[發(fā)明專利]一種PCVD法制備有源光纖預制棒的裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010030680.7
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111056740B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林傲祥;倪力;俞娟
• 申請（專利權(quán)）人: 成都翱翔拓創(chuàng)光電科技合伙企業(yè)(有限合伙)
• 主分類號: C03B37/018
• 分類號: C03B37/018
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 管高峰;錢成岑

本發(fā)明公開了PCVD法制備有源光纖預制棒的裝置和方法，裝置包括PCVD裝置和摻雜裝置，摻雜裝置包括氣化單元、氣相傳輸單元和氣相沉積單元，氣相沉積單元包括襯管，氣化單元包括普通沉積原料供給子單元、共摻物原料供給子單元和稀土鹵化物原料供給子單元，共摻物原料供給子單元包括高溫蒸發(fā)罐，稀土鹵化物原料供給子單元包括高溫蒸發(fā)腔；氣相傳輸單元包括高溫輸送管、第一輸送管、第二輸送管和第三輸送管，至少一個高溫蒸發(fā)腔設(shè)置在襯管內(nèi)靠近PCVD爐處，第一輸送管先后穿過高溫輸送管和高溫蒸發(fā)腔后伸入襯管。方法采用上述裝置進行有源光纖預制棒的制備。本發(fā)明具有良好的密封性和可擴展性，能夠?qū)崿F(xiàn)利用PCVD法制備各種有源特種光纖預制棒。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖制備的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種PCVD法制備有源光纖預制棒的裝置和方法。

背景技術(shù)

光纖預制棒是制作光纖、光纜的重要基礎(chǔ)材料，是光纖生產(chǎn)流程中的關(guān)鍵核心技術(shù)。目前國內(nèi)制備預制棒的工藝來講主要有氣相軸向沉積法(VAD)、外部氣相沉積法(OVD)、改進的化學外部氣相沉積法(MCVD)和等離子體沉積法(PCVD)，其中MCVD和PCVD屬于管內(nèi)沉積法，VAD和OVD方法屬于外部沉積法。外部沉積法擺脫了石英管尺寸限制，可以制備大尺寸光纖預制棒，使其在制造成本上有很大優(yōu)勢，已經(jīng)被廣泛用于通訊光纖預制棒的制造。而MCVD和PCVD屬于管內(nèi)沉積法，制備的預制棒無論是纖芯和包層尺寸都受到沉積石英管尺寸限制，所以近年來在大尺寸、低成本要求的通訊光纖領(lǐng)域占有的應用份額已逐漸減少。但是，在特種光纖領(lǐng)域管內(nèi)法在控制精度上有很大優(yōu)勢，尤其是PCVD，其單層沉積厚度低、層數(shù)多，十分適合復雜結(jié)構(gòu)設(shè)計的特種光纖制備。

另外，稀土摻雜光纖預制棒目前制備方法主要有溶液法和氣相法、溶膠凝膠法等，其中被廣泛采用的主要是溶液摻雜法以及它的演變方法。雖然MCVD溶液摻雜技術(shù)具有操作簡單、靈活性高等優(yōu)點，然而隨著其他摻雜技術(shù)的不斷興起和技術(shù)優(yōu)化，利用該方法在光纖中摻雜稀土離子已經(jīng)越來越顯現(xiàn)出其局限性，尤其是其重復性難以控制和不具備大纖芯預制棒制備能力。溶膠凝膠法由于其雜質(zhì)難以控制，一直被較高的光纖損耗問題困擾，目前未得到廣泛應用。稀土離子氣相法摻雜因為具備和光纖預制棒基礎(chǔ)原料氣相摻雜一致性，在摻雜均勻性、摻雜可控性、界面優(yōu)化、背景損耗、光纖可靠性以及制備工藝的簡化和可重復性上都得到較大的提高。

目前，大部分稀土離子氣相摻雜法都是結(jié)合MCVD使用，但是據(jù)目前文獻報告，MCVD氣相摻雜法制備的稀土摻雜光纖由于設(shè)備缺陷和技術(shù)水平等因素限制，其稀土摻雜光纖損耗水平仍然不理想。另一方面，MCVD法制備的預制棒尺寸很小，造成單根預制棒拉制的光纖較短，在稀土摻雜光纖產(chǎn)品批次性能一致性較差。而且因為稀土摻雜預制棒制備成品率低且預制棒尺寸小，都是造成稀土摻雜光纖成本較高的原因，這些都是稀土摻雜光纖產(chǎn)品亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在于提供一種能夠充分結(jié)合PCVD法良好的管內(nèi)沉積的控制精度和氣相摻雜法優(yōu)點并解決大芯徑稀土摻雜預制棒制備問題和溶液法固有局限性問題的PCVD法制備有源光纖預制棒的裝置和方法。

本發(fā)明的一方面提供了PCVD法制備有源光纖預制棒的裝置，包括PCVD裝置和摻雜裝置，所述摻雜裝置包括氣化單元、氣相傳輸單元和氣相沉積單元，氣相沉積單元包括可旋轉(zhuǎn)地穿設(shè)在PCVD裝置的PCVD爐內(nèi)的襯管；

氣化單元包括普通沉積原料供給子單元、共摻物原料供給子單元和稀土鹵化物原料供給子單元，共摻物原料供給子單元包括設(shè)置在襯管外部的高溫蒸發(fā)罐，稀土鹵化物原料供給子單元包括設(shè)置于襯管內(nèi)部的至少一個高溫蒸發(fā)腔；

氣相傳輸單元包括高溫輸送管、與第一氣源相連的至少一根第一輸送管、與普通沉積原料供給子單元相連的第二輸送管以及與共摻物原料供給子單元相連的第三輸送管，第二輸送管和第三輸送管均穿過高溫輸送管后伸入襯管，其中，所述至少一個高溫蒸發(fā)腔設(shè)置在襯管內(nèi)靠近PCVD爐處，每根第一輸送管先后穿過高溫輸送管和其中一個高溫蒸發(fā)腔后伸入襯管。