[发明专利]一种同步制备晶体纤维及包层的热场装置及制备方法

说明书

本发明提供的一种同步制备晶体纤维及包层的热场装置热场装置，包括下坩埚、上坩埚、坩埚支撑柱、包层柱模具模具；所述上坩埚位于下坩埚顶部且下坩埚和上坩埚之间通过坩埚支撑柱连接；所述包层柱模具模具一端位于下坩埚内，且竖直穿过上坩埚，另一端位于上坩埚上方；所述包层柱模具(模具)内设有晶体光纤供料成形管和包层供料成形管，所述包层供料成形管为环形管道且环设于晶体光纤供料成形管外。本发明还提供了一种同步制备晶体纤维及包层的方法。该设备结构简单，成本低廉，利用该设备可在生长晶体纤维时同时制备晶体纤维表面的包层，大大降低了生产成本、增加器件制备效率；制备出的包层为单晶包层，可以与晶体纤维同基质，也可以不同基质，单晶包层拥有更加优异的物化性能。

技术领域

本发明涉及晶体生长领域，特别涉及一种同步制备晶体纤维及包层的热场装置及制备方法。

背景技术

光纤激光器具有体积小、散热好、光束质量好、电光转化效率高、高输出功率等优点，可应用于通讯、金属及非金属的激光切割、激光焊接等领域，应用领域十分广泛。而高功率光纤激光器的核心部件就是包层激光纤维。

目前包层激光纤维传统制备工艺是先独立生长出晶体纤维，再进行包层制备，包层多为玻璃包层、石英包层、石墨烯包层等。然而，独立制备的包层与晶体纤维不同基质，且包层材料的熔点及使用温度远低于晶体纤维，晶体纤维与包层的导热系数及热变形量不同，同时包层限制了晶体纤维的散热；以上因素均降低了激光器的输出功率，使用寿命及连续输出时间。

发明内容

技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一和种同步制备晶体纤维及包层的热场装置和方法。

技术方案：本发明提供的一种同步制备晶体纤维及包层的热场装置，包括下坩埚、上坩埚、坩埚支撑柱、包层柱模具；所述上坩埚位于下坩埚顶部且下坩埚和上坩埚之间通过坩埚支撑柱连接；所述包层柱模具一端位于下坩埚内，且竖直穿过上坩埚，另一端位于上坩埚上方；所述包层柱模具内设有晶体光纤供料成形管和包层供料成形管，所述包层供料成形管为环形管道且环设于晶体光纤供料成形管外。

作为改进，所述下坩埚、上坩埚、坩埚支撑柱、包层柱模具可为石英、铂、铱、钼、钨、铼或石墨制成。

作为另一种改进，所述包层供料成形管的形状为圆形、方形或椭圆形；通过包层供料成形管的模具形状，对包层形状进行限定，如方形、椭圆形等非轴对称形状。

本发明还提供了一种同步制备晶体纤维及包层的方法，包括以下步骤：

(1)在下坩埚内装入晶体光纤原料，在上坩埚内装入包层原料；加热下坩埚和上坩埚；

(2)待晶体光纤原料和包层原料融化后在包层柱模具顶部种籽晶，由于毛细管作用，下坩埚内的晶体光纤原料熔体通过晶体光纤供料成形管达到包层柱模具顶，籽晶先接触到晶体光纤供料成形管内的晶体光纤原料熔体，开始放肩；

(3)晶体不断生长，由于毛细管作用，上坩埚内的包层原料熔体通过包层供料成形管达到包层柱模具顶，至晶体接触到包层供料成形管内的包层原料熔体，包层供料成形管内的包层原料熔体附着在光纤晶体外壁生长；从而光纤晶体和包层材料同步生长。

有益效果：本发明提供的同步制备晶体纤维及包层的热场装置结构简单，成本低廉，利用该设备可在生长晶体纤维时同时制备晶体纤维表面的包层，大大降低了生产成本、增加器件制备效率；制备出的包层为单晶包层，可以与晶体纤维同基质，也可以不同基质，单晶包层拥有更加优异的物化性能。

利用该设备可灵活的制备各种包层，例如，包层材料的选择范围变得更为广泛，选取高熔点材料可大大提高包层材料的使用温度；同时包层的折射率也有了更多的选择余地。

附图说明

图1为同步制备晶体纤维及包层的热场装置的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明作出进一步说明。