[发明专利]一种MCVD尾灰回收再制备稀土掺杂光纤预制棒的方法

说明书

本发明公开MCVD尾灰回收再制备稀土掺杂光纤预制棒的方法，该方法首先对MCVD结合全气相工艺所产生的芯层和包层未沉积颗粒尾灰分别进行了回收，接着利用尾灰结合冷等静压技术压制以及后处理工艺形成不同形状的光纤预制棒。本发明公开的方法解决了现有技术中MCVD技术反应生产的氧化物颗粒利用率低下的问题，利用尾灰作为原料，在等静压压制前无需再对粉体颗粒进行稀土以及共掺元素的掺杂，简化了通过等静压压制制备光纤预制棒的流程，同时实现了光纤预制棒制备过程中折射率剖面的精密控制以及异型光纤预制棒的一次制备。

技术领域

本发明属于光纤预制棒制备工艺领域，特别涉及一种MCVD尾灰回收再制备稀土掺杂光纤预制棒的方法。

背景技术

目前改进型气相沉积技术（MCVD）是制备稀土掺杂光纤预制棒的主流工艺，其通过热泳力将反应的氧化物颗粒沉积在高纯石英管内壁上，随后将中空石英管融缩成实心光纤预制棒。但在利用MCVD工艺制备光纤预制棒的过程中，原料氧化物颗粒只有一部分沉积在石英管内壁上作为有源光纤预制棒的一部分，大部分的原料氧化物颗粒通过尾气管排入尾气处理系统中，经过检测分析后发现，这些进入尾气管中的氧化物颗粒与沉积在石英管中的氧化物颗粒的化学组成和纯度完全相同，可用于光纤预制棒的进一步制备，然而，目前未见任何回收MCVD尾灰进行光纤预制棒制备的相关报道，这在很大程度对设备、原料等造成极大浪费。

其次，随着近年来单模光纤激光器输出功率的攀升，对稀土掺杂光纤折射率分布剖面的控制精度越来越高，虽然采用MCVD技术制备光纤预制棒的工艺已经发展成熟，但MCVD技术对于生产精密折射率分布的光纤预制棒仍然存在诸多困难，比如在该技术高温缩棒工艺阶段会因相邻沉积层组分浓度的差异而诱发组分浓度扩散，导致折射率波动较大；再入沉积层中含P、Ge、F等易挥发组分，这些组分在缩棒阶段会从自由表面挥发而导致折射率中心凹陷或者凸起，这些现象都会使得折射率剖面偏离物理设计，给光纤模式控制带来困难，使得光纤激光器在高功率输出下难于拥有良好的光束质量。

除此之外，由于MCVD技术为管内沉积方式，只能制备掺杂区域以及包层区域为规则圆柱的稀土掺杂光纤预制棒，难于通过一步成型制备异型光纤预制棒。

发明内容

有鉴于此，针对现有技术中MCVD制备工艺造成的设备和原料浪费、精密折射率分布控制困难以及难易一步制备异形光纤预制棒的问题，本申请提出了一种MCVD尾灰回收再制备稀土掺杂光纤预制棒的方法，该方法首先对MCVD工艺反应装置及步骤进行了改进，将反应尾灰进行收集，接着通过冷等静压手段和一些后处理工艺将收集的符合光纤预制棒制备所需配比的尾灰制备为光纤预支棒，创造性地解决了现有技术中存在的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种MCVD尾灰回收再制备稀土掺杂光纤预制棒的方法，所述方法包括：

S1：在MCVD反应车床上安装光纤预制棒制备管和尾灰收集组件；

S2：进行MCVD工艺沉积，并全程利用尾灰收集组件分别收集光纤芯层尾灰和包层尾灰；

S3：将收集的尾灰在模具中进行冷等静压压制分别形成光纤芯层预制件和包层预制件；

S4：将光纤芯层预制件和包层预制件组装得到组合预制件；

S5：对组合预制件进行脱水、提纯和烧结后得到稀土掺杂光纤预制棒。

优选的，所述S1包括：

S11：安装制备管，所述制备管包括石英进气管、石英沉积管和石英尾气管，将清洗干净的制备管依次焊接至MCVD车床上；

S12：在尾气管尾端安装尾气刮擦器装置；

S13：在尾气刮擦器装置后端依次顺序连接尾气导管和尾气抽气系统；

S14：将尾灰收集组件安装在尾气导管上。

优选的，所述尾灰收集组件包括包层尾灰收集罐和芯层尾灰收集罐，包层尾灰收集罐和芯层尾灰收集罐与尾气导管之间设置开关。