[發明專利]測量大電流傳感器的氧化鉛摻雜石英光纖的制備方法

在審

• 申請號: 201410073053.6
• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN104880763A
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發明（設計）人: 王廷云;郭強;董艷華;張貴新;羅承沐;李東紅;張東波
• 申請（專利權）人: 蘇州福瑞互感器有限公司;張家港智電電工高技術研究所有限公司;上海大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;C03C13/04;G01R15/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及一種測量大電流傳感器的氧化鉛摻雜石英光纖，屬于光纖技術領域。?

背景技術：

在電力系統中，測量電流的常規技術是采用電磁互感原理為基礎的電流互感器，然而隨著電力工業的迅速進步與發展，傳統電磁互感器確定越來越突出，包括體積大，種類中，運輸困難，易受電磁干擾，絕緣性差，長距離傳輸信號畸變嚴重，測量誤差大等。為克服這些缺點，以及光纖技術及傳感技術的迅猛崛起，人們正在尋求光學傳感的方法來測量電流。光纖有諸多優點，包括抗電磁干擾強，絕緣性好，韌性大，體積小，重量輕，結構簡單，跟重要的測量電流范圍大，易于與傳輸光纖耦合等，所以基于磁光效應的光纖電流傳感器，收到人們的親睞。?

對于光纖電流傳感器，其核心是磁光材料的研究，即研究具有大的法拉第旋轉，溫度穩定的磁光性能材料。為了獲得較大的靈敏度，人們片面追求高Verdrt常數的摻雜離子，包括Tb³⁺、Dy³⁺、Ce³⁺和Er³⁺，然而，高Verdrt常數的順磁離子在摻雜濃度較高時，其熱穩定性和化學穩定性都會降低，對光纖性能產生不利影響，因此這種方法不可取。此外，Pb²⁺離子極化率較高，是逆磁材料，具有高verdet常數。且氧化鉛半導體材料具有良好的熱穩定性和化學穩定性。因此，選擇氧化鉛磁光材料作為光纖摻雜介質。?

目前，制備氧化鉛預制棒的技術有MCVD法、OVD法等，即直接將氧化鉛材料通過載氣管道輸送并沉積在光纖預制棒包層或纖芯層。這種方法操作工藝成熟，但MCVD法往往是在包層或纖芯層疏松的玻璃態下沉積，氧化鉛材料沉積不能均勻分布并直接在纖芯層沉積后增加光纖損耗。?

直接納米粒子(DND)沉積是一種管外氣相沉積法，利用一個特制的燃燒器噴頭，將納米粒子材料直接噴涂到坯棒上。其優點主要體現在：直接、快速、單步摻雜，納米粒子摻雜，均一性好，分散性高，摻雜濃度高，精確控制摻雜徑向刨面、摻雜過程不會損壞纖芯以及適合不同波導結構沉積等。但納米沉積效率低，不適合沉積光纖預制棒厚度較大的包層及纖芯層等。?

因此，從摻雜技術入手，將其應用于PbO光纖制備中，就可以制備出均一性好、分散性高、摻雜濃度高的氧化鉛摻雜石英光纖。深入探索新型摻雜光纖的制備技術，制備均一性好、分散性高的應用于測量大電流傳感器的氧化鉛摻雜石英光纖，具有廣泛的研究意義和普遍的應用價值。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種PbO摻雜石英光纖，其主要應用于大電流傳感器。本發明另一目的是根據DND沉積的優勢，將PbO納米半導體材料與傳統光纖制備技術MCVD相結合，提供一種應用于大電流傳感器的氧化鉛摻雜石英光纖的制備方法。該光纖具有摻雜濃度高，均一性好，磁光特性優良，熱穩定好，結構簡單，易于生產等特點，可應用于光纖大電流傳感器，光隔離器，及抗輻射光纖傳感器、非線性光學以及磁光開關，磁光調制器等其他磁光器件的應用。?

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：?

一種應用于大電流傳感器的氧化鉛摻雜石英光纖，包括纖芯和包層，其特征在于所述纖芯是由摻雜少量高折射率的GeO₂的石英疏松層一定濃度均勻分布的PbO半導體材料構成；所述包層是由比纖芯折射率低的純石英構成。?

一種應用于大電流傳感器的氧化鉛摻雜石英光纖是采用DND法結合MCVD技術制備而成。首先采用改進的化學氣相沉積法(MCVD)制棒機上沉積摻雜少量高折射率的GeO₂芯棒，然后在芯棒上利用DND沉積法，將氧化鉛納米粒子均勻沉積在含GeO₂的芯棒表面，然后采用MCVD技術制備包層材料，最后高溫縮棒得到光纖預制棒并進行光纖拉制。?

本發明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的實質性特點和顯著優點：?

1、氧化鉛摻雜石英光纖具有高的Verdet常數，溫度敏感性小等特性，且可根據大電流傳感器系統需求，通過實驗參數控制光纖濃度，折射率及尺寸分布等特性；2、采用DND沉積法，均一性好，摻雜濃度高，方便可行，從而得到更高品質的氧化鉛摻雜石英光纖；3、結構簡單、價位低廉，易于產業化生產，可用于構建激光器、光放大器及傳感器等。?

附圖說明

圖1是本發明一個的結構示意圖。?

圖2為本發明實施例的結構示意圖?

具體實施方式

本發明的一個優選實施例結合附圖說明如下：?

實施例一：?