在空間輻射環境下，光纖會產生輻射致衰減，嚴重影響光纖在輻射環境中的套用，造成大量的光纖損耗。
基本介紹
- 中文名：光纖輻射損害
- 外文名：fibre radiation damage
- 一級學科：工程技術
- 二級學科：電力系統
- 類型：電力術語
- 定義：光纖輻射所能產生的危害
定義,光纖輻射,光纖損耗,光線輻射衰減效應,熱退火效應,光褪色效應,
定義
光纖輻射損害是指光纖輻射所能產生的危害。
光纖輻射
光纖具有體積小、重量輕、結構靈活、抗電磁干擾和電絕緣的優點，廣泛套用於光通信和光纖感測傳輸損耗是光纖性能最重要的指標之一，決定了光信號在光纖中傳輸的最大距離和系統的穩定性。通常引起光纖損耗的主要因素有本徵吸收、雜質吸收、瑞利散射損耗以及彎曲損耗口等。在空間等輻射環境中，光纖損耗會顯著增加，即產生所謂的輻射致衰減。而光纖的輻射致衰減比光纖的本徵損耗高一個數量級以上，成為了輻射環境下影響光纖光學系統性能的主要因素。光纖輻射效應可分為初級階段、次級階段和缺陷形成三個階段。
光纖損耗
光信號經光纖傳輸後，由於吸收、散射等原因引起光功率的減小。光纖損耗是光纖傳輸的重要指標，對光纖通信的傳輸距離有決定性的影響。實現光纖通信，一個重要的問題是儘可能地降低光纖的損耗。 光纖損耗所謂損耗是指光纖每單位長度上的衰減，單位為dB/km。光纖損耗的高低直接影響傳輸距離或中繼站間隔距離的遠近，因此，了解並降低光纖的損耗對光纖通信有著重大的現實意義。
所謂損耗是指光纖每單位長度上的衰減，單位為dB/km。光纖損耗的高低直接影響傳輸距離或中繼站間隔距離的遠近，因此，了解並降低光纖的損耗對光纖通信有著重大的現實意義。儘管光波有著極大的頻寬，但在1961－1970年，人們主要研究利用大氣傳輸光信號，實踐證明，由於受到氣候環境的嚴重影響，無法實現正常的通信。在人們考慮的其它傳輸介質中，用石英玻璃材料製成的光導纖維即光纖來傳輸光信號成為研究的重點。但是當時普通石英玻璃材料的損耗高達1000dB/km，傳輸距離很有限。1966年7月，英國標準電信研究所的英藉華人高錕（K.C.Kao）博士和霍克哈姆（G.A.HocKham）博士根據介質波導理論指出：光纖的高損耗並不是其本身固有的，而是由材料中所含的雜質引起的。並預言如果降低材料中的雜質含量，可使得光纖的損耗降至20dB/km，甚至更小。1970年，美國康寧（Corning）玻璃有限公司成功地研製了損耗為20dB/km的低損耗石英光纖，這使得光纖完全能勝任作為傳輸光波的傳輸媒介，也開闢了光纖通信的新紀元。
光線輻射衰減效應
在空間輻射環境下，光纖會產生輻射致衰減，嚴重影響光纖在輻射環境中的套用。
熱退火效應
在特定溫度條件下，光纖中的色心有穩定和不穩定兩種。穩定色心一旦形成就不再退去，在輻照後也能穩定存在於光纖中，並形成穩定的光吸收。而不穩定色心則在熱驅動下發生退化。因此，在輻照後的光纖衰減並不穩定，而會發生所謂的熱退火效應。
熱退火效應是色心退化的一種重要表現，與光纖有關，且在不同的波長具有不同的表現形式。例如，P摻雜石英光纖有兩種主要色心—POHC色心和P1色心，這兩種色心的吸收譜在1200~1400nm處相接。兩種色心的不同溫度特性導致P摻雜光纖在長波和短波段的退火效應不同：經過輻照的P摻雜光纖中的POHC色心會發生分解，導致該色心吸收波段（小於1200nm）的RIA隨退火時間的增加而有所降低，最後趨於穩定；而“退火”後P摻雜光纖中短波段的光吸收色心POHC分解過程中向P1色心轉化，導致該色心的吸收波段（大於1400nm）RIA在輻照後隨時間有所增加。
光褪色效應
光纖中色心退化還受到光纖中傳導光的影響。如果在光纖輻照過程中，將傳導光由“弱光”換成功率較大的“強光”，光纖中色心的數目會發生退化，導致光纖衰減明顯偏離“弱光”時的衰減曲線，這種現象被稱為光褪色效應。一般認為，在傳導光波長較短、環境溫度較低時，光褪色效應比較明顯。研究表明，在純二氧化矽纖芯光纖中的光褪色現象較為顯著，而常溫下，Ge摻雜光纖中的光褪色可以忽略。
