• А
  • Б
  • Ч
  • Е
  • Х
  • И
  • К
  • Л
  • М
  • Н
  • О
  • П
  • Р
  • С
  • Т
  • У
  • В
  • Я
  • З
  • М
  • С
Заказать оборудование
Август 2019
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
29 30 31 01 02 03 04
05 06 07 08 09 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31 01

Новости компании

  • 05-06-2019

    «ОЭС Спецпоставка» участник МАКС – 2019!

    Подробнее
  • 22-01-2019

    "ОЭС СПЕЦПОСТВКА" - СПОНСОР 2-ОЙ РОССИЙСКОЙ ШКОЛЫ ПО КВАНТОВЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ

    Подробнее
  • 18-01-2019

    Приглашение на выставку

    Подробнее

Обзор радиационно-стойких волокон от зарубежных и отечественных производителей

В.Б. Ромашова1, М.О. Жукова2

1 Санкт-Петербургский Государственный Университет Аэрокосмического Приборостроения

2 АО «Ленинградские Лазерные Системы»

3 ООО «ОЭС Спецпоставка»

 

ВВЕДЕНИЕ

Компоненты и системы, предназначенные для работы в агрессивных средах и подверженные воздействию радиации, требуют определенной конструкции и должны обладать специальными свойствами. Необходимость создания систем, применяющихся для исследования космического пространства, авиации и навигации, требует все более устойчивых и стабильных оптических приборов [1-3], способных выдерживать ионизирующее излучение.

В стандартных оптических волокнах под воздействием радиации возникают точечные дефекты [4], называемые центрами окраски (ЦО). Эти центры поглощают излучение, распространяющееся по волокну.  Результатом поглощения становятся потери сигнала вплоть до полной утраты работоспособности системы. Радиационно-стойкие волокна помогают минимизировать воздействие ионизирующего излучения.

Основным фактором, отвечающим за стойкость волокна в условиях радиации, является отсутствие в сердцевине волокна примесей германия (Ge). Повышение радиационной стойкости достигается исключением примесей германия и прочих добавок за исключением фтора (F). Как показали исследования, небольшая добавка фтора в сердцевину позволяет улучшить показатели.

Крупнейшие зарубежные компании, производящие волокно, имеют модели, разработанные специально для сложных условий эксплуатации. Ниже представлен обзор некоторых из них.

ОБЗОР РАДИАЦИОННО-СТОЙКИХ ВОЛОКОН КОМПАНИИ NUFERN

Компания Nufern (США) выпускает такие версиирадиационно-стойкого волокна как R1310-HTA и S1550-HTA. Как и все волокна, предназначенные для передачи информации, данные версии оптимизированы для работы на длинах волн 1310/1550нм, а также являются устойчивыми к электромагнитному и электрическому полю, обладают высокой прочностью и механической надежностью, имеют высокотемпературный акрилат в качестве стандартного покрытия. На рисунке 1 приведены результаты сравнения [5] затухания излучения в вышеописанных волокнах Nufern со стандартным волокном SMF28 при воздействии ионизирующего излучения разной дозы.

Как видно из графика, волокна Nufern серии HTA обладают значительно меньшим затуханием, например, при дозе ионизирующего излучения в 40 крад (что соответствует значению 0,4 Гр или 0,4 Дж/кг) затухание принимает значение 1, 3 и 6 дБ/км для волокон S1550-HTA, R1310-HTA и SMF28 соответственно.

 

Рисунок 1 – Сравнение зависимости затухания в волокнах Nufern и SMF28 от накопленной дозы [5]

ОБЗОР РАДИАЦИОННО-СТОЙКИХ ВОЛОКОН КОМПАНИИ J-FIBER

Компания j-fiber (Германия) производит специальные радиационные волокна серии R.H., как одномодовые (SM), так и многомодовые (MM). Все волокна соответствуют международным стандартам  G.652.B и TIA/EIA 455-64 [6-7].

Производитель j-fiber предоставляет более развернутые данные о проводимых испытаниях своих волокон на радиационную стойкость [8]. Приведем некоторые из них (см. Табл. 1). Многомодовые и одномодовые волокна в ходе испытаний подвергались воздействию импульсного и непрерывного излучения.

Таблица 1. Параметры тестирования волокон j-fiber

Волокно/параметры

ММ

SM

Сердцевина, мкм

50/62,5 мкм

9 мкм

Воздействие непрерывным излучением

23 рад/с или 0,23 Гр/с

73 рад/с или 0,73 Гр/с

Воздействие импульсным излучением

2700 рад/ 27Гр

При длительности импульса в 50 нс

Максимальная доза

1*105рад/

1,104Гр

Затухание, дБ/100м

835 нм

20,8 для CW

0,96 для импульсной

 

1310 нм

1,2 для CW

0,12 для импульсной

Менее 1 для импульсной

1550 нм

-

Менее 30 для CW

           

ОБЗОР РАДИАЦИОННО-СТОЙКИХ ВОЛОКОН КОМПАНИИ OFS

Компани OFS (США) также занимается производством радиационно-стойкого волокна, но уже с сохранением поляризации (PM) серии GyroSil. Результаты сравнения и тестирования таких волокон представлены у производителя на сайте. На рисунке 2 приведен график затухания в зависимости от накопленной дозы ионизирующего излучения. Показано, что при накопленной дозе излучения в 1 рад GyroSil Rad-Hard волокно обладает примерно в пять раз меньшим затуханием при сравнении с волокном SMF28.

 

Рисунок 2 – Сравнение зависимости затухания в волокнах OFS, SMF28 и Sumitomo от накопленной дозы [9-10]

РАДИАЦИОННО-СТОЙКИЕ ВОЛОКНА РОССИЙСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

В последнее время российские производители волоконных устройств и систем все чаще сталкиваются с вопросом импортозамещения, наблюдается активный рост российской волоконной индустрии. Например, в работе [4] описаны достижения НЦВО РАН, совместно с НОЦ «Фотоника и ИК-техника» МГТУ  и ИХВВ РАН.

Новейшим оборудованием для производства заготовок и башней для вытяжки специальных и телекоммуникационных волокон может похвастаться и Пермская научно-производственная приборостроительная компания (ПАО «ПНППК»). Уже реализовано производство следующих волокон [11]: одномодовое изгибоустойчивое, многомодовое, активное эрбиевое, волокно с сохранением поляризации и волокна с термостойким силиконовым и полиимидным покрытиями. Особой гордостью является радиационно-стойкое волокно. Помимо радиационно-стойкого изотропного одномодового волокна, ПАО «ПНППК» также производит радиационно-стойкое волокно с сохранением поляризации для гироскопических применений. В таблице 2 представлены основные характеристики таких волокон [12]. Образцы волокна были испытаны в Российском федеральном ядерном центре экспериментальной физики (РФЯЦ-ВНИИЭФ) на воздействие непрерывного и импульсного излучения. Волокно полностью подтвердило заявленные характеристики. При облучении волокна дозой в 100 крад с мощностью дозы 100 рад/с потери составляют не более 5 дБ/км, через 10 мин. после воздействия – не более 1,5 дБ/км. На рисунке 3 приведены зависимости затухания от накопленной дозы образцов радиационно-стойкого волокна, сохраняющего поляризацию, разработки и производства ПАО «ПНППК».

Таблица 2. Характеристики волокон ПАО «ПНППК»

Наименование параметра

Рад.-стойкое изотропное волокно

Рад.-стойкое PMволокно «Панда»

Длина волны отсечки, мкм

1,37 ± 0,15

1,10 ± 0,15

1,37 ± 0,15

Числовая апертура

0,16 ± 0,02

Диаметр модового поля

8,6 ± 0,6

7,6 ± 0,8

8,6 ± 0,6

Рабочая длина волны (λраб), мкм

1,55

1,31

1,55

Коэффициент затухания на транспортной катушке диаметром

170 мм на рабочей длине волны, дБ/км, не более

1,5

Радиационно-наведенное поглощение, дБ/км (оптическая мощность 5 мВт, радиационное излучение с дозой 100 крад, мощность дозы 100 рад/с, +25°С)

5

Радиационно-наведенное поглощение через 10 минут после воздействия, дБ/км, не более

1,5

 

 

Рисунок 3 – Зависимости затухания от накопленной дозы образцов радиационно-стойких волокон, сохраняющих поляризацию. На графике также приведены кривые релаксации. Доза 100 крад, мощность дозы 100 рад/с, температура + 25 °С.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Не может не радовать, что российские производители идут в ногу со временем и выпускают продукцию на уровне мировых лидеров. Особенно важен тот факт, что радиационно-стойкие волокна могут решить проблему передачи сигнала в сложных условиях эксплуатации. Такие системы, как волоконные гироскопы, оптические акселерометры, системы наведения и стыковки космических аппаратов могут быть значительно улучшены и использованы в дальнейшем в аэрокосмической и исследовательской деятельности. Кроме того, такие отечественные оптические волокна могут применяться в системах мониторинга скважин и АЭС.

Компания «ОЭС Спецпоставка» представляет весь спектр продукции производителей Nufern, j-fiber и OFS на территории РФ и предлагает наиболее выгодные условия поставки продукции и полную техническую поддержку и предоставление образцов. Получить дополнительную информацию вы можете на сайте производителя или обратившись в компанию «ОЭС Спецпоставка».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Севастьянов Н. Н. и др. Анализ современных возможностей создания малых космических аппаратов для дистанционного зондирования Земли //Труды Московского физико-технического института. 2009. Т. 1. №. 3. С. 14-22.
  2. Хуторовский З. Н. и др. Анализ вклада оптических средств наблюдения РАН в контроль космического пространства в 2016-2017 гг //Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2017. №. 4-2. С. 140-147.
  3. Джашитов В. Э., Панкратов В. М., Барулина М. А. Датчик температур для мониторинга и диагностики ракетно-космической техники в условиях тепловых ударов //Мехатроника, автоматизация, управление. 2008. №. 3. С. 24-28.
  4. Томашук А.Л., Дворецкий Д.А., Лазарев В.А., Пнев А.Б., Карасик В.Е., Салганский М.Ю., Кашайкин П.Ф., Хопин В.Ф., Гурьянов А.Н., Дианов Е.М. Отечественные радиационно-стойкие волоконные световоды // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия «Приборостроение». 2016. №5 (110).
  5. Alam M., Abramczyk J., Manyam U., Farroni J., & Guertin D. Performance of optical fibers in space radiation environment //International Conference on Space Optics—ICSO 2006. International Society for Optics and Photonics, 2017. V. 10567. P. 105672M.
  6. Характеристики одномодового оптического волокна и кабеля. Международный союз электросвязи -  http://handle.itu.int/11.1002/1000/13076.
  7. Friebele E. J. Procedure for measuring radiation-induced attenuation in optical fibers and optical cables // AA(Naval Research Lab., Washington, DC.). – 1992.
  8. Электронный ресурс - http://www.j-fiber.com/en/radiation_hard_multimode_fiberhtml.html.
  9. M. Alam et al, “Passive and active optical fibers for space and terrestrial applications”, Proc. SPIE, Vol.

6308 (2006)

  1. Электронный ресурс - http://www.sumitomoelectricusa.com/products/fiber-optics/pure-silica-core-fiber.
  2. Кель О.Л., Носова Е А., Первадчук В.П. Применение эрбиевых волокон производства Пермской научно-производственной приборостроительной компании в высокостабильных широкополосных источниках излучения для волоконного оптического гироскопа //Фотон-экспресс. 2017. Т. 6. №. 6. С. 20-20.
  3. Азанова И.С., Цибиногина М.К., Димакова Т.В., Вохмянина О.Л., Шаронова Ю.О., Поспелова Е.А., Кашайкин П.Ф., Миронов Н.К., Филиппов А.В., Таценко О.М., Левченко А.Е., Томашук А.Л. Радиационно-стойкие двулучепреломляющие световоды типа «панда» для применений на космических летательных аппаратах и в условиях воздействия импульсного ионизирующего излучения //Фотон-экспресс. 2017. Т. 6. №. 6. С. 119-120.
DMCA.com Protection Status