[發明專利]一種光纖預制棒的摻雜裝置及摻雜方法

無效

• 申請號: 201310308977.5
• 申請日: 2013-07-22
• 公開（公告）號: CN103359927A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（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）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

技術領域

本發明屬于光纖制備技術，涉及一種光纖預制棒的摻雜裝置及其方法，具體涉及一種利用有機金屬螯合物作為摻雜劑和共摻劑的全氣相光纖預制棒摻雜裝置及方法。

背景技術

稀土摻雜特種光纖在光纖激光器、放大器和傳感器中有著廣泛的應用，并且最近幾年得到了很大的發展，所用的摻雜劑是Nd、Er、Ge、Pr、Ho、Eu、Yb、Dy、Tm等原子序數在57～71的元素，可以單獨摻雜某種稀土元素進行單摻，也可以聯合摻雜多種稀土元素進行共摻。其特點是具有圓柱形波導結構，小芯徑易實現高密度泵浦激射閾值低，比表面大散熱性能好，其芯徑大小與通信光纖匹配，耦合容量及效率極高，可使得傳輸光纖與有源光纖一體化。因此，稀土摻雜光纖對于包括光纖激光器、放大器和傳感器在內的各種應用十分具有吸引力。隨著集成光學、光纖通信、光纖傳感、激光加工、激光武器、激光醫療等光纖激光應用領域的發展，對光纖激光的波長范圍、光束質量、光束能量、偏振特性、頻率線寬、穩定特性等性能提出了越來越高的要求。為了追求光纖激光更多性能的統一以及簡化光源的設計和使用，使得作為光纖激光產生核心部分的稀土摻雜光纖已經不僅僅局限于普通的單模和多模光纖，出現了雙包層稀土摻雜光纖、偏振保持稀土摻雜光纖、光子晶體稀土摻雜光纖、大模場稀土摻雜光纖、布拉格稀土摻雜光纖、多組分玻璃稀土摻雜光纖等。種類繁多、結構復雜和成分多樣的稀土摻雜光纖在豐富和擴大激光器和放大器的應用范圍和應用深度，推動稀土摻雜光纖及其產品不斷產業化的同時，也對稀土摻雜光纖的性能提出了更高的要求，特別是要求摻雜光纖具有合適可控的摻雜濃度、更高的摻雜均勻性、更低的損耗、更好的界面特性、更精確的分布控制等。對稀土摻雜光纖提出更高的性能要求，就必然要求其制備方法和制備裝置也隨之有所改進，尤其是摻雜方法和摻雜裝置。

稀土摻雜光纖預制棒的制備大體分為不含摻雜稀土成分的包層部分制備和摻雜稀土成分的纖芯部分制備兩個步驟。雖然可以作為稀土離子摻雜基質的玻璃有石英玻璃、氧化物玻璃、氟化物玻璃、鹵化物玻璃、硫系玻璃等多種，然而真正產業化發展的光纖材料也主要是石英玻璃，它以獨特的綜合性能優勢被廣泛應用在各種結構的光纖中。目前，石英光纖預制棒的制備主要采用化學氣相沉積（CVD）的工藝，具體包括改進的化學氣相沉積系統（MCVD）、等離子體化學氣相沉積（PCVD）、管外氣相沉積（OVD）、軸向氣相沉積（VAD）。選擇上述一種或者數種沉積工藝結合適當的稀土摻雜方法就能夠制備出稀土摻雜光纖預制棒。為了研究和制備稀土摻雜光纖，各種各樣的稀土摻雜預制棒制備方法以及他們的演變方法相繼被開發出來，其中國外的一些制備方法公布如下：Miller等人的美國專利US4501602，MacChesney等人的美國專利US4616901，Berkey等人的美國專利US5236481，Bruce等人的美國專利US5609665，Mansfield等人的美國專利US4826288，DiGiovanni?David?John等人的歐洲專利EP1101744A2，Boivin?David等人的歐洲專利EP233845A1，Harker?Andrew?Thomas等人的歐洲專利EP0822429；中國的一些方法公布如下：CN102153276和CN102086089A公開了一種基于MCVD的稀土摻雜預制棒制備方法；CN102108008A公開了一種基于VAD的稀土摻雜預制棒制備方法；CN1010331133A公開了一種利用溶膠凝膠法來制備稀土摻雜預制棒的方法；CN1558873A和CN102815866A公開了一種氣液混合稀土摻雜預制棒制備方法。