[發(fā)明專利]一種制造摻稀土光纖預(yù)制棒的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010605713.2
• 申請日: 2010-12-27
• 公開（公告）號: CN102086089A
• 公開（公告）日: 2011-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮高鋒;葛錫良;張立永;潘晉
• 申請（專利權(quán)）人: 富通集團(tuán)有限公司
• 主分類號: C03B37/018
• 分類號: C03B37/018
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務(wù)所 33206
• 代理人: 胡龍祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖預(yù)制棒的制造方法，特別是涉及用作光纖放大器、光纖激光器和光纖傳感器的一種芯層摻雜稀土元素的光纖預(yù)制棒的制造方法。

背景技術(shù)

石英光纖中摻雜稀土元素得到的稀土摻雜光纖可用于制造光纖放大器、光纖激光器和光纖傳感器。以摻餌光纖為增益介質(zhì)的摻鉺光纖放大器（erbium?doped?fiber?amplifier,?EDFA），不僅解決了衰減對光網(wǎng)絡(luò)傳輸速率與距離的限制，而且開創(chuàng)了1.55μm波段的波分復(fù)用技術(shù)，從而將使超高速、超大容量、超長距離的波分復(fù)用、密集波分復(fù)用、全光傳輸、光孤子傳輸?shù)瘸蔀楝F(xiàn)實(shí)。而以摻鐿光纖為增益介質(zhì)的光纖激光器更是以其光束質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)緊湊、易于集成等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域，并有望取代大部分傳統(tǒng)的高功率激光器。此外，稀土摻雜光纖還可以用于制造光纖傳感器。

光纖是由預(yù)制棒拉制而成的。目前光纖預(yù)制棒的制造普遍采用氣相沉積技術(shù)，包括軸向氣相沉積法（vapor?axial?deposition,?VAD）、外部氣相沉積法（outside?vapor?deposition,?OVD）、改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積法（modified?chemical?vapor?deposition,?MCVD）和等離子體化學(xué)氣相沉積法（plasma?chemical?vapor?deposition,?PCVD）。制造預(yù)制棒所需的原料在常溫下通常是氣體（如O₂，Cl₂等）或者具有較高蒸汽壓的液體（如SiCl₄，GeCl₄等）。而制造稀土摻雜光纖所需的稀土摻雜劑（一般為稀土鹵化物）只有加熱到500～1000℃時，才能保證有足夠的蒸汽壓，使其能夠與其它常規(guī)反應(yīng)物氣體參加氣相沉積反應(yīng)。因此采用常規(guī)的預(yù)制棒制造技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)稀土摻雜。現(xiàn)有技術(shù)中用于制造稀土摻雜光纖預(yù)制棒的方法包括氣相摻雜法、溶液摻雜法、納米粒子直接沉積法（Direct?Nanoparticle?Deposition,?DND）、溶膠凝膠法和溶液霧化法。其中應(yīng)用最廣泛的為溶液摻雜法。J.?E.?Townsend等在“Solution-doping?technique?for?fabrication?of?rare-earth-doped?fibers”，Electronic?letters,?1987,?23(7),?329-331頁描述了采用MCVD結(jié)合溶液浸泡制造稀土摻雜預(yù)制棒的方法：（a）用常規(guī)方法在石英沉積管12內(nèi)沉積形成含SiO₂-P₂O₅-F的光纖內(nèi)包層13，其中P₂O₅可以降低玻璃粘度，使熔縮更加容易，P₂O₅的摻雜提高了石英的折射率，摻入F可以降低折射率，從而使內(nèi)包層的折射率與石英沉積管的折射率匹配。氫氧焰噴燈11用于加熱沉積管12。（b）降低溫度沉積疏松煙灰芯層14，如本發(fā)明圖1A所示。（c）取下沉積管12，在含稀土元素的溶液10中浸泡一小時左右，如本發(fā)明圖1B所示。（d）浸泡好之后，用丙酮清洗疏松煙灰芯層14，并重新安裝到車床上。（e）升溫至600℃同時通入Cl₂進(jìn)行脫水干燥。（f）燒結(jié)疏松煙灰芯層14為透明玻璃層，如本發(fā)明圖1C所示。（g）將脫水干燥的沉積管12在高溫下熔縮成實(shí)心的預(yù)制棒。本發(fā)明圖2A和圖2B分別示出了沉積管12及疏松煙灰芯層14熔縮前與熔縮后的橫截面示意圖。