[发明专利]一种掺杂石英光纤预制棒及制备方法

权利要求书

1.一种掺杂石英光纤预制棒，其特征在于，包括空芯圆柱状石英套管（1）、整体的多孔石英芯棒（2）、掺杂的材料（3），整体的多孔石英芯棒（2）为整体的一体化结构，整体的多孔石英芯棒（2）填充在石英套管（1）的空芯内，且石英套管（1）内表面与整体的多孔石英芯棒（2）外表面紧贴合成一体；整体的多孔石英芯棒（2）内部分布有独立的分散的多孔结构，孔结构内具有掺杂的材料（3）；其制备方法，包括以下步骤：

（1）将高纯的二氧化硅粉末加入到光敏树脂溶液中，树脂成分的质量百分比组成为70-85%甲基丙烯酸羟乙酯、5%-10%甲基丙烯酸甲酯、5-15%四甘醇二丙烯酸酯、3%-5%对苯二酚，震荡搅拌，得到分散均匀的悬浮液；二氧化硅粉末在悬浮液中的质量百分含量为60-90%；

（2）固化成型：将上述悬浮液倒入任意形状透明石英玻璃管中，使用紫外灯进行固化成型；

（3）脱模：将已固化的物件，脱去外层石英管，取出石英管内部物件，放入含量为50 wt%乙醇和50 wt%去离子水的清洗溶液中，进行杂质清洗；

（3）脱脂：将清洗过的、表面光滑的物件，放入100-600 ℃的马弗炉中，在一定气氛下，进行0.5-2天的脱脂，使有机物完全去除，得到多孔结构；

（4）掺杂：将一些待掺杂或一些前期无法直接加入的成分，通过溶液浸泡的方式掺入多孔结构中，所述的溶液为乙醇溶液或水溶液或乙醇水溶液；

（5）预烧结：在一定气氛作用下，进行100-1200 ℃的预烧结；

（6）烧结与玻璃化：将预烧结的芯棒放入玻璃套管中，将玻璃套管放置于旋转加热设备上，对石英管内部进行真空处理，真空度10^-2Pa，8分钟内升温至1650℃，最终使得芯棒完全透明玻璃化，该步骤配备真空系统，辅助纳米气孔的闭合，进一步减小气泡的含量；

（7）缩棒：将管内气压控制在10-100 Pa范围内，升温至2300℃，10秒完成缩棒过程，最终得到中心掺杂的、完全致密的石英光纤预制棒；

具体步骤（4）：将多孔结构放入浓度为0.1-0.7mol/L Yb³⁺、1-7mol/L Al³⁺、3-10mol/LP⁵⁺乙醇溶液中，浸泡1小时；

预制棒纤芯中Yb₂O₃、Al₂O₃、P₂O₅掺杂浓度分别为3 wt%、6.1 wt%、4.8wt%。