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作成： 1996/09/30 飯野 顕
データ番号 ：010035
光ファイバガラスドーパントの耐放射線特性への影響
目的 ：光ファイバの耐放射線特性評価
放射線の種別 ：ガンマ線,中性子
放射線源 ：Co-60,JMTR
フルエンス（率）：Neutron; 3.2×1023 n/m2 + γ-rays;3.3×109 Gy
線量（率） ：γ-rays; 2.5×106 Gy, 10 kGy(8.8 Gy/s), 80 krad(500 rad/h), 3870 R(1R/h)
利用施設名 ：JAERI
照射条件 ：370K(97℃)、室温
応用分野 ：耐放射線光ファイバ、放射線センサ、化学センサ、光アンプ
概要 ：
純シリカコアに、フッ素をドープすると放射線照射時の損失増を抑制でき、窒素をドープするとNA（Numercial Aperture)も改善できる。高濃度OHドープシリカコア光ファイバは化学センサ用部品へ応用可能。Er（エルビウム)ドープ光ファイバの海底におけるγ線被曝劣化は実用上無視できる。
詳細説明 ：
純シリカコア及びフッ素ドープコア, 共にフッ素ドープクラッド光ファイバに 2.5 x 106 Gyのγ線を照射したところ、コアのフッ素含有量が大きくなる(最大 2.8重量 %)ほど紫外部の損失増が抑制された。次に純シリカコア及びフッ素ドープコア(F含量△＝0.35%,径はいずれも 200μm)、共にフッ素ドープクラッド(Ｆ含量△＝1.0%, 径 250μm) SI（ステップインテックス型）光ファイバに、中性子(3.2 x 1023 n/m2)及びγ線(3.3 x 109 Gy)を照射したところ,フッ素ドープコア光ファイバの方が 700 nm より短波長側で損失増が小さかった。
減圧プラズマによるMCVD（modified chemical vapor deposition)法によって純シリカコア中に窒素をドープした多モード光ファイバ(コア径30μm、△n = 0.011)のγ線照射(10 kGy、約10 Gy/s)後の損失増は、MCVD法で得られた純シリカコアSM（シングルモード型）光ファイバのそれとほぼ同一であるが、△n が通常の純シリカコア、フッ素ドープクラッド光ファイバより大きくできるので、曲げに対する損失増に対して有利である。
ポリイミドで被覆された(外径 240μm) 低 OH(濃度 2 ppm 以下)及び高 OH(濃度 1200 ppm)シリカコア(外径 200μm)、共にフッ素ドープクラッド(外径 220μm)光ファイバ、そして ZBLAN（フッ化物ガラスの一種）コア(外径 83μm)、クラッド無し、UV（紫外線硬化）被覆(外径 204μm)光ファイバに 514.5 nmのアルゴンレーザ光を通しながらγ線に曝し、それらの光ファイバを通じて得られたラマン発光強度の変化を調べた。高 OH (濃度 1200 ppm)シリカコア、フッ素ドープクラッド光ファイバは、60 krad（0.6kGy) てもラマン発光強度がほとんど低下せず、上記 3種のファイバの中で化学センサ用部品として最も適している。ZBLANコア光ファイバでは、ラマン発光強度が被曝により大きく低下するので、分布型放射線センサとして有用である。
海底ケーブル用光アンプの必須部品である Erドープ光ファイバ(No.1；Er 0.03重量%、No.2；Er 0.1重量%、Al 1重量%、No.3；Er 0.1重量%、Al 3重量%、いずれも △n = 2 %)のγ線(1 R/h、3870 R≒38.7Gy 等)被曝損失増を調べた。Alドープ量の少ないほど損失増が少なく、No.2のもので線量率依存性のないことがわかった。これより、海底における25年後のγ線被曝劣化を推定したところ、1.55μmにおける損失増は0.03 dB/kmであり、光アンプのゲイン低下は 0.5 dBであった。
コメント ：
抄録原論文1では、純シリカコアへのフッ素ドープの効果について興味深い結果が得られている。抄録原論文2の窒素ドープシリカコア光ファイバにつては類例が無く、今後光ファイバガラス構造の視点から研究が進展することを期待したい。抄録原論文3における光ファイバの化学センサへの応用についても、分析化学の見地からの続報が待たれる。抄録原論文4では、海底におけるγ線量からErドープ光ファイバの実使用時の劣化を推定して問題は生じないと結論づけており、今後それを用いた光アンプの適用分野がより広がるものと予想される。
原論文１ Data source 1：
耐放射線光ファイバーの開発
角田 恒巳*、四竃 樹男**、真田 和夫***
*日本原子力研究所、**東北大学、***フジクラ
JAERI-Conf 95-002,pp.28-31.
原論文２ Data source 2：
Nitrogen doped silica core fibres:A new type of radiation-resistant fibre
E.M.Dianov, K.M.Golant, R.R.Khrapko and A.L.Tomashuk
Fibre Optics Research Centre, General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences, 38 Vavilov St., 117942 Moscow, Russia
Electronics Letters,Vol.31,No.17,pp.1490-1491,1995.
原論文３ Data source 3：
Comparison of in situ ionizing radiation effects on Raman and photoluminescence intensity of high OH, low OH silica, and fluoride core fibers
T.G.Bilodeau, K.J.Ewing, G.M.Nau, and I.D.Aggarwal
Naval Research Laboratory, 4555 Overlook Avenue, Washington, DC 20375
J.Appl.Phys.,Vol.77(11),1 June 1995,pp.5524-5527
原論文４ Data source 4：
Radiation Resistance of Erbium-Doped Fibers
S.Okamoto*, T.Ohnishi*, C.Fukuda**, T.Kashiwada**, Y.Chigusa**, M.Onishi**,H.Kanamori**
*Research Center of Radiation, Research Institute for Advanced Science and Technology. **Sumitomo Electric Industries,Ltd.
Bulletin of University of Osaka Prefecture,Vol.43,No.1,1994,pp.83-86.
キーワード：光ファイバ、耐放射線、ガラス組成、ドーパント効果
optical fiber, radiation resistance, glass composition, dopant effect
分類コード：010103,010202,040302
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