Behaviour of fibre Bragg gratings under high total dose gamma radiation

A. I. Gusarov is with the Faculté Polytechnique de Mons and also with the SCK·CEN Belgian Nuclear Research Centre, Mol, Belgium. D. S. Starodubov is with D-STAR Technologies, Inc., USA. F. Berghmans is with the SCK·CEN Belgian Nuclear Research Centre, Mol, and also with the Vrije Universiteit Brussel, Belgium. O. Deparis, Y. Defosse, P. Mégret, and M.Blondel are with the Faculté Polytechnique de Mons, Belgium. Fernandez Fernandez is with the SCK·CEN Belgian Nuclear Research Centre, Mol and also with Université Libre de Bruxelles, Belgium. M. Decréton is with the SCK·CEN Belgian Nuclear Research Centre, Mol, Belgium. Abstract--We report on the effect of MGy dose level γ-irradiation on the parameters of fibre Bragg gratings intended for sensing applications. The γ-radiation sensitivities of gratings written with near-UV 330 nm light in hydrogen loaded Ge-doped fibres and of a grating written in a N-doped fibre were found to be higher than that of gratings written in a 10 mol.% Ge-doped fibre without hydrogen loading. In the former cases, changes in the amplitude and the width of the Bragg peak were observed during γ-irradiation while no change was observed in the latter case. For the grating written in the N-doped fibre, the radiation-induced shift of the Bragg peak did not saturate while for gratings written in hydrogen-loaded Ge-doped fibres it saturated to a higher level than for gratings written in unloaded Ge-doped fibre. Résumé--Nous présentons les effets d'une irradiation gamma à haute dose intégrée sur les paramètres de réseaux de Bragg conçus pour des applications de capteurs à fibre optique. Des réseaux inscrits à l'aide de lumière UV à 330 nm dans des fibres hydrogénées dopées au germanium et un réseau inscrit dans une fibre dopée à l’azote ont montré une sensibilité au rayonnement gamma plus grande que celle des réseaux inscrits dans des fibres dopées au germanium (10 mole %), sans hydrogénation. Pour les premiers, des changements d’amplitude et de largeur du pic de Bragg ont été observés durant l’irradiation gamma alors qu’aucun changement n’a été observé pour les derniers. Pour le réseau inscrit dans la fibre dopée à l’azote, aucune saturation n’a été observée dans le déplacement du pic de Bragg induit par les radiations alors que pour les réseaux inscrits dans les fibres hydrogénées dopées au germanium, la saturation du déplacement du pic de Bragg s’est produite à un niveau plus élevé que pour les réseaux inscrits dans des fibres non hydrogénées dopées au germanium.