一种气相掺杂法制备铒镱共掺光纤的方法及装置与流程

本发明涉及光纤制造，尤其涉及一种气相掺杂法制备铒镱共掺光纤的方法及装置。

背景技术：

1、随着空间通信、激光雷达、医疗和军工等相关科技的发展，市场对高功率连续或者脉冲1550nm激光光源的需求日益迫切。铒镱共掺光纤激光器是降低1550nm波段激光雷达成本并实现推广的关键器件。就传统通信用掺铒光纤而言，一方面，由于er3+的吸收带窄以致泵浦源首先，常用的仅有980nm和1480nm激光器；另一方面，er3+吸收发射截面均很窄，导致光纤输出功率非常有限，从而限制了其在激光雷达领域的应用。而通过高浓度yb3+的共掺，利用yb3+吸收带较宽的优势以及er3+与yb3+之间的能量传递效应，可以有更多泵浦源选择并提高er3+的能量转换效率，即实现1550nm波段的高功率输出。

2、传统制备铒镱共掺光纤的方法是通过溶液法，其采用反向沉积的方式，即火焰移动方向与原料沉积方向一致，先形成疏松层然后再进行溶液浸泡掺杂。溶液法的采用必然会使得芯棒中水分参杂大，其本底损耗和杂质较高。因此，本申请提出了一种气相掺杂法制备铒镱共掺光纤的方法及装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种气相掺杂法制备铒镱共掺光纤的方法及装置，以解决目前的铒镱共掺光纤本底损耗和杂质较高的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种气相掺杂法制备铒镱共掺光纤的方法及装置，所述方法包括以下步骤：

4、加热氯化铒生成氯化铒气体，将其与氧气一起通入石英基管内，使其反应生成氧化铒沉积在石英基管的内壁；

5、加热氯化镱生成氯化镱气体，将其与氧气一起通入石英基管内，使其反应生成氧化镱沉积在石英基管的内壁；

6、待沉积完成后，将石英基管塌缩制作成预制棒，然后拉丝制成铒镱共掺光纤。

7、优选的，所述方法还包括以下步骤：

8、加热氯化铝生成氯化铝气体，将其与氧气一起通入石英基管内，使其反应生成氧化铝沉积在石英基管的内壁；

9、加热氯化锗生成氯化锗气体，将其与氧气一起通入石英基管内，使其反应生成氧化锗沉积在石英基管的内壁。

10、优选的，所述氯化铒的加热温度为830摄氏度。

11、优选的，所述氯化镱的加热温度为870摄氏度。

12、本发明还公开了一种气相掺杂法制备铒镱共掺光纤的装置，包括：

13、四组原料存储组件，用于分别存放氯化铒、氯化镱、氯化铝以及氯化锗，所述存储组件内设置有加热装置用于加热原料，每组原料存储组件上的出气管均设置有流量阀以控制原料气体的流量；

14、四组载气管，所述载气管连通氧气存储源，四组所述载气管与四组原料存储组件分别连接，每组载气管上均设置有流量阀以控制氧气流量，原料存储组件内产生的原料气体进入所述载气管内并与所述载气管内的氧气混合；

15、混气囊，四组载气管内的原料与氧气的混合气体在所述混气囊内混合；

16、光纤拉制组件，用于固定石英基管，所述光纤拉制组件与所述混气囊连接，所述混气囊内的混合气体通入光纤拉制组件上的石英基管内。

17、进一步的，所述流量阀包括：

18、阀外壳，所述阀外壳为两端设置有开口的筒状，且其内部分为罐体端以及管道端两个隔离的腔体；

19、转动连接于所述阀外壳内的芯管，所述芯管穿过罐体端和管道端的隔离结构，所述芯管在所述管道端内的部分设置有若干出气孔，所述芯管在所述罐体端内的部分连接有呈发散设置的若干进气管，所述进气管与所述芯管连通且所述进气管跟随所述芯管转动，所述进气管的表面设置有若干进气孔；

20、滑动连接于所述进气管上的滑块，所述滑块的两侧分别设置有伸缩软管以及第一弹簧，所述伸缩软管位于所述进气管上靠近回转中心的部分，所述伸缩软管套设在所述进气管上且所述伸缩软管的两端分别固定连接到所述滑块以及进气管靠近回转中心的端部，所述第一弹簧套设在所述进气管上且所述进气管的两端分别抵接在滑块以及进气管远离回转中心的端部；

21、设于所述管道端内部的涡轮扇叶，所述涡轮扇叶固定连接在所述芯管的端部以带动其转动。

22、进一步的，所述流量阀还包括：

23、调节组件，用于调节所述芯管的转速以调节流量。

24、进一步的，所述调节组件包括：

25、滑动连接在所述阀外壳内部的压杆，所述压杆的端部压在所述芯管的外侧；

26、螺纹管，所述螺纹管穿过所述阀外壳的外壁并通过螺纹连接于所述阀外壳上，所述压杆远离所述芯管的一端滑动连接在所述螺纹管内；

27、套设在所述压杆上的第二弹簧，所述第二弹簧的两端分别抵接在所述压杆和所述螺纹管的端部。

28、进一步的，所述装置包括尾气处理组件，所述尾气处理组件与光纤拉制组件连接，用于处理石英基体内的尾气。

29、综上所述，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

30、本申请通过无机金属氯化物与氧气反应在光纤中加入铒、镱，并同时掺杂铝和锗，铝能够使铒和镱在光纤中增强溶解性，使其不发生团簇现象，同时，通过无机金属氯化物掺杂锗和镱的方式相对于传统的溶液法，本工艺具有本底损耗和杂质低、芯棒中水分低的优点，同时，本申请公开的方法能够有效的控制光芯折射率剖面和不同元素的空间分布，使得预制棒中镱元素和铒元素浓度的轴向一致性高，同时本申请的自动化程度高的优点。

技术特征：

1.一种气相掺杂法制备铒镱共掺光纤的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的气相掺杂法制备铒镱共掺光纤的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的气相掺杂法制备铒镱共掺光纤的方法，其特征在于，所述氯化铒的加热温度为830摄氏度。

4.根据权利要求1所述的气相掺杂法制备铒镱共掺光纤的方法，其特征在于，所述氯化镱的加热温度为870摄氏度。

5.一种气相掺杂法制备铒镱共掺光纤的装置，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的气相掺杂法制备铒镱共掺光纤的装置，其特征在于，所述流量阀包括：

7.根据权利要求6所述的气相掺杂法制备铒镱共掺光纤的装置，其特征在于，所述流量阀还包括：

8.根据权利要求7所述的气相掺杂法制备铒镱共掺光纤的装置，其特征在于，所述调节组件包括：

9.根据权利要求5-8任意一项所述的气相掺杂法制备铒镱共掺光纤的装置，其特征在于，所述装置包括尾气处理组件，所述尾气处理组件与光纤拉制组件连接，用于处理石英基体内的尾气。

技术总结本发明涉及光纤制造技术领域，具体提供了一种气相掺杂法制备铒镱共掺光纤的方法及装置，所述方法包括以下步骤：加热氯化铒生成氯化铒气体，将其与氧气一起通入石英基管内，使其反应生成氧化铒沉积在石英基管的内壁；加热氯化镱生成氯化镱气体，将其与氧气一起通入石英基管内，使其反应生成氧化镱沉积在石英基管的内壁；待沉积完成后，将石英基管塌缩制作成预制棒，然后拉丝制成铒镱共掺光纤；本申请通过无机金属氯化物与氧气反应在光纤中加入铒、镱，相对于传统的溶液法，本工艺具有本底损耗和杂质低、芯棒中水分低的优点，同时，本申请公开的方法能够有效的控制光芯折射率剖面和不同元素的空间分布。技术研发人员：徐巍,蔡德惠受保护的技术使用者：武汉胜芯光电科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5