CN102515501B - 采用mcvd制造掺杂光纤预制棒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了采用MCVD制造掺杂光纤预制棒的方法，包括以下步骤：在沉积管内依次沉积内包层、疏松烟灰芯层；缩细沉积管进气口端，使该端内径小于或等于疏松烟灰芯层内径；加热并拉断沉积管尾端，使沉积管尾端封闭；向沉积管内注入含有稀土元素或者过渡金属元素的溶液，并将沉积管横向安装在车床上浸泡疏松烟灰芯层；烧结疏松烟灰芯层为玻璃层；熔缩所述的沉积管、内包层、疏松烟灰芯层为实心预制棒。本发明采用沉积管水平放置旋转浸泡，只需少量的稀土溶液即可实现高浓度掺杂的目的，节省稀土溶液80%-90%，降低制造成本。同时可以使稀土元素在预制棒芯层纵向上的分布更加均匀，进一步提高预制棒芯层的稀土掺杂浓度。

Description

采用MCVD制造掺杂光纤预制棒的方法
技术领域
本发明涉及光纤预制棒的制造方法，特别是涉及利用改进化学气相沉积法制造芯层含掺杂剂的光纤预制棒的方法。
背景技术
目前，光纤预制棒的制造普遍采用气相沉积技术，包括轴向气相沉积法（vapor axial deposition, VAD）、外部气相沉积法（outside vapor deposition, OVD）、改进的化学气相沉积法（modified chemical vapor deposition, MCVD）和等离子体化学气相沉积法（plasma chemical vapor deposition, PCVD）。制造预制棒的原料SiCl4和掺杂剂GeCl4具有较高的蒸汽压，通过加热或鼓泡的方式蒸发后与氧气反应生成SiO2和GeO2，SiO2是预制棒的主要成分，GeO2掺入预制棒的芯层提高其折射率形成波导结构。但制造稀土掺杂预制棒所需的掺杂剂稀土氯化物，由于稀土外层电子层多，外层电子云容易被极化，稀土离子与氯离子的结合增强，因此，稀土离子氯化物基本上是固体，常温下蒸汽压非常低，一般性的加热也很难提高其蒸汽压，并且其蒸汽容易在输送途中凝固。因此采用常规的预制棒制造技术难以实现稀土掺杂。现有技术中用于制造稀土掺杂光纤预制棒的方法包括气相掺杂法、溶液掺杂法、纳米粒子直接沉积法（Direct Nanoparticle Deposition, DND）、溶胶凝胶法和溶液雾化法。其中应用最广泛的为溶液掺杂法。
如图1所示，溶液掺杂法是利用MCVD法在石英沉积管12内沉积内包层13和疏松烟灰芯层14之后，取下沉积管12，竖直放入装有稀土溶液S的容器11中，此时，稀土溶液S刚好浸没沉积管12内壁的疏松烟灰芯层14。取下沉积管12时一般带有首管9（MCVD沉积管12两端连接的两根石英管，进气端石英管叫首管9，出气端石英管叫尾管10，见图4），浸泡时水平放置会导致首管9中的杂质污染稀土溶液S。如果去掉首管9浸泡，溶液浸泡后需要重新接首管9，不但造成首管9的损耗，而且增加操作的时间。浸泡一小时后，取出沉积管12重新安装到车床1上，升温通入Cl2进行脱水干燥，烧结疏松烟灰芯层14为透明玻璃层，最后在高温下熔缩成实心的预制棒。然而该方法的溶液浸泡过程中稀土溶液容易受到沉积管外壁杂质的污染，同时浸泡需要大量的稀土氯化物溶液（稀土溶液浸泡后由于受到污染一般不能重复使用），造成稀土溶液的浪费。另外，溶液浸泡时竖直放置沉积管，其内壁各纵向位置由于受溶液压力的不同以及溶液浓度纵向分布的不均导致稀土离子掺杂的纵向不均匀。
国际专利申请号为PCT/KR02/00417,公开号为WO 02/074708 A1公开了一种稀土溶液浸泡装置和方法。如图2所示，采用MCVD法在沉积管12内沉积疏松芯层14之后，将沉积管12竖直放置，下端通过一个特氟龙连接器17连接到装有稀土溶液S的锥形瓶15。当气体（如氩气）注入锥形瓶15上部的充/排气口16时，锥形瓶15内的稀土溶液S就会受到气体压力作用通过特氟龙连接器17进入沉积管12。维持气体压力恒定，使稀土溶液S浸没沉积管12内壁的疏松层14（气体压力不可过大，防止溶液S进入首管9引入杂质）。溶液浸泡一定的时间之后，锥形瓶15内的气体通过充/排气口16排出，进入沉积管12的稀土溶液S通过特氟龙连接器17返回到锥形瓶15内。然后将沉积管12重新安装到MCVD车床1上干燥、烧结，最后熔缩成实心的预制棒。该方法虽然需要的稀土氯化物溶液较前述的方法要少，且稀土溶液不会受到沉积管外壁杂质的污染，但溶液浸泡装置复杂，而且溶液浸泡时竖直放置同样会造成预制棒掺杂的纵向不均匀性。
申请号为NO.694795，专利号为US 5711782(A)的美国发明专利提出了一种沉积管水平放置的溶液浸泡方法。采用MCVD法在沉积管12内沉积疏松烟灰芯层14之后，将喷灯3移动到沉积管12的一端，固定喷灯3位置加热沉积管12使其直径收缩，同样地，沉积管12另一端也收缩到相同的直径，从而使疏松层位于沉积管的两处收缩位置19之间，如图3所示。沉积管12冷却后，用一根特氟龙送料管18将一定量的稀土溶液S（以溶液S不溢出沉积管12缩口处19为限）加入沉积管12中的疏松烟灰芯层14。撤出送料管18，旋转沉积管12一定的时间，使稀土溶液S均匀的渗入到疏松孔隙中。浸泡完成后，通入氮气使沉积管12内的溶剂（水或乙醇）挥发完全，然后升高温度通入Cl2和O2进行脱水干燥，烧结疏松烟灰芯层14为透明玻璃层，最后在高温下熔缩成实心的预制棒。该方法可以大大节省稀土氯化物溶液，从而降低预制棒的制造成本，同时采用水平旋转沉积管浸泡，增加了稀土离子掺杂的纵向均匀性。但是溶液浸泡完成后，采用气体吹扫或加热的方法使沉积管内溶液挥发完全需要较长的时间，增加了预制棒制造的时间。另一方面，芯层沉积之后，尾管中残留有未沉积的玻璃粉尘，此时，从尾管处通入送料管势必会将尾管中的粉尘带入沉积管中，造成疏松芯层烧结后气泡的产生以及稀土掺杂预制棒性能的恶化。
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有技术采用MCVD结合溶液掺杂法制造掺稀土光纤预制棒所存在的稀土溶液消耗量大，稀土掺杂纵向不均匀等问题，提供制造掺稀土光纤预制棒溶液浸泡的方法。
为达到上述目的，本发明的采用MCVD制造掺杂光纤预制棒的方法是按照下述步骤实施：
（1）将沉积管横向安装在车床上，在沉积管内依次沉积内包层、疏松烟灰芯层；
（2）在车床上缩细沉积管进气口端，使该端内径小于或等于所述疏松烟灰芯层内径；
（3）在车床上加热并拉断沉积管尾端，使所述沉积管尾端封闭；
（4）向所述沉积管内注入含有稀土元素或者过渡金属元素的溶液，并将沉积管横向安装在车床上浸泡所述的疏松烟灰芯层；
（5）在车床上烧结所述的疏松烟灰芯层为玻璃层；
（6）在车床上熔缩所述的沉积管、内包层、疏松烟灰芯层为实心预制棒。
为达到上述目的，本发明的采用MCVD制造掺杂光纤预制棒的方法还可以是按照下述步骤实施：
（1）将沉积管横向安装在车床上，缩细沉积管进气口端，使该端内径小于或等于第（2）步骤欲沉积的疏松烟灰芯层的内径；
（2）在车床上向沉积管内依次沉积内包层、疏松烟灰芯层；
（3）在车床上加热并拉断沉积管尾端，使所述沉积管尾端封闭；
（4）向所述沉积管内注入含有稀土元素或者过渡金属元素的溶液，并将沉积管横向安装在车床上浸泡所述的疏松烟灰芯层；
（5）在车床上烧结所述的疏松烟灰芯层为玻璃层；
（6）在车床上熔缩所述的沉积管、内包层、疏松烟灰芯层为实心预制棒。
作为上述两种技术方案的优选技术措施，所述沉积管的进气口端连接首管，实施所述的第（4）步骤时将所述沉积管连同首管一起从车床上取下注入所述的溶液，之后再将所述沉积管连同首管一起安装到车床上旋转进行所述的浸泡。进一步的，实施所述第（4）步骤后，取下所述沉积管，排出剩余的溶液，再次将所述沉积管安装到车床上。
作为上述两种技术方案的优选技术措施，实施所述第（4）步骤后，取下所述沉积管，排出剩余的溶液，再次将所述沉积管安装到车床上。
作为上述两种技术方案的优选技术措施，所述的疏松烟灰芯层是将氧气和四氯化硅气体通入石英沉积管内发生化学反应生成二氧化硅并沉积形成。进一步的，沉积所述的疏松烟灰芯层时在所述的氧气和四氯化硅气体中包含掺杂气体，所述的掺杂气体为四氯化锗或三氯氧磷或二者的混合气体。
作为上述两种技术方案的优选技术措施，所述的溶液中含有至少一种稀土元素的氯化物或硝酸盐以及一种共掺杂剂，所述的稀土元素原子序数为57-71，所述的共掺杂剂为氯化铝或硝酸铝。
作为上述两种技术方案的优选技术措施，所述溶液的浸泡时间为0.5-2小时。
本发明的有益效果是：采用本发明的方法，不需要对MCVD装置进行任何改造，也不需要添加溶液浸泡装置。本发明采用沉积管水平放置旋转浸泡，只需少量的稀土溶液即可实现高浓度掺杂的目的。相比于竖直浸泡法，本发明的方法可减少浸泡的稀土溶液80%-90%，大大降低了制造成本。同时根据本发明的方法，可以使稀土元素在预制棒芯层纵向上的分布更加均匀，进一步提高预制棒芯层的稀土掺杂浓度。本发明的方法溶液浸泡完成后，直接倒出溶液，可节省溶液干燥的时间。本发明方法，拉断沉积管尾端使沉积管尾端封闭，再取下沉积管加入溶液，可避免尾管中的粉尘带入沉积管，烧结时产生气泡等问题的发生。
附图说明
图1是现有技术的沉积管竖直放置的溶液浸泡的示意图。
图2是现有技术的另一种沉积管竖直放置的溶液浸泡的示意图。
图3是现有技术的沉积管水平放置的溶液浸泡示意图。
图4是用于制造掺稀土光纤预制棒的改进的化学气相沉积装置的示意图。
图5是根据本发明的制造掺稀土光纤预制棒的溶液浸泡的示意图。
具体实施方式
本发明的采用MCVD制造掺杂光纤预制棒的方法，是按照下述步骤实施：
（1）将沉积管横向安装在车床上，在沉积管内依次沉积内包层、疏松烟灰芯层；
（2）在车床上缩细沉积管进气口端，使该端内径小于或等于所述疏松烟灰芯层内径；
（3）在车床上加热并拉断沉积管尾端，使所述沉积管尾端封闭；
（4）向所述沉积管内注入含有稀土元素或者过渡金属元素的溶液，并将沉积管横向安装在车床上浸泡所述的疏松烟灰芯层；
（5）在车床上烧结所述的疏松烟灰芯层为玻璃层；                  
（6）在车床上熔缩所述的沉积管、内包层、疏松烟灰芯层为实心预制棒。
或者是按照下述步骤实施：
（1）将沉积管横向安装在车床上，缩细沉积管进气口端，使该端内径小于或等于第（2）步骤欲沉积的疏松烟灰芯层的内径；
（2）在车床上向沉积管内依次沉积内包层、疏松烟灰芯层；
（3）在车床上加热并拉断沉积管尾端，使所述沉积管尾端封闭；
（4）向所述沉积管内注入含有稀土元素或者过渡金属元素（过渡金属元素如镍、钴、铬，此外还可以是金属元素铋以及半导体量子点的掺杂）的溶液，并将沉积管横向安装在车床上浸泡所述的疏松烟灰芯层；
（5）在车床上烧结所述的疏松烟灰芯层为玻璃层；
（6）在车床上熔缩所述的沉积管、内包层、疏松烟灰芯层为实心预制棒。
疏松烟灰芯层具有海绵状结构，浸泡时能够吸附部分溶液，因此即使缩细的沉积管进气口端内径等于疏松烟灰芯层内径，在下述第（4）步骤浸泡时溶液也不会溢出。
疏松烟灰芯层沉积完成后，首管与旋转密封件连接，首管端无法加料（如图4），因此US 5711782(A)专利方法，必须从尾管端利用加料管送入溶液，这样极易造成尾管中的粉尘带入沉积管，烧结时产生气泡等问题。本发明采用拉断沉积管尾端使沉积管尾端封闭，从沉积管前端向加入溶液，可避免此问题的发生。
作为对上述两种技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加的技术特征，在实施本发明时根据具体作用将它们选用在上段所述的技术方案上。
首先，沉积管的进气口端连接首管，实施第（4）步骤时将沉积管连同首管一起从车床上取下注入溶液，之后再将沉积管连同首管一起安装到车床上旋转进行浸泡。
其次，实施第（4）步骤后，取下沉积管，排出剩余的溶液，可节省溶液干燥的时间，再次将沉积管安装到车床上。
第三，疏松烟灰芯层是将氧气和四氯化硅气体通入石英沉积管内发生化学反应生成二氧化硅并沉积形成。进一步的，沉积疏松烟灰芯层时在氧气和四氯化硅气体中包含掺杂气体，掺杂气体为四氯化锗或三氯氧磷或二者的混合气体。
第四，溶液中含有至少一种稀土元素的氯化物或硝酸盐以及一种共掺杂剂，稀土元素原子序数为57-71，共掺杂剂为氯化铝或硝酸铝。
第五，溶液的浸泡时间为0.5-2小时。
以下将参照附图详细描述本发明的优选实施方式。
图4为本发明用于制造掺稀土光纤预制棒的改进化学汽相沉积（MCVD）装置示意图。车床1上装有一个以恒定速度运动的氢氧焰喷灯3，并安装有辐射高温计2随喷灯3一起运动。沉积管12安装在车床1上的同步旋转卡盘上（图中未示出），一端通过首管9连接到旋转密封件8与气体传输系统，另一端连接到排废尾管10上，从而使未沉积颗粒和废气可以排放到粉尘收集器4内。掏灰杆5用于刮除尾管10中未沉积的粉尘，使压力保持恒定。反应原料包括气体和液体，气体（SF6、Cl2、He等）分别存储在钢瓶（He气钢瓶71，SF6钢瓶72）中或由气站供应，而液体（SiCl4，GeCl4、POCl3）分别盛放在玻璃或不锈钢的原料罐（SiCl4罐61，GeCl4罐62、POCl3罐63）里，各原料罐又分别放置于恒温浴（如保持原料罐恒定温度的油浴）内以保持液态卤化物所需的温度。其中液态卤化物由于沸点较低，由载气O2（也可以是Ar或He）进入原料罐中鼓泡来使液态卤化物气化，气化的卤化物将随O2一起进入沉积管12内。
采用上述MCVD装置制造稀土掺杂光纤预制棒的步骤包括：高温火焰抛光，包层沉积，疏松烟灰芯层沉积，溶液浸泡、干燥烧结、缩棒。首先对石英沉积管12在1800-2100℃下进行高温火焰抛光，用以消除沉积管12表面的划痕杂质、表面不平整以及收缩气泡。接着在沉积管12内表面沉积含SiO2-P2O5-F的内包层13，其中P2O5可以降低玻璃粘度，使熔缩更加容易，P2O5的掺杂提高了石英的折射率，掺入F可以降低折射率，从而使内包层13的折射率与石英沉积管12的折射率匹配。沉积过程中，通入沉积管12原料气体的流量的精确控制由进入原料罐的载气流量或者直接控制气体流量来实现。沉积管12及流过管内的气体通过外部的氢氧焰喷灯3加热，为了沉积管12及其内的气体均匀受热，在沉积过程中沉积管12应沿其轴线转动，沉积管12的管壁与喷灯3的距离就能保持一致，从而受热均匀。沉积管12的温度通过高温计2测量。温度的控制是基于电脑和MFC（质量流量计）对气体流量的调节。当反应气体经沉积管12的一端（入口端）进入通过沉积管12的过程进入因氢氧焰喷灯3加热沉积管12产生的热区，达到反应所需要的温度就会形成玻璃颗粒。这些玻璃颗粒随加热气体向沉积管12的另一端（出口端）流动，达到沉积管12的低温区时，由于径向上的温度梯度，从而引起颗粒向管壁热泳沉积。而未沉积颗粒则随废气流到疏松体颗粒收集器4内。沉积过程中，喷灯3从沉积管12的入口端向出口端移动（即氢氧焰喷灯3移动的方向与反应气体的流向相同），当喷灯3到达沉积管12的末端时，就会快速返回到沉积管12的气体入口端。随着喷灯3的移动，来自喷灯3的热量将颗粒烧结成很薄的玻璃层。沉积温度应足够高从而使沉积颗粒玻璃化透，但应保持不使沉积管12发生变形为限。喷灯3周期性的来回移动，在沉积管12内形成一层一层含特定组分的内包层13，作用是防止沉积管12中的杂质（如OH-）扩散到预制棒芯部14。
随后降低温度，沉积疏松烟灰芯层14。沉积温度不应过高，以避免疏松烟灰芯层14烧结成玻璃层，导致芯层14孔隙率过低，无法吸附足够的含稀土元素的溶液S。同时沉积温度也不应过低，以保证疏松烟灰芯层14具有足够的强度，防止溶液S浸泡过程中疏松烟灰芯层14脱落。疏松芯层14的组份和折射率通过MFC控制沉积时SiCl4气体流量与掺杂气体流量的比例来实现。
接着将喷灯3移动到沉积管12的进气端，固定喷灯3位置加热沉积管12使其内径收缩，使缩口处19内径小于或等于沉积管疏松烟灰芯层14的内径。再将喷灯3移动到沉积管12尾端，升高温度拉断沉积管12，使沉积管12尾端封闭。从车床1上取下连接有首管9的沉积管12。将少量（5-30ml）含有稀土元素的溶液S缓慢加入（此时可将沉积管12竖置，利用长颈漏斗加入溶液，防止溶液沿首管内壁流入沉积管，污染浸泡溶液；也可采用图3中的方法，将沉积管12横置，利用送料管将溶液送入沉积管；与US 5711782(A)专利方法相比，本发明的方法加溶液时不会带入尾管中的粉尘）含疏松烟灰芯层14的沉积管12中（以不溢出缩口处19为限），然后将连接有首管9的沉积管12重新安装到车床1的旋转卡盘上。由于浸泡过程沉积管12处于水平旋转状态，稀土溶液S能够均匀地分布于沉积管的纵向方向，实现稀土离子的纵向均匀掺杂。溶液S中含有至少一种稀土元素的氯化物或硝酸盐以及一种共掺杂剂，稀土元素原子序数为57-71，共掺杂剂为氯化铝或硝酸铝。其中溶液的溶剂是水或乙醇。稀土氯化物或硝酸盐的浓度为0.001-0.1 mol/L, 氯化铝或硝酸铝的浓度为0-1.25 mol/L。浸泡的时间应足够长，以使含稀土元素的溶液S能够充分进入疏松烟灰芯层14的孔隙中。浸泡时间至少为0.5小时，优选为1小时。
溶液浸泡完成之后，取下沉积管12，打开封口端排出（封口端玻璃层较薄，可将沉积管竖置或者斜置，封口端朝下，轻轻敲击封口端即可打开，溶液可顺利排出，与US 5711782(A)专利方法相比，本发明的方法排出溶液简单快捷；而US 5711782(A)专利采用气体吹扫或加热的方法使沉积管内溶液挥发完全需要较长的时间）剩余的溶液S。再次将沉积管12安装到车床1上转动沉积管12，通入惰性气体氮气吹扫，然后升高温度至600-1300℃，通入氧气、氯气和氦气脱水干燥，以除去疏松烟灰芯层14中的OH-。干燥时间为0.5-2小时。干燥脱水之后，通入He、O2进行烧结，烧结的温度范围为1600-1900℃。烧结步骤中氧气、氦气和沉积芯层所含的掺杂气体的混合气体通过所述的疏松烟灰芯层14。例如在疏松烟灰芯层中14掺杂了P2O5，则在烧结时通入POCl3流过芯层14与氧气反应生成P2O5补偿P的挥发。最后在高温下（2200-2300℃）将沉积管12熔缩成透明实心玻璃棒。
实施例1
石英沉积管12进行高温（1800-2100℃）火焰抛光，消除沉积管12表面的划痕杂质、表面不平整以及收缩气泡。1870℃下（一般的在1800-2000℃的温度范围内均可）在沉积管12内表面沉积10层含SiO2-P2O5-F的内包层13（所述的沉积10层即喷灯3从沉积管12的入口端向出口端移动10次而进行10次沉积，实际所形成的10层内包层13在横断面上无界限，表现为连续的一层，以下实施例述及的沉积10层为同样概念）。1550℃下采用反向沉积，通入SiCl 4 和POCl3气体沉积疏松烟灰芯层14。接着将喷灯3移动到沉积管12的进气端，固定喷灯3位置加热沉积管12使其内径收缩，使缩口处19内径小于或等于沉积管疏松烟灰芯层14的内径。再将喷灯3移动到沉积管12尾端，升高温度拉断沉积管12，使沉积管12尾端封闭。从车床1上取下连接有首管9的沉积管12。将含有0.07 mol/L的YbCl3·6H2O和0.5 mol/L的AlCl3·6H2O的15ml水溶液S缓慢加入含疏松烟灰芯层14的沉积管12中，然后将连接有首管9的沉积管12重新安装到车床1的旋转卡盘上。旋转沉积管12浸泡约1.5小时。随后，取下沉积管12，打开封口端排出剩余的溶液S。再次将沉积管12安装到车床1上转动沉积管12，通入惰性气体氮气吹扫，然后升高温度至600-1300℃（干燥需要一个升温区间，在该温度区间均是干燥过程），通入氧气、氯气和氦气脱水干燥，以除去疏松烟灰芯层14中的OH-。干燥时间为2小时。干燥脱水之后，通入He、O2对疏松烟灰芯层14进行烧结，烧结的温度范围为1600-1900℃。烧结过程中通入POCl3气体流过疏松烟灰芯层14。2200-2300℃下将沉积管12熔缩成透明实心玻璃棒。本实施例光纤预制棒芯层经电子探针（electron probe microanalysis, EPMA）测试得到P2O5浓度为18wt%，Yb2O3的浓度为4 wt%，拉制成光纤后，其数值孔径为0.15，裸纤直径为130μm，纤芯直径为10μm。
实施例2
石英沉积管12进行高温火焰抛光，消除沉积管12表面的划痕杂质、表面不平整以及收缩气泡。1870℃下在沉积管12内表面沉积10层含SiO2-P2O5-F的内包层13。接着将喷灯3移动到沉积管12的进气端，固定喷灯3位置加热沉积管12使其内径收缩。降低沉积温度至1250℃，通入SiCl 4 、GeCl4和POCl3气体沉积疏松烟灰芯层14，使沉积管疏松烟灰芯层14的内径大于或等于缩口处19内径。再将喷灯3移动到沉积管12尾端，升高温度拉断沉积管12，使沉积管12尾端封闭。从车床1上取下连接有首管9的沉积管12。将含有0.03 mol/L的TmCl3·6H2O和0.3 mol/L的AlCl3·6H2O的20ml乙醇溶液S缓慢加入含疏松烟灰芯层14的沉积管12中。然后将连接有首管9的沉积管12重新安装到车床1的旋转卡盘上。旋转沉积管12浸泡约1小时。随后，取下沉积管12，打开封口端排出剩余的溶液S。再次将沉积管12安装到车床1上转动沉积管12，通入惰性气体氮气吹扫，然后升高温度至600-1300℃，通入氧气、氯气和氦气脱水干燥，以除去疏松烟灰芯层14中的OH-。干燥时间为2小时。干燥脱水之后，通入He、O2对疏松烟灰芯层14进行烧结，烧结的温度范围为1600-1900℃。烧结过程中通入GeCl4和POCl3气体流过疏松烟灰芯层14。2200-2300℃下将沉积管12熔缩成透明实心玻璃棒。本实施例光纤预制棒芯层经电子探针测试得到GeO2浓度为5wt%，P2O5浓度为10wt%，Tm2O3的浓度为0.5wt%，拉制成光纤后，其数值孔径为0.16，裸纤直径为130μm，纤芯直径为8μm。
需要说明的是，上述实施例的方式仅限于描述实施例，但本发明不只局限于上述方式，且本领域的技术人员据此可在不脱离本发明的范围内方便的进行修饰，因此本发明的范围应包括本发明所揭示的原理和新特征的最大范围。

Claims (9)

1.采用MCVD制造掺杂光纤预制棒的方法，其特征是按照下述步骤实施：
（1）将沉积管横向安装在车床上，在沉积管内依次沉积内包层、疏松烟灰芯层；
（2）在车床上缩细沉积管进气口端，使该端内径小于或等于所述疏松烟灰芯层内径；
（3）在车床上加热并拉断沉积管尾端，使所述沉积管尾端封闭；
（4）向所述沉积管内注入含有稀土元素或者过渡金属元素的溶液，并将沉积管横向安装在车床上浸泡所述的疏松烟灰芯层；
（5）在车床上烧结所述的疏松烟灰芯层为玻璃层；
（6）在车床上熔缩所述的沉积管、内包层、疏松烟灰芯层为实心预制棒。
2.采用MCVD制造掺杂光纤预制棒的方法，其特征是按照下述步骤实施：
（1）将沉积管横向安装在车床上，缩细沉积管进气口端，使该端内径小于或等于第（2）步骤欲沉积的疏松烟灰芯层的内径；
（2）在车床上向沉积管内依次沉积内包层、疏松烟灰芯层；
（3）在车床上加热并拉断沉积管尾端，使所述沉积管尾端封闭；
（4）向所述沉积管内注入含有稀土元素或者过渡金属元素的溶液，并将沉积管横向安装在车床上浸泡所述的疏松烟灰芯层；
（5）在车床上烧结所述的疏松烟灰芯层为玻璃层；
（6）在车床上熔缩所述的沉积管、内包层、疏松烟灰芯层为实心预制棒。
3.根据权利要求1或2所述的采用MCVD制造掺杂光纤预制棒的方法，其特征是：所述沉积管的进气口端连接首管，实施所述的第（4）步骤时将所述沉积管连同首管一起从车床上取下注入所述的溶液，之后再将所述沉积管连同首管一起安装到车床上旋转进行所述的浸泡。
4.根据权利要求3所述的采用MCVD制造掺杂光纤预制棒的方法，其特征是：实施所述第（4）步骤后，取下所述沉积管，排出剩余的溶液，再次将所述沉积管安装到车床上。
5.根据权利要求1或2所述的采用MCVD制造掺杂光纤预制棒的方法，其特征是：实施所述第（4）步骤后，取下所述沉积管，排出剩余的溶液，再次将所述沉积管安装到车床上。
6.根据权利要求1或2所述的采用MCVD制造掺杂光纤预制棒的方法，其特征是：所述的疏松烟灰芯层是将氧气和四氯化硅气体通入石英沉积管内发生化学反应生成二氧化硅并沉积形成。
7.根据权利要求6所述的采用MCVD制造掺杂光纤预制棒的方法，其特征是：沉积所述的疏松烟灰芯层时在所述的氧气和四氯化硅气体中包含掺杂气体，所述的掺杂气体为四氯化锗或三氯氧磷或二者的混合气体。
8.根据权利要求1或2所述的采用MCVD制造掺杂光纤预制棒的方法，其特征是：所述的溶液中含有至少一种稀土元素的氯化物或硝酸盐以及一种共掺杂剂，所述的稀土元素原子序数为57-71，所述的共掺杂剂为氯化铝或硝酸铝。
9.根据权利要求1或2所述的采用MCVD制造掺杂光纤预制棒的方法，其特征是：所述溶液的浸泡时间为0.5-2小时。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102898020B (zh) * 2012-11-02 2015-02-04 成都富通光通信技术有限公司 基于mcvd设备的预制棒套管工艺流程
CN103601364B (zh) * 2013-11-16 2016-01-13 华中科技大学 成分和价态可控的掺铋石英光纤制备方法及掺铋石英光纤
CN104129915A (zh) * 2014-08-18 2014-11-05 苏州新协力环保科技有限公司 一种光纤预制棒的新型制造方法
CN104843987A (zh) * 2015-03-10 2015-08-19 武汉理工大学 粉体离子均匀掺杂石英棒的制备方法
CN106914243B (zh) * 2015-12-28 2019-10-18 中国科学院大连化学物理研究所 一种金属元素晶格掺杂Si基材料催化剂的制备方法及甲烷无氧制乙烯的方法
CN106336112B (zh) * 2016-08-22 2019-11-22 长飞光纤光缆股份有限公司 一种用于mcvd的原料气体输送部件与掺杂装置
CN110606657B (zh) * 2018-06-15 2020-10-16 华中科技大学 一种大芯径稀土掺杂光纤预制棒及其制备方法
CN112805252B (zh) * 2018-08-08 2023-04-04 康宁股份有限公司 用于光纤的卤素掺杂二氧化硅预制件的制造方法
CN110467343A (zh) * 2019-08-23 2019-11-19 武汉长进激光技术有限公司 一种纳米多孔玻璃材料除羟基烧结方法
CN110510864A (zh) * 2019-09-11 2019-11-29 烽火通信科技股份有限公司 高掺杂掺稀土光纤预制棒的制备方法及光纤预制棒
CN110734220A (zh) * 2019-10-11 2020-01-31 法尔胜泓昇集团有限公司 一种掺磷有源光纤的制备方法
CN110668693A (zh) * 2019-11-18 2020-01-10 中国电子科技集团公司第四十六研究所 一种制备有源光纤的离子溶液掺杂方法及其装置
CN110937796B (zh) * 2019-12-16 2021-04-27 长飞光纤光缆股份有限公司 宽带多模光纤预制棒的制造方法
CN110981183B (zh) * 2019-12-16 2021-04-27 长飞光纤光缆股份有限公司 一种宽带多模光纤预制棒的制造方法
CN111574046A (zh) * 2020-05-29 2020-08-25 中国电子科技集团公司第四十六研究所 一种制备掺稀土光纤的气相-液相复合掺杂方法
CN113024103B (zh) * 2021-04-10 2022-08-26 南京至淳宏远科技有限公司 一种制备掺稀土光纤预制棒的装置及方法
CN114044627A (zh) * 2021-12-10 2022-02-15 中国电子科技集团公司第四十六研究所 一种预防掺稀土离子光纤预制棒芯部元素挥发的方法
CN115159834B (zh) * 2022-08-15 2024-03-22 杨岁达 一种光纤预制棒的mcvd制备设备
CN115557690B (zh) * 2022-09-27 2024-02-09 长飞光纤光缆股份有限公司 一种成型组件及采用其制备有源光纤预制棒的方法
CN115745392B (zh) * 2022-12-07 2024-04-05 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种mcvd尾灰回收再制备稀土掺杂光纤预制棒的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1287979A (zh) * 1999-04-09 2001-03-21 斯佩克特恩公司 光纤稀土掺杂预制件的制造方法
CN1500069A (zh) * 2001-02-02 2004-05-26 信息技术部 掺杂稀土的光导纤维的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1287979A (zh) * 1999-04-09 2001-03-21 斯佩克特恩公司 光纤稀土掺杂预制件的制造方法
CN1500069A (zh) * 2001-02-02 2004-05-26 信息技术部 掺杂稀土的光导纤维的制备方法

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