[发明专利]一种制备掺稀土光纤预制棒的装置

说明书

本发明公开了一种制备掺稀土光纤预制棒的装置，所述制备掺稀土光纤预制棒的装置包括：混合腔、设于所述混合腔一端的多路载气管道、设于所述混合腔另一端的注入延长管、设于所述注入延长管一端的气端延长管、设于所述气端延长管一端的沉积衬管、设于所述多路载气管道一端的原料储存部件和设于整个装置周围的加热装置。本发明的有益效果是在混合腔内提前混合并加热稀土螯合物、AlCl₃、辅助气体和混合气体，降低了掺杂稀土离子团聚和微观的不均匀性，提高掺稀土光纤预制棒的性能。

技术领域

本发明涉及光纤制造技术领域，尤其涉及一种制备掺稀土光纤预制棒的装置。

背景技术

近年来光纤激光器技术的快速发展在全世界推动了掺稀土光纤的研究，而光纤激光器通过使用不同掺杂稀土元素，泵浦波长和倍频技术可以实现从可见光到中红外的覆盖。掺稀土光纤作为光纤激光器的核心器件之一也在不断发展，研究领域逐渐扩展，作为制作掺稀土光纤原料的掺稀土光纤预制棒，其制备方法也不断的丰富，主要分为液相，溶胶凝胶，气相掺杂。

近几年研究比较多的是采用一种稀土鳌合物进行气相掺杂的方案，该方案通过对固体粉末的稀土螯合物与AlCl₃在密封状态下加热，在一定温度下形成饱和蒸气，使用氦气作为载气与混合气体O₂、SiCl₄、GeCl₄、SiF₄和POCl₃在沉积衬管内同时加热到1800℃左右反应并玻璃化，往复沉积反应得到掺杂区域直径达7mm以上的掺稀土光纤预制棒。

然而高温的稀土螯合物和AlCl₃蒸气在进入沉积衬管前不进行混合，而是进入沉积衬管后才与O₂、SiCl₄、GeCl₄、SiF₄和POCl₃原料气体进行混合，仅仅经过数十厘米长的管道，无有效混合，各种原料蒸气之间的混合是不均匀的，随即在高温区域反应。另一方面，只有高温稀土螯合物蒸气、高温AlCl₃蒸气和高温的氦气，而混合气体O₂、SiCl₄、GeCl₄、SiF₄、POCl₃的仅保温在30-40℃，高温蒸气与低温气体之间容易出现物理分层，也不利于原料气体间的充分混合。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种制备掺稀土光纤预制棒的装置，通过设计新的混合腔，在混合腔里提前混合并加热稀土螯合物、AlCl₃、辅助气体和混合气体，降低掺杂稀土离子团聚和微观的不均匀性，提高光纤预制棒的性能。

具体技术方案是，一种制备掺稀土光纤预制棒的装置包括：混合腔、设于所述混合腔一端的注入延长管、设于所述混合腔另一端的多路载气管道、设于所述注入延长管一端的气端延长管、与所述气端延长管相连的沉积衬管、设于所述多路载气管道一端的原料储存部件与设于整个装置周围的加热装置。

所述混合腔包括：混合腔主体、混合腔盖板、密封压盖、第一密封圈、第二密封圈、第一密封快卡和第二密封快卡，所述混合腔主体一端通过所述第一密封圈和所述混合腔盖板进行密封并连接到所述多路载气管道，另一端通过所述密封压盖和所述第二密封圈与所述注入延长管进行紧固密封连接，所述混合腔主体和所述混合腔盖板通过所述第一密封快卡和第二密封快卡进行紧固，所述第一密封快卡和第二密封快卡环绕在所述混合腔盖板上并对称设置。

所述多路载气管道包括平行设置的稀土螯合物管道、辅助气体管道、AlCl₃管道和混合气管道，所述多路载气管道分别连接所述原料储存部件中的各原料罐。

进一步地，所述多路载气管道是电抛光管道或高纯聚四氟乙烯管道。

进一步地，所述稀土螯合物管道、AlCl₃管道和辅助气体管道温度控制在150-250℃，所述混合气管道温度控制在25-50℃。