[发明专利]一种高Verdet常数磁光光纤的制备方法

说明书

本发明公开了一种高Verdet常数磁光光纤的制备方法，包括：利用改进的化学气相沉积法在基管内表面沉积GeO₂和SiO₂；利用高温蒸发沉积法将氧化铽粒子均匀沉积到基管内表面；利用改进的化学气相沉积法在基管内表面依次沉积外包层、内包层和掺杂芯层，然后高温缩管收为实心棒，得到光纤预制棒；对所述光纤预制棒进行拉丝，得到光纤。本发明的制备方法能够进行高浓度氧化铽掺杂且掺杂均一性好，可以提高光纤的Verdet常数。

技术领域

本发明涉及光纤技术领域，具体涉及一种高Verdet常数磁光光纤的制备方法。

背景技术

在电力系统中，测量电流的常规技术是采用电磁互感原理为基础的电流互感器，然而随着电力工业的迅速进步与发展，传统电磁互感器缺点越来越突出，譬如体积大、重量重、运输困难、易受电磁干扰、绝缘性差、长距离传输信号畸变严重、测量误差大等。为克服这些缺点，人们正在寻求光学传感的方法来测量电流，比如利用光纤传感技术。光纤有诸多优点，包括抗电磁干扰强、绝缘性好、韧性大、体积小、重量轻、结构简单，更重要的是测量电流范围大，易于与传输光纤祸合等，所以基于磁光效应的光纤电流传感器，受到了业界的亲睐。

对于光纤电流传感器，其核心是磁光材料的研究，即研究具有大的法拉第旋转且温度稳定的磁光材料。为了获得较大的灵敏度，人们片面追求高Verdet常数的掺杂离子，包括Tb³⁺、Ce³⁺和Er³⁺，然而，高Verdet常数的顺磁离子在掺杂浓度较高时，其热稳定性和化学稳定性都会降低，对光纤性能产生不利影响，因此这种方法不可取。此外，铽离子极化率较高，具有高Verdet常数。且氧化铽材料具有良好的化学稳定性。因此，目前较多的选择氧化铽磁光材料作为光纤掺杂介质。

目前，制备氧化铅预制棒的技术有MCVD(Modified Chemical Vapor Deposition，改良的化学气相沉积)法、OVD(Outside Vapour Deposition，外部汽相氧化)法等，即直接将三氯化铽材料高温蒸发，通过高纯氧载气管道输送致基管，在高温条件下反应生成氧化铽沉积在光纤预制棒包层或纤芯层。这些技术操作工艺成熟，但MCVD法往往是在包层或纤芯层疏松的玻璃态下沉积，氧化铽材料沉积分布不均匀，并且其直接在纤芯层沉积后会增加光纤损耗。

直接纳米粒子高温蒸发沉积是一种管内气相沉积法，利用一个特制的燃烧器喷头，将纳米粒子材料直接高温蒸发，沉积到基管内壁。其优点主要体现在：直接、快速、纳米粒子掺杂，均一性好，分散性高，掺杂浓度高，掺杂过程不会损坏纤芯以及适合不同波导结构沉积等。但纳米沉积效率低，不适合沉积光纤预制棒厚度较大的包层及纤芯层等。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的主要目的在于利用高温蒸发沉积的优势，将三氯化铽纳米材料与传统光纤制备技术MCVD法相结合，提供一种高Verdet常数磁光光纤的制备方法，制备掺杂浓度高、均一性好、磁光特性优良、热稳定性好的掺铽石英光纤。

本发明为达上述目的提出以下技术方案：

一种高Verdet常数磁光光纤的制备方法，包括：利用改进的化学气相沉积法在基管内表面沉积GeO₂和SiO₂；利用高温蒸发沉积法将氧化铽粒子均匀沉积到基管内表面；利用改进的化学气相沉积法在基管内表面依次沉积外包层、内包层和掺杂芯层，然后高温缩管收为实心棒，得到光纤预制棒；对所述光纤预制棒进行拉丝，得到光纤。

更进一步地，利用高温蒸发沉积法将氧化铽粒子均匀沉积到基管内表面具体包括：先将三氯化铽材料高温蒸发至基管内，再将高纯氧输送至基管内与三氯化铽反应生成氧化铽，使氧化铽粒子沉积到基管内表面。