[发明专利]一种光纤辐照监测装置及方法

权利要求书

1.一种光纤辐照监测装置，其特征在于，包括：

用于发射信号激光的光纤激光器，由所述光纤激光器射出的信号激光的输出功率不小于500W、光束质量因子M²小于1.5；

多模光纤；

包层光滤除器，所述包层光滤除器的外侧封装有金属封装层；

温度传感器，所述温度传感器布置于所述金属封装层，用以测量所述金属封装层的温度；

温度数据处理器，所述温度数据处理器与所述温度传感器连接；以及，热电材料吸收体；

所述光纤激光器射出的信号激光耦合至所述多模光纤的纤芯；所述多模光纤和所述包层光滤除器耦合连接，使得在所述多模光纤的纤芯中传输的信号激光耦合至所述包层光滤除器，并射入所述热电材料吸收体；在所述多模光纤的内包层中传输的包层光被所述包层光滤除器滤出至所述金属封装层。

2.如权利要求1所述的光纤辐照监测装置，其特征在于，还包括：

合束器，所述光纤激光器射出的信号激光经所述合束器耦合至所述多模光纤的纤芯。

3.如权利要求2所述的光纤辐照监测装置，其特征在于，还包括：

用于发射漂白光的漂白光源，所述漂白光源射出的漂白光经所述合束器耦合至所述多模光纤的内包层，所述内包层套接于所述纤芯的外侧。

4.如权利要求1-3任意一项所述的光纤辐照监测装置，其特征在于：

所述多模光纤为三包层光纤，其包括由内而外依次设置的所述纤芯，由掺氟的二氧化硅构成的所述内包层，第二包层以及第三包层；

所述纤芯的折射率大于所述内包层的折射率；

所述内包层的折射率大于所述第二包层的折射率；

所述第二包层的折射率小于所述第三包层的折射率。

5.如权利要求1-3任意一项所述的光纤辐照监测装置，其特征在于：所述包层光滤除器的输入光纤和输出光纤均为双包层光纤，所述双包层光纤的纤芯尺寸大于所述多模光纤的纤芯尺寸，所述双包层光纤的内包层尺寸大于所述多模光纤的内包层尺寸；所述双包层光纤的纤芯数值孔径大于所述多模光纤的纤芯数值孔径。

6.如权利要求1-3任意一项所述的光纤辐照监测装置，其特征在于：所述金属封装层套设于所述包层光滤除器的封装光纤的外侧，所述封装光纤的外包层为高折射率层，所述高折射率层的折射率大于1.456，且所述高折射率层的折射率的波动范围的绝对值小于0.044。

7.如权利要求1-3任意一项所述的光纤辐照监测装置，其特征在于：

所述温度数据处理器包括温度获取模块和处理模块；

所述温度获取模块与所述温度传感器连接；所述处理模块与所述温度获取模块连接；

其中，所述处理模块计算辐照总剂量、辐照剂量率满足以下公式：

其中，为辐照总剂量，单位为Gy；为经验值；为包层光滤除器的封装光纤的纤芯数值孔径；为封装光纤的纤芯直径，单位为μm；为封装光纤的套接其纤芯外侧的内包层的内包层直径，单位为μm；为辐照前金属封装层的温度，单位为℃；为辐照后金属封装层的温度，单位为℃；为光纤激光器的中心波长，单位为μm；为辐照剂量率，单位为Gy/h；为辐照时长，单位为h。

8.一种光纤辐照监测方法，其适用于如权利要求1-7任意一项所述的光纤辐照监测装置，其特征在于，包括步骤：

S1，获取辐照前金属封装层的温度；

S2，多模光纤于待测辐照场进行辐照，并获取所述多模光纤的辐照时长以及所述辐照时长对应的辐照后金属封装层的温度；

S3，根据包层光滤除器的封装光纤的纤芯数值孔径、封装光纤的纤芯直径、封装光纤的套接其纤芯的外侧的内包层的内包层直径、温度、温度、光纤激光器的中心波长的函数关系得到辐照总剂量；根据辐照总剂量与辐照时长得到辐照剂量率；

所述函数关系满足：

辐照总剂量和辐照剂量率满足：

其中，单位为Gy；为经验值；单位为μm；单位为μm；、单位为℃；单位为μm；单位为Gy/h；单位为h。