[發(fā)明專利]一種光纖預制棒的摻雜裝置及摻雜方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310308977.5
• 申請日: 2013-07-22
• 公開（公告）號: CN103359927A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設計）人: 林傲祥;師騰飛;倪立;張愛東;湛歡;李璐;何建麗;周志廣
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: C03B37/018
• 分類號: C03B37/018
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

1.一種光纖預制棒的摻雜裝置，包括加熱系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和改進的化學氣相沉積系統(tǒng)，其特征在于：

所述加熱系統(tǒng)包括多個加熱單元，所述加熱單元包括加熱蒸發(fā)罐、設置于加熱蒸發(fā)罐下部的用于通入運載氣體的進氣導管、設置于加熱蒸發(fā)罐上部的出氣導管；

所述傳輸系統(tǒng)包括加熱保溫傳輸管和加熱保溫板，用以通入高純氧氣的氧氣管和所述出氣導管分別接入設有相應接口的加熱保溫傳輸管中；所述加熱保溫傳輸管的輸出端與改進的化學氣相沉積系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)部分連通，所述加熱保溫板靠近連通位置固定設置于改進的化學氣相沉積系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)部分的內(nèi)壁；

各個加熱蒸發(fā)罐內(nèi)裝有不同的有機金屬螯合物；其中，至少有一個加熱蒸發(fā)罐內(nèi)的有機金屬螯合物作為摻雜劑，其螯合環(huán)中間連接所要摻雜的稀土元素，其有機物部分為碳氫基團。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖預制棒的摻雜裝置，其特征在于：所述加熱蒸發(fā)罐有2-6個，加熱蒸發(fā)罐包括由內(nèi)到外依次嵌套的盛料部分、加熱部分和保護部分，所述有機金屬螯合物裝于盛料部分內(nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖預制棒的摻雜裝置，其特征在于：

作為摻雜劑的有機金屬螯合物，其螯合環(huán)中間所連接的金屬元素選自原子序數(shù)在57～71的稀土金屬元素中的任一種，其有機物部分為碳氫基團；

作為共摻劑的有機金屬螯合物，其螯合環(huán)中間所連接的金屬元素選自原子序數(shù)在57～71的稀土金屬元素以及Al、Ba、Zn、Ca、Bi中的任一種，其有機物部分為碳氫基團。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖預制棒的摻雜裝置，其特征在于：所述運載氣體為氦氣；所述進氣導管開口于略高于盛料部位的位置，所述盛料部分的頂端呈圓錐狀平面。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖預制棒的摻雜裝置，其特征在于：對于每一路進氣導管均設置有用以調(diào)節(jié)運載氣體流量的流量控制器。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖預制棒的摻雜裝置，其特征在于：所述加熱保溫傳輸管包括由內(nèi)到外依次嵌套的包裹固定層、加熱保溫層、護套保護層，其中，包裹固定層由金屬材料制成，加熱保溫層采用包裹有加熱電阻絲的保溫材料，護套保護層由絕緣橡膠制成。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光纖預制棒的摻雜裝置，其特征在于：所述氧氣管和出氣導管均軸向伸入加熱保溫傳輸管中，其中氧氣管處于包裹固定層內(nèi)部腔室的中心位置，出氣導管環(huán)繞在氧氣管周圍均勻分布，各個出氣導管之間以及出氣導管與氧氣管之間的間隙用導熱保溫材料填充。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光纖預制棒的摻雜裝置，其特征在于：所述加熱蒸發(fā)罐與加熱保溫傳輸管均為圓柱狀結(jié)構(gòu)，加熱蒸發(fā)罐出口處與加熱保溫傳輸管接口處之間的出氣導管上包裹有加熱保溫層和護套保護層。

9.采用如權(quán)利要求1所述的光纖預制棒的摻雜裝置實現(xiàn)摻雜方法，其特征在于：包括以下步驟：

1）將拋光干燥氣體通入改進的化學氣相沉積系統(tǒng)的石英沉積管中，對石英沉積管進行拋光和干燥；

2）拋光干燥完畢后，將基體沉積氣體通入改進的化學氣相沉積系統(tǒng)的石英沉積管中，通過沉積作用形成光纖預制棒的包層部分；

3）待完成包層沉積后，暫停改進的化學氣相沉積系統(tǒng)；

4）開啟加熱系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)，將預先稱量好的有機金屬螯合物裝入相應的加熱蒸發(fā)罐中，調(diào)節(jié)加熱蒸發(fā)罐的溫度，使加熱蒸發(fā)罐中產(chǎn)生有機金屬螯合物蒸汽，做好加熱蒸發(fā)罐的密封工作后連接好對應的出氣導管，待所有的有機金屬螯合物蒸汽流穩(wěn)定后，重新開啟改進的化學氣相沉積系統(tǒng)；

5）經(jīng)進氣導管向加熱蒸發(fā)罐中通入運載氣體，同時調(diào)節(jié)運載氣體的流量、加熱保溫傳輸管的溫度、加熱保溫板的溫度；有機金屬螯合物蒸汽隨運載氣體經(jīng)加熱保溫傳輸管進入石英沉積管中；

6）將高純氧氣通入石英沉積管中，使得所有有機金屬螯合物蒸汽以及基體沉積氣體在石英沉積管中發(fā)生反應，反應生成物沉積在光纖預制棒包層上形成光纖預制棒纖芯部分；

7）關(guān)閉加熱系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)，其他的氣態(tài)反應生成物以及通入的未反應的氣體作為尾氣排出石英沉積管；

8）待光纖預制棒纖芯部分沉積完畢后，將光纖預制棒熔縮為實心預制棒。