一种制备掺氟光纤预制棒的气体预处理装置及方法与流程

本发明涉及光纤预制棒制造，更具体地，涉及一种制备掺氟光纤预制棒的气体预处理装置及方法。

背景技术：

1、在光纤预制棒的制备过程中，掺杂工艺是决定光纤性能的关键步骤之一。常压微波等离子体技术作为一种先进的掺杂方法，因其能够在常压下进行，操作简便且能够实现精确、均匀地掺杂，而被广泛研究和应用。

2、现有的常压微波等离子体制备掺杂光纤预制棒的过程中，气体预处理和混合装置的作用至关重要。通常，需要将掺杂元素以气态形式引入等离子体中，与石英玻璃原料进行反应，形成掺杂的光纤预制棒。然而，现有技术中的气体预处理和混合装置存在如下一些问题和缺点：

3、气体混合不均匀：现有的气体预处理和混合装置可能无法确保各种气体的充分混合，导致掺杂元素在预制棒中的分布不均，影响光纤的光学性能和机械强度。

4、能耗高和效率低：部分气体预处理和混合装置在工作过程中能耗较高，且混合效率较低，这不仅增加了生产成本，也限制了生产效率。

技术实现思路

1、针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种制备掺氟光纤预制棒的气体预处理装置及方法，用于至少解决气体混合不均匀的技术问题。

2、第一方面，本发明提供了一种制备掺氟光纤预制棒的气体预处理装置，包括主管体以及分别位于所述主管体两端的进气口和出气口；

3、在所述主管体的内管壁沿所述主管体的管体延伸方向交错地设置有若干个凸台；

4、所述进气口，包括第一进气管路和第二进气管路，均用于向所述主管体内通入气体；

5、所述第一进气管路，用于通入硅化合物和氟化合物；

6、所述第二进气管路，用于通入氧气和/或载气；

7、所述出气口，用于将经由所述主管体的内部空间混合后的气体排出。

8、进一步地，在若干个凸台所处的主管体段设置有若干个中间进气口；

9、所述中间进气口，用于通入氧气和/或载气。

10、进一步地，在所述进气口和临近所述进气口的一个凸台间的主管体内设置有第一均气板；

11、所述第一均气板上均匀地分布着若干个透气孔。

12、进一步地，在所述出气口和临近所述出气口的一个凸台间的主管体内设置有第二均气板；

13、所述第二均气板上均匀地分布着若干个透气孔。

14、进一步地，还包括气体加热装置；

15、所述气体加热装置，用于给所述主管体内的气体加热。

16、进一步地，所述硅化合物包括sicl4；

17、所述氟化合物包括c2f6和cf4中的一种或多种；

18、所述载气包括氮气和氩气中的一种或多种。

19、第二方面，本发明提供了一种基于上述的制备掺氟光纤预制棒的气体预处理装置的气体预处理方法，包括：

20、打开微波功率，向主管体通入载气，引出等离子体火炬；

21、向主管体通入氧气后关闭载气，以实现氧等离子体放电；

22、向主管体通入硅化合物和氟化合物，进行多种气体的混合；

23、将混合后的多种气体排出至放电管。

24、进一步地，在打开微波功率，向主管体通入载气，引出等离子体火炬前包括：

25、对主管体进行预加热。

26、进一步地，在打开微波功率，向主管体通入载气，引出等离子体火炬前还包括：

27、向主管体通入氧气和载气，以对主管体内进行管道吹扫。

28、进一步地，所述硅化合物包括sicl4；

29、所述氟化合物包括c2f6和cf4中的一种或多种；

30、所述载气包括氮气和氩气中的一种或多种。

31、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

32、(1)本发明通过包括若干个凸台的混气腔的结构设计，在原料或载气进入放电管之前，可将几种气体进行充分地混合，从而提升了等离子体中各反应元素的均匀性，使得反应更充分，提升了常压微波等离子体的稳定性，从而提高了原料的利用率以及掺杂的均匀性，提高了制备效率，提升了光棒的光学性能。

33、(2)本发明设置了气体加热装置，预加热流程使进入放电管的气体温度保持一致，亦可防止sicl4气体在进入放电管前的运输过程中冷凝为液体。同微波功率下，加热的混合气体可以提升等离子体的激励效果，通过对混合气体的预加热来提升等离子体激励效果的方式就可以使用较低功率的微波源(同功率的微波源成本较高)，从而节省了设备和能耗成本。

34、(3)本发明在若干个凸台所处的主管体段设置了若干个中间进气口，这样的氧气分区进气设置更有利于将原料在进入放电管之前混合均匀；在主管体的上下游分别设置了均气板，进一步提升了气体混合的均匀性。

35、(4)进气口通载气(此处一般指n2)并在主管体内与原料等气体混合后运输至放电管内，可以增加气体流速，有利于减少放电管壁的粉尘堆积。

技术特征：

1.一种制备掺氟光纤预制棒的气体预处理装置，其特征在于，包括主管体以及分别位于所述主管体两端的进气口和出气口；

2.如权利要求1所述的制备掺氟光纤预制棒的气体预处理装置，其特征在于，在若干个凸台所处的主管体段设置有若干个中间进气口；

3.如权利要求1或2所述的制备掺氟光纤预制棒的气体预处理装置，其特征在于，在所述进气口和临近所述进气口的一个凸台间的主管体内设置有第一均气板；

4.如权利要求3所述的制备掺氟光纤预制棒的气体预处理装置，其特征在于，在所述出气口和临近所述出气口的一个凸台间的主管体内设置有第二均气板；

5.如权利要求1所述的制备掺氟光纤预制棒的气体预处理装置，其特征在于，还包括气体加热装置；

6.如权利要求2所述的制备掺氟光纤预制棒的气体预处理装置，其特征在于，所述硅化合物包括sicl4；

7.一种基于权利要求1-6任一项所述的制备掺氟光纤预制棒的气体预处理装置的气体预处理方法，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的制备掺氟光纤预制棒的气体预处理方法，其特征在于，在打开微波功率，向主管体通入载气，引出等离子体火炬前包括：

9.如权利要求7所述的制备掺氟光纤预制棒的气体预处理方法，其特征在于，在打开微波功率，向主管体通入载气，引出等离子体火炬前还包括：

10.如权利要求7-9任一项所述的制备掺氟光纤预制棒的气体预处理方法，其特征在于，所述硅化合物包括sicl4；

技术总结本发明公开了一种制备掺氟光纤预制棒的气体预处理装置，包括主管体以及分别位于主管体两端的进气口和出气口；在主管体的内管壁沿主管体的管体延伸方向交错地设置有若干个凸台；进气口，包括第一进气管路和第二进气管路，均用于向主管体内通入气体；第一进气管路，用于通入硅化合物和氟化合物；第二进气管路，用于通入氧气和/或载气；出气口，用于将经由主管体的内部空间混合后的气体排出。本发明通过包括若干个凸台的混合腔的结构设计，在原料或载气进入放电管之前，将几种气体进行充分地混合，提升了等离子体中各反应元素的均匀性，使得反应更充分，从而提高了原料的利用率以及掺杂的均匀性，提高了制备效率，提升了光棒的光学性能。技术研发人员：邓泉荣,杨柳,童维军,黄巍,程川盟,姚帅,向梓康,陈子乙,王奕博受保护的技术使用者：武汉市飞瓴光电科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27