一种制备掺稀土光纤的气相-液相复合掺杂设备的制作方法

本发明属于光纤生产设备领域，更具体地，涉及一种制备掺稀土光纤的气相-液相复合掺杂设备。

背景技术：

1、稀土掺杂光纤是光纤激光器的重要组成部分，激光器的性能稳定性主要由稀土掺杂光纤的产品质量决定。对此，大量学者开展了针对稀土掺杂光纤制备工艺的理论研究。

2、目前稀土离子掺杂常用的几种技术包括：溶液浸泡技术、纳米沉积技术、高温气相掺杂技术以及气溶胶掺杂技术。而目前制备掺稀土光纤时，稀土离子掺杂方法均为采用单一掺杂技术，其中最为广泛适用的为高温气相掺杂技术及溶液浸泡技术。

3、高温气相掺杂技术制备的掺稀土光纤的稀土离子掺杂均匀性较高，但是该技术无法实现稀土离子的高浓度掺杂。溶液浸泡技术成熟简单，可以实现稀土离子的高浓度掺杂，但是掺杂均匀性不及高温气相掺杂技术。

4、稀土掺杂时，有些离子需要进行液相掺杂，有些离子需要进行气相掺杂；现有技术已经实现无需从车床上取下衬管实现液相掺杂。

5、然而当需要进行液相掺杂和气相掺杂复合掺杂工艺时，由于气相的原料气和液相的稀土溶液的工作温度差异较大，气相掺杂由于需要气化的原料气的温度很高，而液相掺杂在常温进行，无法在同一车床完成，导致气相-液相复合掺杂工艺复杂，且不能同时进行液相掺杂和气相掺杂，限制了光纤成分设计。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种制备掺稀土光纤的气相-液相复合掺杂设备，其可对输入外部的衬管内的原料进行分类温控，气相掺杂的原料气采用油液油浴保温，液相掺杂的稀土溶液可采用水冷保冷，防止气相和液相的相互影响，可在同一车床上实现原料在衬管内壁的掺杂，并且可以实现液相掺杂和气相掺杂同时进行的气相-液相复合掺杂。

2、为实现上述目的，按照本发明，提供了一种制备掺稀土光纤的气相-液相复合掺杂设备，包括螯合物输料管，所述螯合物输料管包括套管和多根输料管，所述套管的进料端和出料端分别安装有第一端盖和第二端盖，每根输料管分别穿过第一端盖和第二端盖，以便套管内部的循环的油液对每根输料管均进行油浴，其特征在于：

3、所述气相-液相复合掺杂设备还包括工艺气容器、烘箱、稀土溶液存储罐、循环水冷装置和原料气蒸发罐，其中：

4、所述工艺气容器、稀土溶液存储罐和各原料气蒸发罐均位于所述烘箱外，并且所述工艺气容器上连接多根第一出气管和一根第二出气管，每个所述原料气蒸发罐内分别伸入一根所述第一出气管和一根所述输料管，每根所述第一出气管的一部分和每根所述输料管的一部分分别位于所述烘箱内，所述烘箱内的温度维持在设定温度范围内，以对各第一出气管和各输料管位于烘箱内的部分持续加热，从而让各输料管流入外部的衬管内的原料气的温度维持在设定范围内，所述稀土溶液存储罐内伸入一根第二出气管和一根输液管，所述输液管穿过所述循环水冷装置，以让所述循环水冷装置通过循环的冷却水对所述输液管进行水冷，从而让所述输液管流入外部的衬管内的稀土溶液的温度维持在设定范围内。

5、优选地，所述烘箱内的温度维持在220℃-240℃。

6、优选地，所述原料蒸发罐内蒸发的原料气的温度维持在130℃-200℃。

7、优选地，所述套管内的循环的油液的温度维持在230℃-240℃。

8、优选地，所述循环水冷装置包括水冷管和第三端盖，所述水冷管的一端密封连接所述第二端盖而另一端密封连接所述第三端盖，所述输液管依次穿过所述第三端盖和第二端盖并且与第三端盖和第二端盖分别密封连接，所述水冷管围住所述套管并且与所述套管之间存在间距，所述水冷管的侧壁上设置有第一接头和第二接头，以便通过管道连接水冷机来让水冷管内通入循环的冷却水对所述输液管进行水冷。

9、优选地，所述输液管从第二端盖穿出的部分位于各输料管从第二端盖穿出的部分的下方。

10、优选地，所述循环水冷装置包括水冷管，所述套管和所述水冷管的横截面均为d形，它们的平板部分贴合在一起并且它们通过焊接的方式连接在一起，所述水冷管位于所述套管的下方。

11、优选地，所述循环水冷装置包括水冷管，所述套管和所述水冷管的横截面均为扇形，并且它们拼装在一起形成一个完整的圆形，所述套管的弧形部分的弧度大于所述水冷管的弧形部分的弧度，所述水冷管位于所述套管的下方。

12、优选地，所述烘箱上设置有缺口，所述输料管安装在一动力机构上，以便在动力机构的驱动下让套管的进料端从缺口处伸入及退出所述烘箱，并且在所述输料管伸入所述烘箱后，所述烘箱与所述输料管之间的空隙通过隔热棉进行密封。

13、优选地，所述第二端盖始终在所述烘箱外部，以便套管的出料端连接外部的衬管，从而让输液管和各输料管分别伸入衬管内，进而让输液管流出的稀土溶液和各输料管流出的原料气在衬管内掺杂。

14、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：

15、1)本发明提供的一种制备掺稀土光纤的气相-液相复合掺杂设备，用于输送气相掺杂原料的输料管和用于输送液相掺杂原料的输液管，共用同一同一端盖接入衬管内，但输料管和输液管之间具有油浴和水冷形成的独立温控通道，从而维持气相掺杂原料和液相掺杂原料在各自适合的温度范围之内，减少其交互影响，可以在同一车床实现气相-液相同时掺杂或气相-液相交替掺杂的复合掺杂工艺。

16、2)本发明的一种制备掺稀土光纤的气相-液相复合掺杂设备，在使用气相法让输料管内的原料气输出到外部的衬管内掺杂时，工艺气体通过第一出气管从烘箱的外部进入烘箱内，在烘箱内加热后向下进入到烘箱外的温度相对较低的原料蒸发区，输料管在携带了蒸发的原料气后向上方再次进入烘箱，经过烘箱加热后的原料气最终通过输料管输送进入到外部的衬管的反应区域，本发明采用烘箱对从原料气蒸发罐内进入输料管的原料气进行加热，通过套管内的油液进行油浴也可以对输料管进行油浴保温，加热和保温可有效减少稀土螯合物蒸气在输料管的冷凝和固化，从而提高稀土螯合物离子掺杂均匀性。

17、2)本发明的一种制备掺稀土光纤的气相-液相复合掺杂设备，在使用溶液法让输液管内的稀土螯合物溶液输出到外部的衬管内掺杂时，工艺气体通过第二出气管进入稀土溶液存储罐后将稀土螯合物溶液从稀土溶液存储罐内压出，经输液管输送进入输料管，最终达到外部的玻璃衬管内的反应区域内，通过循环水冷装置对输液管内的稀土螯合物溶液进行水冷来保冷，防止受到热的稀土螯合物蒸气的加热气化而影响掺杂。

18、3)本发明的输气和输液做到相互独立，能够进行相对独立的温度控制，气相掺杂原料气采用烘箱加热保温和油液油浴保温，液相掺杂采用冷却水进行水冷保冷，防止气相和液相的相互影响，可在同一车床上实现原料在衬管内壁的掺杂。

技术特征：

1.一种制备掺稀土光纤的气相-液相复合掺杂设备，包括螯合物输料管，所述螯合物输料管包括套管和多根输料管，所述套管的进料端和出料端分别安装有第一端盖和第二端盖，每根输料管分别穿过第一端盖和第二端盖，以便套管内部的循环的油液对每根输料管均进行油浴，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种制备掺稀土光纤的气相-液相复合掺杂设备，其特征在于，所述烘箱内的温度维持在220℃-240℃。

3.根据权利要求1所述的一种制备掺稀土光纤的气相-液相复合掺杂设备，其特征在于，所述原料蒸发罐内蒸发的原料气的温度维持在130℃-200℃。

4.根据权利要求1所述的一种制备掺稀土光纤的气相-液相复合掺杂设备，其特征在于，所述套管内的循环的油液的温度维持在230℃-240℃。

5.根据权利要求1所述的一种制备掺稀土光纤的气相-液相复合掺杂设备，其特征在于，所述循环水冷装置包括水冷管和第三端盖，所述水冷管的一端密封连接所述第二端盖而另一端密封连接所述第三端盖，所述输液管依次穿过所述第三端盖和第二端盖并且与第三端盖和第二端盖分别密封连接，所述水冷管围住所述套管并且与所述套管之间存在间距，所述水冷管的侧壁上设置有第一接头和第二接头，以便通过管道连接水冷机来让水冷管内通入循环的冷却水对所述输液管进行水冷。

6.根据权利要求1所述的一种制备掺稀土光纤的气相-液相复合掺杂设备，其特征在于，所述输液管从第二端盖穿出的部分位于各输料管从第二端盖穿出的部分的下方。

7.根据权利要求1所述的一种制备掺稀土光纤的气相-液相复合掺杂设备，其特征在于，所述循环水冷装置包括水冷管，所述套管和所述水冷管的横截面均为d形，它们的平板部分贴合在一起并且它们通过焊接的方式连接在一起，所述水冷管位于所述套管的下方。

8.根据权利要求1所述的一种制备掺稀土光纤的气相-液相复合掺杂设备，其特征在于，所述循环水冷装置包括水冷管，所述套管和所述水冷管的横截面均为扇形，并且它们拼装在一起形成一个完整的圆形，所述套管的弧形部分的弧度大于所述水冷管的弧形部分的弧度，所述水冷管位于所述套管的下方。

9.根据权利要求1所述的一种制备掺稀土光纤的气相-液相复合掺杂设备，其特征在于，所述烘箱上设置有缺口，所述输料管安装在一动力机构上，以便在动力机构的驱动下让套管的进料端从缺口处伸入及退出所述烘箱，并且在所述输料管伸入所述烘箱后，所述烘箱与所述输料管之间的空隙通过隔热棉进行密封。

10.根据权利要求1所述的一种制备掺稀土光纤的气相-液相复合掺杂设备，其特征在于，所述第二端盖始终在所述烘箱外部，以便套管的出料端连接外部的衬管，从而让输液管和各输料管分别伸入衬管内，进而让输液管流出的稀土溶液和各输料管流出的原料气在衬管内掺杂。

技术总结本发明公开了一种制备掺稀土光纤的气相‑液相复合掺杂设备，包括螯合物输料管，螯合物输料管包括套管和多根输料管，套管的进料端和出料端分别安装有第一端盖和第二端盖，还包括工艺气容器、烘箱、稀土溶液存储罐、循环水冷装置和原料气蒸发罐，工艺气容器上连接多根第一出气管和一根第二出气管，稀土溶液存储罐内伸入一根第二出气管和一根输液管，输液管穿过循环水冷装置，以让循环水冷装置对输液管进行水冷，从而让输液管流入衬管内的稀土溶液的温度维持在设定范围内。本发明可对输入衬管内的原料进行分类温控，气相掺杂原料采用油浴保温，液相掺杂可采用水冷保冷，防止气、液相互影响，可在同一车床上实现原料在衬管内壁的掺杂。技术研发人员：包翔,王幸,熊毅,付强,刘志敏,孟悦,徐祖应,吴琴受保护的技术使用者：长飞光坊（武汉）科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18