[其他]紫外辐照敏感光纤及辐照计

说明书

本发明是关于光纤，特别是对紫外线辐照敏感的光纤，以及用这种光纤为敏感元件的紫外辐照计。

美国专利4403826指出，掺锗、磷的通讯用石英光纤，其芯在紫外线辐照下会产生荧光，但锗、磷的荧光为紫色，它只对紫外波段中的一段敏感，且与硅光电池响应光谱不匹配。以这种光纤为敏感元件制成的紫外辐照检测器，不能排除可见光及红外光的干扰。

苏联专利709573提出了掺铕、铝的荧光石英玻璃，这种玻璃在紫外辐照下也能产生荧光，但这种玻璃光学均匀性差，不宜作为紫外辐照敏感光纤的芯材。

本发明的目的，是制成一种紫外辐照敏感波段宽，（220～390nm）转换效率高，而且成本低的紫外辐照敏感光纤、以及用这种光纤为敏感元件，制成的紫外辐照计。

紫外辐照敏感光纤是利用荧光玻璃在紫外线辐照下产生荧光这一特性设计制造的。光纤的芯由耐辐照、光学均匀性好，荧光转换效率高的荧光光学石英玻璃制成，其组成为如下任一种：（重量百分数）。

1.Eu₂O₃0.02～0.50

Al₂O₃0.01～0.20

SiO₂99.30～99.77

2.Eu₂O₃0.02～0.50

Al₂O₃0.01～0.20

GeO₃0.50～10.00

SiO₂89.30～99.47

3.Eu₂O₃0.02～0.50

Al₂O₃0.01～0.20

Tb₂O₃0.10～1.00

SiO₂98.30～99.87

Eu₂O₃激发光谱为230～390nm，GeO₂和Tb₂O₃激发光谱为220～280nm，Al₂O₃可以提高玻璃的荧光转换效率。

紫外辐照敏感光纤的包皮层，是一种透紫外和耐辐照的材料，需要光纤的弯曲性能好时，可用硅橡胶涂层;如果强调耐辐照性能，则可用石英玻璃，或将光纤芯封闭在透紫外线的套管中，以真空、保护气体或液体为包皮层，在包皮层中还可以掺入一些滤光物质，以减少可见光和红外光的干扰。可用透紫外线而吸收可见光和红外光的玻璃，或有机涂层为包皮层。

下面参照附图对本发明予以说明。

如图一所示，紫外线穿过包皮层（11），被光纤芯（12）中的激活离子吸收，并将其转化成可见荧光，向各个方向发射，其中一部分荧光受到包皮层多次反射，从光纤端部输出，增加了暴露在紫外线辐照下的长度，从而增加了光纤端部输出的荧光强度，因此，这种紫外敏感光纤可将较弱的紫外辐照。转换成较强的荧光输出，具有放大作用。

光纤的芯为双层结构，根据紫外波段响应的要求、成本和耐辐照性能不同，外层芯可选择掺氧化锗的荧光光学石英玻璃或上述组分1、2、3中的任一种配方，内层芯也可选择上述1、2、3中的任一种配方。

光纤芯的结构示意图如图二所示，它是由包皮层（11）和外层芯（22）以及内层芯（23）组成，调整内外层激活离子的浓度，可以调节光纤对不同波段的敏感性能。例如：光纤的外层芯（22）的玻璃组成为GeO₂5.00，SiO₂95.00（重量百分数），内层芯（23）为Eu₂O₃0.05Al₂O₃0.05，GeO₂5，00SiO₂94.90（重量百分数）。这种光纤对短波紫外线有较高的灵敏度。

用本发明的紫外辐照敏感光纤为敏感元件制成的紫外辐照计，如图三所示，它是由紫外敏感探头（31），光电转换器（32）和放大显示器（33）三部分组成。