CN106371168A - 一种制备双包层有源光纤的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于光纤制备技术领域，公开了一种制备双包层有源光纤的方法，包括：制备光纤预制棒芯棒；芯棒氢氟酸(HF)溶液酸洗；制备非圆外形套管；套管氢氟酸溶液酸洗；在所述套管外沉积玻璃层；将所述套管与所述光纤预制棒芯棒进行组合套装成光纤预制棒组合件；将所述的光纤预制棒组合件在拉丝塔上在线融缩，拉丝和涂覆成双包层有源光纤。本发明提供了一种提升光纤生产效率，耐候性，品质可靠性的光纤制备方法。

Description

一种制备双包层有源光纤的方法
技术领域
本发明涉及光纤制备技术领域，特别涉及一种制备双包层有源光纤的方法。
背景技术
光纤激光器是第三代新型激光器，代表着当今世界激光技术前沿的发展方向，对未来新型的激光产业的形成和发展具有引领作用。在光纤激光器所需的特种光纤领域，主要采用双包层大模场有源光纤，该类型光纤是光纤激光器研发、生产最关键的原材料，其在特定波长上使用，由特种材料制造、掺杂一定配方的稀土金属采用特殊的工艺研制并具有特种功能。
双包层大模场有源光纤的通用制备工艺方法与流程是，采用MCVD(或者OVD，VAD，PCVD)制备光纤预制棒芯棒，为了减小沉积成本，有效控制纤芯和包层的直径比例，需要对测试合格的光纤预制棒芯棒进行套管处理。即将纤芯玻璃和包层玻璃分别按一定尺寸要求经切割、研磨、抛光等工艺制成纤芯棒和包层套管，并将芯棒插入包层玻璃管中，加热制备预制棒，包层套管的内径和纤芯玻璃棒的直径匹配误差在0.1mm以内。套管完成的光纤预制棒采用打磨机器将其加工成异型光纤预制棒，最后进行拉丝涂覆和测试。
但是，现有的常规制备双包层有源光纤制备方法存在以下几个缺点：芯棒进行套管匹配的过程中，会人为引入光纤同心度下降，不宜控制光纤质量；不可以实现该类光纤大批量生产，往往打磨一根光纤预制棒需要较长的生产周期，不利于生产效率的提高；容易引入杂质，造成拉丝光纤强度下降；容易打磨造成整根光纤预制棒裂开损失掉，生产风险较大。更重要的是，目前内涂层一般采用低折射率的聚丙烯酸酯类高分子材料，采取该高分子涂层固化后在包层外形成波导结构，但是该涂层较易老化，不能承受高温；常用的低折射率高分子涂层拉丝做光纤内涂层，拉丝过程中容易产生气泡，杂质，断裂和缺陷，影响光纤产品质量。
发明内容
本发明提供一种制备双包层有源光纤的方法，解决现有技术中内涂层易老化，耐候性差，拉丝过程中容易产生气泡，杂质，断裂和缺陷的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种制备双包层有源光纤的方法，包括：
制备光纤预制棒芯棒；
将所述光纤预制棒芯棒置于所述HF溶液中浸泡，去除杂质；
制备非圆外形套管，如正八边形；
在所述套管外沉积玻璃层；
将所述套管按照所述光纤预制棒芯棒尺寸进行匹配切割，并置于HF溶液浸泡，去除杂质；
将所述套管与所述光纤预制棒芯棒进行组合套装成光纤预制棒组合件；
将所述光纤预制棒组合件安装在拉丝塔上进行在线融缩，拉丝和涂覆，制成双包层有源光纤。
进一步地，所述套管内径与所述光纤预制棒芯棒的直径匹配误差小于或等于0.5mm。
进一步地，所述套管置于所述HF溶液中浸泡时间大于或等于15min。
进一步地，所述套管为石英玻璃管。
进一步地，所述制备非圆外形套管的步骤包括：
单独将圆形玻璃管的外壁进行机械打磨成非圆外形套管，包括正八边形，正六边形，正方形，长方形，“D”形等。
进一步地，所述光纤预制棒芯棒置于所述HF溶液中浸泡时间大于等于10min。
进一步地，所述非圆外形套管外壁沉积的玻璃层为低折射率玻璃，其折射率低于套管玻璃的折射率。
进一步地，所述非圆外形套管外壁沉积的玻璃层为掺氟玻璃层。
进一步地，所述制备光纤预制棒芯棒包括：
用MCVD方法制备的芯棒，在纤芯掺杂稀土物质和其它共掺物质；
用OVD方法制备的芯棒，在纤芯掺杂稀土物质和其它共掺物质；
用VAD方法制备的芯棒，在纤芯掺杂稀土物质和其它共掺物质；
用PCVD方法制备的芯棒，在纤芯掺杂稀土物质和其它共掺物质。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的制备双包层有源光纤的方法，通过在套管外沉积一层低折射率玻璃层形成波导结构，替代原有结构中的内涂层，克服了涂层老化的问题，大大提升了光纤的耐候性；同时，也克服了拉丝过程中易产生气泡，杂质，断裂和缺陷，影响光纤产品质量的问题；大大提升了光纤的品质。
进一步地，本方法通过在套管外沉积掺杂离子玻璃层，而后将圆形芯棒和与之匹配的圆形套管内壁套接后拉丝，能够充分保证预制棒的密封性能，更容易拉丝控制，抑制同心度误差。在加温拉丝过程中，沉积在套管外的低折射率玻璃具有一定的厚度，保证了低折射率玻璃与套管接触面沉积的氟离子不会受热脱离光纤预制棒，而被密封在玻璃层内，从而保证该界面波导不会产生影响，保证光纤质量。
进一步地，通过光纤加工过程有序加工，配合HF溶液浸泡操作，大大降低过程中的杂质引入，保证光纤的质量；另一方面，通过独立加工成正八边形的套管，而后再与芯棒组合套装避免预制棒的塑形加工过程造成机械损伤，同时保持较好的同心度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的制备双包层有源光纤的方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的光纤预制棒芯棒的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的套管的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的有源光纤的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种制备双包层有源光纤的方法，解决现有技术中内涂层易老化，耐候性差，拉丝过程中容易产生气泡，杂质，断裂和缺陷的技术问题；达到了提升耐候性和产品品质的技术效果。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
参见图1、图2和图3，一种制备双包层有源光纤的方法，包括：
制备光纤预制棒芯棒(1、2)；
将所述光纤预制棒芯棒置于所述HF溶液中浸泡，去除杂质；
制备套管3；
在所述套管外沉积玻璃层4；
将所述套管3按照所述光纤预制棒芯棒尺寸进行匹配切割，并置于HF溶液浸泡，去除杂质；
将所述套管3与所述光纤预制棒芯棒进行组合套装成光纤预制棒组合件；
将所述光纤预制棒组合件安装在拉丝塔上进行在线融缩，拉丝和涂覆，制成双包层有源光纤。
具体来说，先制作光纤预制棒芯棒(1、2)、套管(3、4)；而后通过HF溶液去除加工杂质，之后进行组装成预制棒，能够避免整体加工套管造成光纤预制棒损伤。
参见图3和图4，进一步地，通过在套管3外沉积玻璃层4，形成波导，替代现有技术中的内涂层，能够克服内涂层的耐候性差，拉丝过程中出现气泡，杂质，断裂和缺陷的问题，从而保证光纤的品质。
进一步地，所述玻璃层为低折射率玻璃。具体来说，所述玻璃层为掺氟玻璃层。或者其他掺杂产生的低折射率玻璃或者材料层。
另一方面，芯棒采用圆形结构，配合套管的圆形内壁结构，形成良好的密封结构，更容易拉丝控制，抑制同心度误差。
同时，在加温拉丝过程中，沉积在套管外的低折射率玻璃具有一定的厚度，保证了低折射率玻璃与套管接触面沉积的氟离子不会受热脱离光纤预制棒，而被密封在玻璃层内，从而保证该界面波导不会产生影响，保证光纤质量。
在玻璃层4外涂覆外涂层6，即包层5外沉积玻璃层4和外涂层6的双包层有源光纤的结构，保证光纤的可靠性。
所述套管与所述光纤预制棒芯棒的直径匹配误差小于或等于0.5mm。能够限制同心度误差。
具体来说，所述套管为石英玻璃管，所述套管置于所述HF溶液中浸泡时间大于或等于15min；所述光纤预制棒芯棒置于所述HF溶液中浸泡时间大于或等于10min。通过HF容易去除掉加工过程中的杂质，保证光纤的质量可靠性。
进一步地，所述套管的外截面为正八边形，内截面为圆形。或者，所述套管外形包括正八边形或者正六边形或者正方形或者长方形或者“D”形。
进一步地，具体地，所述制备正八边形套管的步骤包括：单独将圆形玻璃管外壁进行打磨成正八边形套管。即，将套管脱离芯棒独立加工，完成后再和芯棒组装，能够避免加工杂质引入，同时避损伤芯棒。
所述制备光纤预制棒芯棒包括：
用MCVD方法制备的芯棒，在纤芯掺杂稀土物质和其它共掺物质；
用OVD方法制备的芯棒，在纤芯掺杂稀土物质和其它共掺物质；
用VAD方法制备的芯棒，在纤芯掺杂稀土物质和其它共掺物质；
用PCVD方法制备的芯棒，在纤芯掺杂稀土物质和其它共掺物质。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的制备双包层有源光纤的方法，通过在套管外沉积一层低折射率玻璃层形成波导结构，替代原有结构中的高分子内涂层，克服了涂层老化的问题，大大提升了光纤的耐候性；同时，也克服了拉丝过程中易产生气泡，杂质，断裂和缺陷，影响光纤产品质量的问题；大大提升了光纤的品质。
进一步地，本方法通过在套管外沉积掺杂离子玻璃层，而后将圆形芯棒和与之匹配的圆形套管内壁套接后拉丝，能够充分保证预制棒的密封性能，更容易拉丝控制，抑制同心度误差。在加温拉丝过程中，沉积在套管外的低折射率玻璃具有一定的厚度，保证了低折射率玻璃与套管接触面沉积的氟离子不会受热脱离光纤预制棒，而被密封在玻璃层内，从而保证该界面波导不会产生影响，保证光纤质量。
进一步地，通过光纤加工过程有序加工，配合HF溶液浸泡操作，大大降低过程中的杂质引入，保证光纤的质量；另一方面，通过独立加工成正八边形的套管，而后再与芯棒组合套装避免预制棒的塑形加工过程造成机械损伤，同时保持较好的同心度。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种制备双包层有源光纤的方法，其特征在于，包括：
制备光纤预制棒芯棒；
将所述光纤预制棒芯棒置于所述氢氟酸溶液中酸洗，去除杂质；
制备非圆外形玻璃套管；
在所述套管外沉积玻璃层；
将所述套管按照所述光纤预制棒芯棒尺寸进行匹配切割，并置于氢氟酸溶液中酸洗，去除杂质；
将所述套管与所述光纤预制棒芯棒进行组合套装成光纤预制棒组合件；
将所述光纤预制棒组合件安装在拉丝塔上进行在线融缩，拉丝和涂覆，制成双包层有源光纤。
2.如权利要求1所述的制备双包层有源光纤的方法，其特征在于：所述套管内径与所述光纤预制棒芯棒的直径匹配误差小于或等于0.5mm。
3.如权利要求1所述的制备双包层有源光纤的方法，其特征在于：所述套管置于所述HF溶液中浸泡时间大于或等于15min。
4.如权利要求3所述的制备双包层有源光纤的方法，其特征在于：所述套管为石英玻璃管。
5.如权利要求1所述的制备双包层有源光纤的方法，其特征在于，所述制备非圆外形套管的步骤包括：
单独将圆形玻璃管的外壁进行机械打磨成非圆外形套管；
其中，所述套管外形包括正八边形或者正六边形或者正方形或者长方形或者“D”形。
6.如权利要求1～5任一项所述的制备双包层有源光纤的方法，其特征在于：所述非圆外形套管外壁沉积的玻璃层为低折射率玻璃，其折射率低于套管玻璃的折射率。
7.如权利要求6所述的制备双包层有源光纤的方法，其特征在于，所述玻璃层为掺氟的二氧化硅玻璃层。
8.如权利要求1所述的制备双包层有源光纤的方法，其特征在于：所述光纤预制棒芯棒置于所述HF溶液中浸泡时间大于或等于10min。
9.如权利要求1～8任一项所述的制备双包层有源光纤的方法，其特征在于，所述制备光纤预制棒芯棒包括：
用MCVD方法制备的芯棒，在纤芯掺杂稀土物质和其它共掺物质；
用OVD方法制备的芯棒，在纤芯掺杂稀土物质和其它共掺物质；
用VAD方法制备的芯棒，在纤芯掺杂稀土物质和其它共掺物质；
用PCVD方法制备的芯棒，在纤芯掺杂稀土物质和其它共掺物质。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170201

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