Radiation testing of optical fibers and phototransistors

Abstract

Tests have been performed to examine the effects of yexposure on optoelectronic components that can be used in digital fiber optic data links The response of fiber wave guides to ionizing radiation has been studied Measurements of the growth and decay of the radiation induced loss at 850 nm and 1300 nm have revealed that fibers are sensitive to ydose In addition a linear dependence of short circuit current on ydose rate up to 380 rad sec for the photodiode was shown At very high dose levels permanent damage is noticed in the diode characteristics and its current decreases where a value of 1600 MA measured at light intensity level of 80000 lux dropped to 1200 950 820 700 600 and 550 MA after yexposure up to 20 16 38 70 105 and 140 Mrad respectively Also the forward current gain factor of phototransistors measured as a function of operating collector current shows a severe decrease due to yexposure The damage effect has minima that usually corresponds to the lower and higher ends of the operating collector current range of a device Finally proposals using photodiodes for gamma doseand dose ratedosimetry are given tested and proved to be quite satisfactory

يشتمل البحث على دراسة مستفيضة عن سلوك أنظمة الاتصالات ونقل المعلومات باستخدام شبكة الألياف الضوئية ومكوناتها المختلفة وذلك عند الطول الموجي للضوء عند التشغيل (850، 1300 نانومتر) وقد وجد أن حساسية التغير في خواصها الطبيعية والكهربائية عند التعرض للإشعاع الجامي عالية مؤدية إلى زيادة كبيرة في نسبة الفقد في نقل طاقة الضوء وكثافته وتشتته، ووجد أن نسبة الفقد هذه تمثل دالة خطية في الجرعة الإشعاعية الساقطة بدءا من مستوى إشعاع في حدود (2000) راد عند اختبار الخواص الكهربائية لكاشف المستوى الضوئي (الموحد الضوئي) النافذ من شبكة الألياف وذلك تحت تأثير الإشعاع وجد أن هذا التعرض يؤدي إلى توالد تيار قصر تتناسب شدته مع معدل جرعة التشعيع وذلك حتى مستوى 380 راد ثانية وعند زيادة الجرعة الإشعاعية الممتصة بالكاشف فإن حساسية استجابته للضوء الساقط وكفاءة تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية تقل بشدة، وأن قيمة كفاءة تحويل ابتدائية قدرها 73 % تنخفض إلى 54 %، 18 % نتيجة التعرض لجرعة إشعاعية قدرها 70، 140 ميجا راد على التتابع امتدت الدراسة كذلك إلى الكاشف الضوئي الثلاثي الوصلة (ترانزستور ضوئي) والذي يتمتع بكفاءة كشف ضوئي فائقة، وقد تسبب التعرض الإشعاعي في هبوط معامل تكبير الكاشف من 1200 إلى 900، 400 عند مستوى جرعات 90 كيلوراد، 11400 كيلوراد تبين من الدراسة مدى الحساسية العالية لأنظمة الاتصالات المقترحة لأشعة جاما، كما ثبت بنجاح إمكانية تطبيق استخدام تلك المكونات كمقياس للجرعات الإشعاعية التي يمكن أن تتعرض لها والتي يمكن منها تقدير أعمار الحياة لتلك الأنظمة عند تطبيق استخدامها في نقل المعلومات في مجالات قد تؤدي إلى تعرضها للإشعاع النووي