塊計算輻照總劑量、輻照劑量率滿足以下公式：

其中，為輻照總劑量，單位為Gy；為經驗值；為包層光濾除器的封裝光纖的纖芯數值孔徑；為封裝光纖的纖芯直徑，單位為μm；為封裝光纖的套接其纖芯外側的內包層的內包層直徑，單位為μm；為輻照前金屬封裝層的溫度，單位為℃；為輻照后金屬封裝層的溫度，單位為℃；為光纖激光器的中心波長，單位為μm；為輻照劑量率，單位為Gy/h；為輻照時長，單位為h。

8.一種光纖輻照監測方法，其適用于如權利要求1-7任意一項所述的光纖輻照監測裝置，其特征在于，包括步驟：

S1，獲取輻照前金屬封裝層的溫度；

S2，多模光纖于待測輻照場進行輻照，并獲取所述多模光纖的輻照時長以及所述輻照時長對應的輻照后金屬封裝層的溫度；

S3，根據包層光濾除器的封裝光纖的纖芯數值孔徑、封裝光纖的纖芯直徑、封裝光纖的套接其纖芯的外側的內包層的內包層直徑、溫度、溫度、光纖激光器的中心波長的函數關系得到輻照總劑量；根據輻照總劑量與輻照時長得到輻照劑量率；

所述函數關系滿足：

輻照總劑量和輻照劑量率滿足：

其中，單位為Gy；為經驗值；單位為μm；單位為μm；、單位為℃；單位為μm；單位為Gy/h；單位為h。