[发明专利]一种光纤预制棒的掺杂装置

说明书

技术领域

本发明属于光纤制备技术，涉及一种光纤预制棒的掺杂装置，具体的说是涉及一种高掺杂效率和高掺杂均匀性的稀土掺杂预制棒制备的掺杂装置。

背景技术

掺稀土有源光纤，主要指在基质中掺杂有原子序数为57～71的稀土离子的光纤，其基质材料多种多样有磷酸盐玻璃、碲酸盐玻璃、硅酸盐玻璃等等，当前发展最成熟应用也最为广泛的是以石英玻璃为基质的石英玻璃掺稀土光纤，其主要原因是有源光纤作为光放大器的增益介质用在光通信领域要求和石英通信光纤兼容性好，用作光纤激光器增益介质要求抗损伤阈值大，在输出高功率激光情况下石英基质的热性能好。因此对石英基有源光纤的研究尤为突出，其主要制备方法可归纳为熔融玻璃法、溶胶凝胶法和气相沉积法以及三种工艺混合方法。

气相沉积法是发展最快的最有优势制备方法，主要是利用传统的通信光纤的制备方法进行有源光纤的制备，包括管外气相沉积法，简称OVD法；改进的化学气相沉积法，简称MCVD法；轴向气相沉积法，简称VAD法；微波等离子体化学气相沉积法，简称PCVD法。其中，MCVD、PCVD属于管内法，而OVD和VAD属于管外法。

MCVD法制备掺稀土光纤法在当前各大制造商和研究单位使用最多，其最早见于1987年Townsend J.E.、Poole S.B.，Payne D.N.Solution-doping technique for fabrication of rare-earth-doped optical fibre，Electronics Latters，1987，Vol.23：329；中国专利03128323.3也公开了一种采用等离子化学气相沉积工艺即PCVD工艺进行掺稀土光纤预制棒的制备方法；中国专利CN102153276A和CN102086089A、CN1287979A等公开了一种利用MCVD工艺进行掺稀土光纤预制棒制备的方法；中国专利文献CN102108008A公开了一种采用VAD法沉积稀土元素掺杂光纤预制棒的制备方法；美国专利US5123940(1992)(Sol-Gel doping of optical fibre preform)以及中国专利文献CN101033113A等公开了利用溶胶凝胶方法技术制备稀土离子掺杂光纤预制棒的新工艺DC-RTA；中国专利文献CN1558873A公开了一种混合工艺，首先采用溶胶-凝胶浸涂技术，其次通过MCVD技术处理烧结。熔融玻璃法因为难以得到高纯度的石英，所以常常用作多组分掺稀土玻璃光纤的制造中。综观当前进行石英基有源光纤的制造和研究企业，采用改进的化学气相沉积即MCVD工艺成果最突出，综合效益最高。

在掺杂方法上，通过MCVD气相沉积工艺进行有源光纤预制棒的制备现有的掺杂方式主要包括三种：气相掺杂、液相掺杂以及气相和液相混合掺杂，一般情况气相掺杂最为先进的技术就是纳米粒子直接沉积法(Direct Nanoparticle Deposition，DND)，稀土离子的掺杂如同光纤中二氧化锗的掺杂方式一样，通过气相直接沉积掺杂；液相掺杂是普遍使用的掺杂方式，通过将MCVD制备的疏松孔隙状(烟灰状、SOOT状)预制棒浸泡在稀土离子和共掺杂离子混合溶液中实现掺杂；气液混合掺杂主要是指将容易气化的共掺杂剂如铝采用气相，而对于饱和蒸汽压较高的不容易气化的稀土离子则采用液相掺杂。