[發明專利]一種摻雜堿金屬的方法及光纖預制棒

在審

• 申請號: 202110393662.X
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113200675A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 王龍飛;李凡;顧建宏;帥小立;劉順;冀云磊;張佚;吳林清
• 申請（專利權）人: 江蘇永鼎股份有限公司;江蘇永鼎光纖科技有限公司
• 主分類號: C03B37/012
• 分類號: C03B37/012
• 代理公司: 蘇州睿昊知識產權代理事務所(普通合伙) 32277
• 代理人: 沈彬彬

本發明公開了一種摻雜堿金屬的方法及光纖預制棒，該方法包括以下步驟：S10、將化合物原料堿金屬溶解于溶液中；S20、將光纖預制棒疏松體浸泡至溶液中；S30、將光纖預制棒疏松體從溶液中取出，并進行干燥、氧化和燒結，得到摻雜了堿金屬的光纖預制棒。本發明摻雜堿金屬的方法無需利用高溫將堿金屬化合物原料熔化并氣化即可實現堿金屬的摻雜，工藝簡單，重復性好，摻雜效果好，成本低，非常適合大規模生產。

技術領域

本發明光纖制造技術領域，特別涉及一種摻雜堿金屬的方法及光纖預制棒。

背景技術

在光纖預制棒的生產中，一般需要通過摻雜堿金屬元素(K，Na)實現芯層與包層的粘度匹配，從而降低光纖衰減。堿金屬摻雜可以有效改善光纖預制棒芯層和包層間的粘度匹配，有效降低光纖的衰減，是當前光纖制造技術領域研究的前沿和熱點。

專利US7088900B1提出一種含堿金屬的低衰減光纖，堿金屬含量不低于20ppmwt％，光纖在1550nm波長處的傳輸損耗小于0.178dB/km，文中未描述堿金屬摻雜的方法。專利US20050063663A1、US7469559B2和US7524780B2中提供的堿金屬摻雜，均是在石英管內壁放入堿金屬化合物原料，通過管內擴散法摻入堿金屬。專利US9250386B2提供了一種氣相摻雜方法，即在石英管內壁放入堿金屬化合物原料，在玻璃管外壁加熱使原料熔化為氣化，從而使堿金屬擴散摻雜入預制棒，所制得的光纖在1550nm波長處的損耗可小0.17dB/km，這種氣相法摻入的堿金屬在玻璃內外壁形成濃度梯度，分布不均勻。文獻US20140127507A1、US9229160B2、CN102627400B、CN102603179A、CN102627398A、CN103502164 A、CN104093674A、CN102617033A、CN103502164A和CN102730977A均使用連續移動的熱源加熱管內的堿金屬化合物原料，通過擴散在玻璃管內壁摻入堿金屬，摻雜工藝復雜。專利CN106966581A中，也利用氣相法進行堿金屬摻雜，但是方式與專利XX1有所不同。具體而言，將制備的預制棒疏松體置于放有粉末狀的KBr的石墨爐中，石墨爐升溫加熱，使KBr粉末融化成為氣態摻雜入預制棒疏松體中，而后經過脫水和氧化還原后形成K2O，完成K元素的摻雜。專利CN106396362A提供了另一種氣相法摻雜堿金屬的方法，在芯棒芯層沉積的過程中同時摻雜堿金屬，從而使芯棒沉積于堿金屬摻雜同時完成。該發明通過氧氣帶出堿金屬化合物原料被加熱后揮發的氣體，使氧氣與堿金屬化合物原料在加熱過程中預反應，生成需要摻入光纖預制棒的堿金屬氧化物。

從以上專利可見，目前堿金屬元素的摻雜主要通過氣相法實現，即通過利用高溫(700℃以上)將堿金屬化合物原料粉末熔化成氣態進行摻雜，這種方法方式需要的溫度很高，成本較高，制造難度較大，且摻雜不均勻，不利于降低光棒制造成本。

發明內容

本發明要解決的技術問題的是提供一種可以工藝簡單、重復性好、成本低的摻雜堿金屬的方法。

為了解決上述問題，本發明提供了一種摻雜堿金屬的方法，其包括以下步驟：

S10、將堿金屬化合物原料溶解于溶液中；

S20、將光纖預制棒疏松體浸泡至溶液中；

S30、將光纖預制棒疏松體從溶液中取出，并進行干燥、氧化和燒結，得到摻雜了堿金屬的光纖預制棒。

作為本發明的進一步改進，步驟S30具體包括以下步驟：

S31、將光纖預制棒疏松體從溶液中取出至燒結爐中；

S32、在燒結爐中對光纖預制棒疏松體進行干燥、氧化和燒結。

作為本發明的進一步改進，步驟S32具體包括以下步驟：

S321、向燒結爐中通入氮氣，用氮氣干燥光纖預制棒疏松體；