[發明專利]一種纖芯單晶化后處理方法以及纖芯單晶化裝置

有效

• 申請號: 202010020898.4
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111170629B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 楊中民;羅前航;錢奇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C03B37/15
• 分類號: C03B37/15
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 朱玲艷

1.一種纖芯單晶化后處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

將光纖前驅體置于纖芯單晶化裝置中進行纖芯單晶化處理，得到單晶芯復合材料光纖；所述光纖前驅體包括光纖包層和位于所述光纖包層內部的纖芯；所述纖芯為無定型態或多晶態；所述光纖前驅體的長度為20～100cm；

所述纖芯單晶化裝置的腔體內沿豎直方向分化出三個連續的溫度梯度區域，由下向上依次包括低溫冷卻區、中溫結晶區和高溫熔融區；

所述高溫熔融區的溫度高于所述纖芯的熔點且在所述光纖包層玻璃軟化點以下；所述低溫冷卻區的溫度低于所述纖芯的熔點；所述中溫結晶區設置于所述高溫熔融區和低溫冷卻區之間，所述中溫結晶區的溫度低于高溫熔融區的溫度且高于低溫冷卻區的溫度，在所述中溫結晶區纖芯由熔體結晶成固態單晶；

所述纖芯單晶化裝置工作時，所述光纖前驅體處于中溫結晶區范圍內的纖芯處于固態，所述光纖前驅體處于高溫熔融區范圍內的纖芯熔化為液態，光纖包層保持固態，固態纖芯和液態纖芯之間形成纖芯固-液界面；

將所述光纖前驅體向下移動，使光纖前驅體中的纖芯固-液界面向上移動，纖芯自下而上凝固析晶；

所述光纖前驅體采用熔融芯法拉制而成；所述光纖前驅體的光纖包層為氧化物玻璃，纖芯為碲芯或鍺芯；當所述纖芯為碲芯時，所述光纖前驅體向下移動的速度為1mm/h；當所述纖芯為鍺芯時，所述光纖前驅體向下移動的速度為10mm/h；

所述纖芯單晶化后處理在密閉環境中進行，所述纖芯單晶化后處理在保護性氣氛條件下進行。

2.權利要求1所述后處理方法采用的纖芯單晶化裝置，其特征在于，包括由腔壁(7)圍成的腔體以及設置于所述腔體內部的加熱系統和光纖下降系統；所述加熱系統的中心與所述光纖下降系統的中心處于同一豎直面上，保證光纖前驅體沿著加熱系統的中心向下移動；所述加熱系統將腔體沿豎直方向分為低溫冷卻區、中溫結晶區和高溫熔融區。

3.根據權利要求2所述的纖芯單晶化裝置，其特征在于，所述加熱系統包括保溫壁(4)以及由所述保溫壁(4)圍成的加熱腔，所述保溫壁(4)的頂部設置有光纖進口；所述保溫壁(4)的底部設置有光纖出口；所述光纖進口和光纖出口與所述加熱腔的中心處于同一垂直面上；

所述加熱腔內，沿所述加熱腔的垂直中線兩側分布有環形對稱電加熱體(1)。

4.根據權利要求3所述的纖芯單晶化裝置，其特征在于，所述加熱系統還包括填充介質(2)，所述填充介質(2)用于固定所述環形對稱電加熱體(1)。

5.根據權利要求3所述的纖芯單晶化裝置，其特征在于，所述加熱系統還包括控溫熱電偶(3)，所述控溫熱電偶(3)的工作端設置于所述環形對稱電加熱體(1)和所述加熱腔的垂直中線之間。

6.根據權利要求2所述的纖芯單晶化裝置，其特征在于，所述光纖下降系統包括光纖夾具(5)，以及與所述光纖夾具(5)頂端相連的下降傳動裝置(6)。

7.根據權利要求2所述的纖芯單晶化裝置，其特征在于，所述腔體的底部設置有保護氣體進口；所述腔體的頂部設置有抽真空口。