[發明專利]軸向沉積摻雜裝置、粉末棒的制備方法

有效

• 申請號: 202010664962.2
• 申請日: 2020-07-10
• 公開（公告）號: CN113912279B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 鄭壘壘;陸偉;嚴人杰;錢宜剛;沈一春
• 申請（專利權）人: 中天科技精密材料有限公司
• 主分類號: C03B37/014
• 分類號: C03B37/014
• 代理公司: 深圳市賽恩倍吉知識產權代理有限公司 44334
• 代理人: 陳海云;許春曉

本發明提供的一種軸向沉積摻雜裝置和粉末棒的制備方法。該裝置包括沉積腔體，懸掛于所述沉積腔體頂部中心處的吊桿，深入所述沉積腔體的吊桿自由端裝有靶棒，和設置在所述沉積腔體內的沉積摻雜機構，所述沉積摻雜機構包括集成有第一堿金屬霧化裝置的第一噴燈，所述第一堿金屬霧化裝置與所述第一噴燈導通，所述第一噴燈朝向所述靶棒設置；或者所述沉積摻雜機構包括相向設置的第二噴燈和第二堿金屬霧化裝置，及圍擋在所述第二噴燈和所述第二堿金屬霧化裝置周側的第一內部腔體，所述第一內部腔體的開口朝向所述靶棒設置。該軸向沉積摻雜裝置用于在進行管外氣相沉積的同時進行摻雜堿金屬，摻雜的均勻性高，摻雜量增加且可控，可降低光纖衰減。

技術領域

本發明涉及光纖技術領域，特別是指一種軸向沉積摻雜裝置、粉末棒的制備方法。

背景技術

隨著光通信技術的發展，尤其是未來400G及以上傳輸系統中，光纖損耗的降低將隨著長距離光纖傳輸的不斷發展，尤其是互聯網技術以及5G等技術的迅猛發展，對光纖損耗的要求越來越高。降低光纖損耗在長距離低衰減的高速傳輸中可以減少中繼站，降低成本，提高傳輸質量。作為瑞利散射損耗低且傳輸損耗低的光纖，已知有芯棒含有堿金屬元素或堿土金屬元素的石英光纖。這種光纖是通過對芯層含有堿金屬元素或堿土金屬元素的光纖預制棒進行拉絲來制造的。當光纖預制棒的芯層含有堿金屬元素或堿土金屬元素時，在光纖預制棒的拉絲過程中，可以降低芯層的粘度，并且可以使石英玻璃的網絡結構均勻。因此，可以降低由結構不均勻性造成的瑞利散射損耗。目前通常采用擴散法將堿金屬元素等添加到石英玻璃中。

目前的低損耗光纖，芯區采用堿金屬擴散摻雜技術，從而實現芯層與包層粘度匹配，但是采用這樣的方法仍存在界面擴散導致粘度不匹配，從而影響光纖衰減穩定性，無法達到理想狀態。并且現有的低損耗光纖堿金屬摻雜工藝大多采用管外加熱，管內摻雜的方法，這種方法生產速度緩慢，產業化后效率低，成本高。眾所周知，管外沉積法在生產單模時比管內沉積法更有優勢，效率高，成本低。現有技術中采用氣相軸向沉積法制備預制棒，加熱堿金屬鹽溶液制作蒸汽的方式，在沉積的時候同時進行摻雜，但是隨著沉積時間的增加，堿金屬鹽溶液的揮發，蒸汽濃度一直在減小，導致芯棒摻入的堿金屬濃度不均勻，衰減也會出現波動，不適合大規模的生產低損耗光纖的預制棒。采用氣相軸向沉積法制備預制棒，堿金屬鹽溶液經過超聲霧化器，再由霧化噴頭噴出進行摻雜，但是霧化器噴霧穩定性、霧滴大小、均勻性控制比較困難，而且霧化噴出的顆粒，受腔體內抽風影響，實際沉積摻入量更低。

發明內容

鑒于以上內容，有必要提供一種改進的軸向沉積摻雜裝置和粉末棒的制備方法。

本發明提供的技術方案為：一種軸向沉積摻雜裝置，包括沉積腔體，懸掛于所述沉積腔體頂部中心處的吊桿，深入所述沉積腔體的吊桿自由端裝有靶棒，和設置在所述沉積腔體內的沉積摻雜機構，所述沉積摻雜機構包括集成有第一堿金屬霧化裝置的第一噴燈，所述第一堿金屬霧化裝置與所述第一噴燈導通，所述第一噴燈朝向所述靶棒設置；或者所述沉積摻雜機構包括相向設置的第二噴燈和第二堿金屬霧化裝置，及圍擋在所述第二噴燈和所述第二堿金屬霧化裝置周側的第一內部腔體，所述第一內部腔體的開口朝向所述靶棒設置。

進一步的，所述沉積摻雜裝置還包括圍擋在所述第一噴燈周側的第二內部腔體，所述第一噴燈通過所述第二內部腔體的開口穩定地朝向所述靶棒進行沉積和摻雜。

進一步的，所述軸向沉積摻雜裝置的原料管道與所述第一噴燈或所述第二噴燈連接處設有三溴化硼裝置，以鼓泡的方式將三溴化硼載入所述原料管道。

進一步的，所述第一堿金屬霧化裝置或所述第二堿金屬霧化裝置包括超聲霧化器和霧化噴頭，所述超聲霧化器設有載氣管路，以通入載氣，所述載氣能夠攜帶所述超聲霧化器霧化的堿金屬溶液從所述霧化噴頭噴出。

進一步的，所述第二噴燈設有第一旁路導管以通入氫氣、第二旁路導管以通入氧氣，及中心導管；所述中心導管通入四氯化硅和四氯化鍺，或者通入四氯化硅、四氯化鍺和三溴化硼。