CN113308737B - 一种yag单晶包层制备方法及装置 - Google Patents

一种yag单晶包层制备方法及装置 Download PDF

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Abstract

本说明书实施例提供一种YAG单晶包层制备方法，包括：将YAG原料和助溶剂置于生长腔体内；通过温控组件的加热部件加热生长腔体，使生长腔体内部形成至少三个温度区间，至少三个温度区间至少包括从下至上依次相邻的溶解区、包层生长区和缓冲区，其中，溶解区、包层生长区和缓冲区分别对应第一轴向温度梯度、第二轴向温度梯度和第三轴向温度梯度；第一轴向温度梯度＞第三轴向温度梯度＞第二轴向温度梯度，将掺杂YAG单晶光纤浸没于包层生长区，以及基于YAG原料和掺杂YAG单晶光纤，在掺杂YAG单晶光纤表面生长YAG单晶包层。

Description

一种YAG单晶包层制备方法及装置
技术领域
本说明书涉及YAG单晶光纤领域，特别涉及一种YAG单晶包层制备方法及装置。
背景技术
基于光纤结构的激光器因其优良的性能，广泛应用于光电子、光通讯、超导技术等领域。单晶光纤结合了晶体和光纤的优势，具有更加优良的性能，例如，较高的机械强度、较高的热导率、较高的泵浦效率、较高的光束质量、较低的传输损耗等。单晶纤芯外表面的单晶包层可以将光信号封闭在纤芯中传播，进一步提高单晶光纤激光性能。现有单晶包层的制备对装置要求高，且操作难度较大。因此，有必要提供一种YAG单晶包层制备方法及装置，以方便快捷地制备YAG高质量单晶包层。
发明内容
本说明书实施例之一提供一种用于制备YAG单晶包层的方法，包括：将YAG原料和助溶剂置于生长腔体内；通过温控组件的加热部件加热所述生长腔体，使所述生长腔体内部形成至少三个温度区间，所述至少三个温度区间至少包括从下至上依次相邻的溶解区、包层生长区和缓冲区，其中，所述溶解区、所述包层生长区和所述缓冲区分别对应第一轴向温度梯度、第二轴向温度梯度和第三轴向温度梯度；所述第一轴向温度梯度＞所述第三轴向温度梯度＞所述第二轴向温度梯度；将掺杂YAG单晶光纤浸没于所述包层生长区；以及基于所述YAG原料和所述掺杂YAG单晶光纤，在所述掺杂YAG单晶光纤表面生长所述YAG单晶包层。
在一些实施例中，所述助溶剂包括MoO3。
在一些实施例中，所述将掺杂YAG单晶光纤浸没于所述包层生长区之前，所述方法还包括：将所述掺杂YAG单晶光纤置于所述缓冲区，使所述掺杂YAG单晶光纤的底端与所述包层生长区上表面的距离在预设范围内；旋转所述掺杂YAG单晶光纤并维持预设时间。
在一些实施例中，所述方法还包括：通过所述温控组件的测温部件监测所述生长腔体内的温度情况；以及基于所述温度情况，实时调节所述至少三个温度区间的温度分布或温度梯度。
在一些实施例中，所述方法还包括：在生长所述YAG单晶包层过程中，通过监测组件监测所述YAG单晶包层的生长情况；以及基于所述生长情况，实时调节所述至少三个温度区间的温度分布、所述至少三个温度区间的温度梯度或夹持所述掺杂YAG单晶光纤的夹持组件的转速。
在一些实施例中，所述方法还包括：分别以第一速率和第二速率，将生长所述YAG单晶包层后的掺杂YAG单晶光纤依次拉出所述包层生长区和所述缓冲区，其中，所述第一速率大于所述第二速率。
本说明书实施例之一还提供一种用于制备YAG单晶包层的装置，包括：生长腔体，用于放置YAG原料和助溶剂以及生长所述YAG单晶包层；温控组件，所述温控组件包括加热部件，用于加热所述生长腔体，使所述生长腔体内部形成至少三个温度区间，所述至少三个温度区间至少包括从下至上依次相邻的溶解区、包层生长区和缓冲区，其中，所述溶解区、所述包层生长区和所述缓冲区分别对应第一轴向温度梯度、第二轴向温度梯度和第三轴向温度梯度；所述第一轴向温度梯度＞所述第三轴向温度梯度＞所述第二轴向温度梯度；以及夹持组件，所述夹持组件用于夹持掺杂YAG单晶光纤并将其浸没于所述包层生长区。
在一些实施例中，所述温控组件还包括：测温部件，用于监测所述生长腔体内的温度情况；以及温度控制部件，用于基于所述温度情况，实时调节所述至少三个温度区间的温度分布或所述至少三个温度区间的温度梯度。
在一些实施例中，所述装置还包括：监测组件，用于在生长所述YAG单晶包层过程中，监测所述YAG单晶包层的生长情况；以及控制组件，用于基于所述生长情况，实时调节所述至少三个温度区间的温度分布、所述至少三个温度区间的温度梯度或所述夹持组件的转速。
在一些实施例中，所述装置还包括至少一个速率控制组件，其中，所述至少一个速率控制部件用于分隔所述包层生长区和所述溶解区；以及对于所述至少一个速率控制组件中的至少一个，通过至少一个流通通道实现速率控制。
附图说明
本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
图1是根据一些实施例所示的示例性YAG单晶包层制备方法的流程图。
图2是根据一些实施例所示的示例性YAG单晶包层制备装置的结构示意图。
图3是根据一些实施例所示的示例性的速率控制组件的示意图。
图4是根据一些实施例所示的示例性的YAG原料的X射线衍射图。
图5是根据一些实施例所示的示例性的生长腔体内部的至少三个温度区间的温度分布示意图。
图中，200为制备装置，210为生长腔体，211为溶解区，212为包层生长区，213为缓冲区，220为温控组件，221为加热部件，222为测温部件，230为夹持组件，231为夹紧部件，232为提拉部件，2321为第一提拉部件，2322为第二提拉部件，240为至少一个速率控制组件，250为保护组件，260为支撑组件，270为保温层，271为第一保温层，272为第二保温层，273为第三保温层，274为第四保温层，280为外腔体，290为补充加热组件，2910为观察件，300为掺杂YAG单晶光纤。
具体实施方式
为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
图1是根据一些实施例所示的示例性YAG单晶包层制备方法的流程图。
步骤110，将YAG原料和助溶剂置于生长腔体(例如，生长腔体210)。
在一些实施例中，YAG(Yttrium Aluminum Garnet，Y3Al5O12，钇铝石榴石)原料可以包括用于生长YAG单晶包层的物料。在一些实施例中，YAG原料可以是粉体、块状、颗粒等。例如，YAG原料可以是YAG多晶粉体。
在一些实施例中，YAG原料的纯度可以大于等于90.00％。在一些实施例中，YAG原料的纯度可以大于等于92.00％。在一些实施例中，YAG原料的纯度可以大于等于95.00％。在一些实施例中，YAG原料的纯度可以大于等于99.00％。在一些实施例中，YAG原料的纯度可以大于等于99.9％。在一些实施例中，YAG原料的纯度可以大于等于99.99％。在一些实施例中，YAG原料的纯度可以大于等于99.999％。
在一些实施例中，为了兼顾成本和后续生成的YAG单晶包层的性能，YAG原料的纯度可以在适当的范围内。在一些实施例中，YAG原料的纯度可以大于90％小于95％。在一些实施例中，YAG原料的纯度可以大于92％小于95％。
在一些实施例中，YAG原料可以通过固相反应法制得。在一些实施例中，将制备YAG原料所需的物料(例如，氧化钇和氧化铝)按预设比例混合后，在预设条件下进行煅烧可以制得YAG原料。在一些实施例中，预设条件包括预设煅烧温度和预设煅烧时间。
在一些实施例中，为了提高所制备的YAG原料的纯度和质量，预设煅烧温度需要控制在预设范围内。在一些实施例中，预设煅烧温度可以在1300℃-1800℃范围内。在一些实施例中，预设煅烧温度可以在1350℃-1750℃范围内。在一些实施例中，预设煅烧温度可以在1400℃～1700℃范围内。在一些实施例中，预设煅烧温度可以在1450℃-1650℃范围内。在一些实施例中，预设煅烧温度可以在1500℃～1600℃范围内。在一些实施例中，预设煅烧温度可以在1540℃～1580℃范围内。
在一些实施例中，为了提高固相反应效率并保证所制备的YAG原料的质量，预设煅烧时间需要控制在预设范围内。在一些实施例中，预设煅烧时间可以在6h～15h范围内。在一些实施例中，预设煅烧时间可以在7h～14h范围内。在一些实施例中，预设煅烧时间可以在8h～13h范围内。在一些实施例中，预设煅烧时间可以在9h～12h范围内。在一些实施例中，预设煅烧时间可以在10h～11h范围内。
在一些实施例中，YAG原料可以通过化学共沉淀法制得。在一些实施例中，将包含钇和铝的金属盐溶液与沉淀剂(例如，碱性溶液)混合，得到包括前驱体的溶液。对包括前驱体的溶液进行过滤、干燥和煅烧处理，可以制得YAG原料。在一些实施例中，可以将钇和铝对应的氧化物(例如，氧化钇和氧化铝)溶解于酸溶液(例如，盐酸、硫酸、硝酸)得到对应的金属盐溶液。相应地，包含钇和铝的金属盐溶液可以包括硝酸铝和硝酸钇、氯化铝和氯化钇等。在一些实施例中，沉淀剂可以包括氨水或碳酸氢铵中的至少一种。
在一些实施例中，YAG原料还可以通过其他方法制得，例如，溶胶-凝胶法、溶剂(例如，水)热法等。
在一些实施例中，助溶剂可以指能够降低物质(例如，YAG原料)熔化温度的物料。在一些实施例中，助溶剂可以包括非铅助溶剂(例如，不包含铅元素的助溶剂)。使用非铅助溶剂可以避免含铅助溶剂(例如，PbO)的易挥发性和高腐蚀性导致的晶体生长控制难度大、对生长腔体的腐蚀进而导致的杂质元素进入YAG原料熔体中(严重影响制备的光纤包层的质量)、对操作人员身体健康的影响等。
在一些实施例中，为保证反应的准确性，助溶剂应不与YAG原料发生化学反应。在一些实施例中，助溶剂的熔点应低于YAG原料的熔点，以使助溶剂可以在较低温度下熔化形成液相(可称之为“助溶剂熔体”)。在一些实施例中，助溶剂应对YAG原料有一定的溶解度，以使YAG原料可以溶解于其中。在一些实施例中，助溶剂的沸点应高于YAG单晶包层的生长温度，以避免助溶剂在包层生长过程中挥发，进而影响YAG单晶包层的生长。
在一些实施例中，助溶剂可以包括MoO3。在一些实施例中，助溶剂可以为MoO3。单组分助溶剂MoO3可以降低对YAG原料熔体的污染，进一步提高制备的YAG单晶包层的质量，同时单组分助溶剂MoO3还有利于实现对YAG单晶包层制备的控制。
在一些实施例中，助溶剂可以包括MoO3和Li2MoO4。在一些实施例中，为了兼顾成本并保证溶解于由MoO3与Li2MoO4组成的助溶剂中的YAG原料可以满足YAG单晶包层的生长，助溶剂MoO3与Li2MoO4的质量比需要控制在预设范围内。在一些实施例中，MoO3与Li2MoO4的质量比可以在1:0.5～1:9范围内。在一些实施例中，MoO3与Li2MoO4的质量比可以在1:1～1:8范围内。在一些实施例中，MoO3与Li2MoO4的质量比可以在1:2～1:7范围内。在一些实施例中，MoO3与Li2MoO4的质量比可以在1:3～1:6范围内。在一些实施例中，MoO3与Li2MoO4的质量比可以在1:4～1:5范围内。
在一些实施例中，助溶剂可以包括BaO、B2O3和BaF2。在一些实施例中，为了兼顾成本并保证溶解于由BaO、B2O3和BaF2组成的助溶剂中的YAG原料可以满足YAG单晶包层的生长，助溶剂BaO、B2O3与BaF2的质量比需要控制在预设范围内。在一些实施例中，BaO、B2O3与BaF2的质量比可以在1:(0.1～5):(0.5～5)范围内。在一些实施例中，BaO、B2O3与BaF2的质量比可以在1:(0.3～4.5):(1～4.5)范围内。在一些实施例中，BaO、B2O3与BaF2的质量比可以在1:(0.5～4):(1.5～4)范围内。在一些实施例中，BaO、B2O3与BaF2的质量比可以在1:(1～3.5):(2～3.5)范围内。在一些实施例中，BaO、B2O3与BaF2的质量比可以在1:(1.5～3):(2.5～3)范围内。在一些实施例中，BaO、B2O3与BaF2的质量比可以在1:(2～2.5):(2.6～2.8)范围内。
在一些实施例中，以BaO为基准，B2O3与BaF2的质量比可以在0.2～2范围内。在一些实施例中，以BaO为基准，B2O3与BaF2的质量比可以在0.5～1.8范围内。在一些实施例中，以BaO为基准，B2O3与BaF2的质量比可以在0.7～1.6范围内。在一些实施例中，以BaO为基准，B2O3与BaF2的质量比可以在0.9～1.4范围内。在一些实施例中，以BaO为基准，B2O3与BaF2的质量比可以在1.0～1.3范围内。在一些实施例中，以BaO为基准，B2O3与BaF2的质量比可以在1.1～1.2范围内。
在一些实施例中，助溶剂还可以包括其他类别的助溶剂，例如，氟化物(例如，YF3、A1F3、SrF2、BaF2等)。在一些实施例中，在YAG单晶包层的生长过程中，上述非铅助溶剂还可以避免其粘附在YAG单晶包层表面形成包裹体或导致YAG单晶包层开裂，进一步可以提高YAG单晶包层的质量。
助溶剂的质量占YAG原料和助溶剂的质量总和的比例会影响YAG单晶包层生长，进而影响YAG单晶包层的质量。例如，助溶剂的质量占YAG原料和助溶剂的质量总和的比例太大，则用于生长YAG单晶包层的YAG原料的占比则相对较小，会影响YAG单晶包层的生长速率，导致所生长的YAG单晶包层的厚度不够，进而影响YAG单晶包层的质量；而助溶剂的质量占YAG原料和助溶剂的质量总和的比例太小，则溶解于助溶剂中的YAG原料较少，会导致YAG单晶包层难以生长，进而影响YAG单晶包层的质量。因此，在一些实施例中，为了保证YAG单晶包层的生长速率，进而生长适宜厚度的YAG单晶包层，助溶剂的质量占YAG原料和助溶剂的质量总和的比例需满足预设要求。
在一些实施例中，助溶剂的质量占YAG原料和助溶剂的质量总和的30％-90％。在一些实施例中，助溶剂的质量占YAG原料和助溶剂的质量总和的35％-85％。在一些实施例中，助溶剂的质量占YAG原料和助溶剂的质量总和的40％-80％。在一些实施例中，助溶剂的质量占YAG原料和助溶剂的质量总和的45％-75％。在一些实施例中，助溶剂的质量占YAG原料和助溶剂的质量总和的50％-70％。在一些实施例中，助溶剂的质量占YAG原料和助溶剂的质量总和的55％-65％。在一些实施例中，助溶剂的质量占YAG原料和助溶剂的质量总和的58％-62％。
步骤120，通过温控组件(例如，温控组件220)的加热部件(例如，加热部件221)加热生长腔体，使生长腔体内部形成至少三个温度区间，至少三个温度区间至少包括从下至上依次相邻的溶解区、包层生长区和缓冲区。
在一些实施例中，溶解区位于生长腔体的底部，在溶解区，助溶剂熔化为液相，YAG原料溶解其中。在一些实施例中，包层生长区位于溶解区上部，当包层生长区的温度低于YAG原料的饱和温度(自然也低于溶解区的温度)时，可以使YAG不断从助溶剂熔体中析出(YAG原料在助溶剂熔体中的溶解度随着温度降低而减小)，并沿纤芯表面结晶生长YAG单晶包层。在一些实施例中，缓冲区位于包层生长区上部，完成包层生长后，经过缓冲区移出生长腔体。在一些实施例中，为了避免生长得到的YAG单晶包层在拉出包层生长区时出现回溶现象，影响YAG单晶包层的质量，缓冲区的温度需低于包层生长区的温度。也就是说，假设T1、T2和T3分别表示溶解区、包层生长区和缓冲区的平均温度，则T1>T2>T3。
至少三个温度区间的高度(或容积)影响YAG原料的溶解及YAG单晶包层的生长，因此，至少三个温度区间的高度需满足预设条件。
在一些实施例中，溶解区与包层生长区的高度比值可以在(5～1):1范围内。在一些实施例中，溶解区与包层生长区的高度比值可以在(4.5～1.5):1范围内。在一些实施例中，溶解区与包层生长区的高度比值可以在(4～2):1范围内。在一些实施例中，溶解区与包层生长区的高度比值可以在(3.8～2.2):1范围内。在一些实施例中，溶解区与包层生长区的高度比值可以在(3.5～2.5):1范围内。在一些实施例中，溶解区与包层生长区的高度比值可以在(3.1～2.9):1范围内。
在一些实施例中，缓冲区与生长腔体的高度比值可以在1:(2～6)范围内。在一些实施例中，缓冲区与生长腔体的高度比值可以在1:(2.5～5.5)范围内。在一些实施例中，缓冲区与生长腔体的高度比值可以在1:(3～5)范围内。在一些实施例中，缓冲区与生长腔体的高度比值可以在1:(3.5～4.5)范围内。在一些实施例中，缓冲区与生长腔体的高度比值可以在1:(3.8～4.2)范围内。在一些实施例中，缓冲区与生长腔体的高度比值可以在1:(3.9～4.1)范围内。
在一些实施例中，如图2所示，A表示生长腔体底部所在的水平面，C表示熔体上表面所在的水平面，B表示水平面A与水平面C之间的特定水平面(图中虚线所示)，D表示生长腔体上表面所在的水平面。相应地，溶解区(或溶解区的高度)可以表示为AB，包层生长区(或包层生长区的高度)可以表示为BC，缓冲区(或缓冲区的高度)可以表示为CD。在一些实施例中，可以通过至少一个速率控制部件(例如，速率控制部件240)分隔溶解区和包层生长区。例如，至少一个速率控制部件240(或其中的一个)可以位于B平面处，以分隔溶解区和包层生长区。关于至少一个速率控制部件240的相关描述可以参见本说明书其他部分(例如，图2、图3及其相关描述)，在此不再赘述。
结合上文，由于溶解区的平均温度高于包层生长区的平均温度，则生长腔体内总体存在由下至上的轴向温度梯度(可以指生长腔体的中心轴方向上单位距离的温度差值)。相应地，在轴向温度梯度的驱动下，生长腔体内的熔体可以从溶解区向上运动至包层生长区。此外，由于热量从生长腔体外壁传递至生长腔体内部，因此生长腔体内存在径向温差，生长腔体内靠近生长腔体壁的熔体温度高于位于生长腔体中心轴附近的熔体温度(相应存在径向温度梯度，可以指生长腔体的水平截面上单位距离的温度差值)。相应地，在径向温差(或径向温度梯度)驱动下，生长腔体内的熔体可以从靠近生长腔体壁附近向生长腔体中心轴附近运动。上述轴向运动和径向运动可以统称为“传质行为”。进一步地，在轴向温度梯度和径向温度梯度共同作用下，包层生长区中位于生长腔体中心轴附近的熔体会逐渐过量，相应地，位于生长腔体中心轴附近的熔体可以进一步从包层生长区或熔体上表面运动至溶解区或生长腔体底部，以进行循环传质。
生长腔体内的轴向温度梯度直接影响传质效率，进而影响YAG单晶包层的生长。例如，溶解区的轴向温度梯度太小(例如，小于包层生长区的轴向温度梯度)，会导致溶解区的熔体无法向上运动至包层生长区，从而无法补充包层生长区消耗的YAG原料熔体，进而影响YAG单晶包层的生长。因此，在一些实施例中，为了实现熔体的高效传质，以提高YAG单晶包层的生长效率和生长质量，溶解区的轴向温度梯度(可以称之为“第一轴向温度梯度”)需要大于包层生长区的轴向温度梯度(可以称之为“第二轴向温度梯度”)。即第一轴向温度梯度＞第二轴向温度梯度。
生长腔体内的轴向温度梯度还直接影响生长YAG单晶包层后的掺杂YAG单晶光纤的质量。例如，缓冲区的轴向温度梯度太大(例如，大于溶解区的轴向温度梯度)，会导致生长YAG单晶包层后的掺杂YAG单晶光纤在拉出缓冲区的过程中，因热应力而开裂，影响YAG单晶包层的质量。又例如，缓冲区的轴向温度梯度太小(例如，小于包层生长区的轴向温度梯度)，会导致生长YAG单晶包层后的掺杂YAG单晶光纤在缓冲区的降温速率太慢，影响YAG单晶光纤的制备效率。因此，为了避免生长YAG单晶包层后的掺杂YAG单晶光纤在拉出缓冲区的过程中产生热应力而开裂，同时为了使生长YAG单晶包层后的掺杂YAG单晶光纤在缓冲区尽可能快地降温，以提高YAG单晶光纤的制备效率，在一些实施例中，缓冲区的轴向温度梯度(可以称之为“第三轴向温度梯度”)需要小于溶解区的轴向温度梯度，且大于包层生长区的轴向温度梯度。即第一轴向温度梯度＞第三轴向温度梯度＞第二轴向温度梯度。
进一步地，为了提高熔体的传质效率并保证YAG单晶包层的生长质量，需要控制第一轴向温度梯度、第二轴向温度梯度和第三轴向温度梯度在预设范围内。
在一些实施例中，第一轴向温度梯度可以大于8℃/cm。在一些实施例中，第一轴向温度梯度可以大于10℃/cm。在一些实施例中，第一轴向温度梯度可以大于12℃/cm。在一些实施例中，第一轴向温度梯度可以大于14℃/cm。在一些实施例中，第一轴向温度梯度可以大于16℃/cm。在一些实施例中，第一轴向温度梯度可以大于18℃/cm。在一些实施例中，第一轴向温度梯度可以大于20℃/cm。在一些实施例中，第一轴向温度梯度可以大于22℃/cm。在一些实施例中，第一轴向温度梯度可以大于24℃/cm。
在一些实施例中，第一轴向温度梯度可以在8℃/cm～25℃/cm范围内。在一些实施例中，第一轴向温度梯度可以在8℃/cm～23℃/cm范围内。在一些实施例中，第一轴向温度梯度可以在8℃/cm～21℃/cm范围内。在一些实施例中，第一轴向温度梯度可以在8℃/cm～19℃/cm范围内。在一些实施例中，第一轴向温度梯度可以在8℃/cm～17℃/cm范围内。在一些实施例中，第一轴向温度梯度可以在8℃/cm～15℃/cm范围内。在一些实施例中，第一轴向温度梯度可以在8℃/cm～14℃/cm范围内。在一些实施例中，第一轴向温度梯度可以在8℃/cm～12℃/cm范围内。在一些实施例中，第一轴向温度梯度可以在8℃/cm～10℃/cm范围内。
在一些实施例中，第一轴向温度梯度可以在9℃/cm～24℃/cm范围内。在一些实施例中，第一轴向温度梯度可以在10℃/cm～22℃/cm范围内。在一些实施例中，第一轴向温度梯度可以在11℃/cm～20℃/cm范围内。在一些实施例中，第一轴向温度梯度可以在12℃/cm～18℃/cm范围内。在一些实施例中，第一轴向温度梯度可以在13℃/cm～17℃/cm范围内。在一些实施例中，第一轴向温度梯度可以在14℃/cm～16℃/cm范围内。
在一些实施例中，第二轴向温度梯度可以在1℃/cm～15℃/cm范围内。在一些实施例中，第二轴向温度梯度可以在1℃/cm～13℃/cm范围内。在一些实施例中，第二轴向温度梯度可以在1℃/cm～11℃/cm范围内。在一些实施例中，第二轴向温度梯度可以在1℃/cm～9℃/cm范围内。在一些实施例中，第二轴向温度梯度可以在1℃/cm～7℃/cm范围内。在一些实施例中，第二轴向温度梯度可以在1℃/cm～5℃/cm范围内。在一些实施例中，第二轴向温度梯度可以在1℃/cm～3℃/cm范围内。
在一些实施例中，第二轴向温度梯度可以在3℃/cm～15℃/cm范围内。在一些实施例中，第二轴向温度梯度可以在5℃/cm～15℃/cm范围内。在一些实施例中，第二轴向温度梯度可以在7℃/cm～15℃/cm范围内。在一些实施例中，第二轴向温度梯度可以在9℃/cm～15℃/cm范围内。在一些实施例中，第二轴向温度梯度可以在11℃/cm～15℃/cm范围内。在一些实施例中，第二轴向温度梯度可以在13℃/cm～15℃/cm范围内。
在一些实施例中，第二轴向温度梯度可以在2℃/cm～14℃/cm范围内。在一些实施例中，第二轴向温度梯度可以在3℃/cm～13℃/cm范围内。在一些实施例中，第二轴向温度梯度可以在4℃/cm～12℃/cm范围内。在一些实施例中，第二轴向温度梯度可以在4.5℃/cm～11℃/cm范围内。在一些实施例中，第二轴向温度梯度可以在5℃/cm～10℃/cm范围内。在一些实施例中，第二轴向温度梯度可以在6℃/cm～9℃/cm范围内。在一些实施例中，第二轴向温度梯度可以在7℃/cm～8℃/cm范围内。
在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在2℃/cm～25℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在4℃/cm～25℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在6℃/cm～25℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在8℃/cm～25℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在10℃/cm～25℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在12℃/cm～25℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在14℃/cm～25℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在16℃/cm～25℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在18℃/cm～25℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在20℃/cm～25℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在22℃/cm～25℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在24℃/cm～25℃/cm范围内。
在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在2℃/cm～23℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在2℃/cm～21℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在2℃/cm～19℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在2℃/cm～17℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在2℃/cm～15℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在2℃/cm～13℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在2℃/cm～11℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在2℃/cm～9℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在2℃/cm～7℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在2℃/cm～5℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在2℃/cm～3℃/cm范围内。
在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在3℃/cm～22℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在4℃/cm～20℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在5℃/cm～18℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在6℃/cm～16℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在8℃/cm～15℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在9℃/cm～14℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在10℃/cm～13℃/cm范围内。在一些实施例中，第三轴向温度梯度可以在11℃/cm～12℃/cm范围内。
在一些实施例中，结合上文，为了避免生长得到的YAG单晶包层在拉出包层生长区进入缓冲区时出现开裂现象，影响YAG单晶包层的质量，第三轴向温度梯度与第二轴向温度梯度的差值可以不大于第二轴向温度梯度的预设范围。
在一些实施例中，预设范围可以为0～10％。在一些实施例中，预设范围可以为0.5％～9％。在一些实施例中，预设范围可以为1％～8％。在一些实施例中，预设范围可以为2％～7％。在一些实施例中，预设范围可以为3％～6％。在一些实施例中，预设范围可以为4％～5％。
在一些实施例中，结合上文，为了提高熔体的传质效率，生长腔体内的径向温度梯度也需要满足预设条件。在一些实施例中，径向温度梯度可以在0.5℃/cm～10℃/cm范围内。在一些实施例中，径向温度梯度可以在1℃/cm～9℃/cm范围内。在一些实施例中，径向温度梯度可以在2℃/cm～8℃/cm范围内。在一些实施例中，径向温度梯度可以在3℃/cm～7℃/cm范围内。在一些实施例中，径向温度梯度可以在4℃/cm～6℃/cm范围内。在一些实施例中，径向温度梯度可以在4.5℃/cm～5.5℃/cm范围内。
在一些实施例中，径向温度梯度可以大于0.2℃/cm。在一些实施例中，径向温度梯度可以大于0.5℃/cm。在一些实施例中，径向温度梯度可以大于1℃/cm。在一些实施例中，径向温度梯度可以大于2℃/cm。在一些实施例中，径向温度梯度可以大于3℃/cm。在一些实施例中，径向温度梯度可以大于4℃/cm。在一些实施例中，径向温度梯度可以大于5℃/cm。
在一些实施例中，径向温度梯度可以小于10℃/cm。在一些实施例中，径向温度梯度可以小于9℃/cm。在一些实施例中，径向温度梯度可以小于8℃/cm。在一些实施例中，径向温度梯度可以小于7℃/cm。在一些实施例中，径向温度梯度可以小于6℃/cm。在一些实施例中，径向温度梯度可以小于5℃/cm。在一些实施例中，径向温度梯度可以小于4℃/cm。在一些实施例中，径向温度梯度可以小于3℃/cm。在一些实施例中，径向温度梯度可以小于2℃/cm。在一些实施例中，径向温度梯度可以小于1℃/cm。
在一些实施例中，至少三个温度区间的径向温度梯度可以相同或不相同。在一些实施例中，至少三个温度区间的径向温度梯度可以通过掺杂YAG单晶光纤的旋转速率进行控制。例如，掺杂YAG单晶光纤的旋转速率较大，包层生长区的径向温度梯度较小。
步骤130，将掺杂YAG单晶光纤浸没于包层生长区。
在一些实施例中，掺杂YAG中的掺杂元素(例如，稀土元素)可以以替位掺杂的方式占据YAG中的Y3+。在一些实施例中，掺杂YAG的分子式可以表示为X3xY3(x-1)Al5O12，其中，X表示掺杂元素(例如，Nd、Pr、Cr、Tb、Ho、Tm、Yb中的至少一种)，x表示掺杂元素的掺杂浓度。在一些实施例中，掺杂元素的掺杂浓度可以根据实际需求确定。
在一些实施例中，掺杂YAG单晶光纤可以是预先制备完成的。在一些实施例中，可以首先制备掺杂YAG晶棒，然后通过酸溶液溶解细化、研磨、抛光等得到掺杂YAG单晶光纤。
在一些实施例中，将掺杂YAG单晶光纤浸没于包层生长区时，包层生长区的温度可以为YAG原料的饱和温度。在该饱和温度下，浸没于包层生长区的掺杂YAG单晶光纤既不会出现回溶现象，其表面也不会生长YAG单晶包层。
在一些实施例中，将掺杂YAG单晶光纤浸没于包层生长区之前，可以将掺杂YAG单晶光纤置于缓冲区，使掺杂YAG单晶光纤的底端与包层生长区上表面的距离在预设范围内，并维持预设时间，以对掺杂YAG单晶光纤进行预热，避免掺杂YAG单晶光纤直接接触包层生长区的高温熔体导致掺杂YAG单晶光纤炸裂。
掺杂YAG单晶光纤的底端与包层生长区上表面的距离会影响掺杂YAG单晶光纤和YAG单晶包层的质量，进而影响单晶光纤的激光性能。例如，掺杂YAG单晶光纤的底端与包层生长区上表面的距离太小，会导致掺杂YAG单晶光纤的底端急剧受热，进而导致掺杂YAG单晶光纤底端炸裂；而掺杂YAG单晶光纤的底端与包层生长区上表面的距离太大，由于空气导热系数大，缓冲区的温度相对较低，会导致对掺杂YAG单晶光纤的预热温度不够，进一步导致将掺杂YAG单晶光纤浸没于包层生长区时出现炸裂。因此，在一些实施例中，掺杂YAG单晶光纤的底端与包层生长区上表面的距离需在预设范围内。
在一些实施例中，预设范围可以是0.5cm～5cm。在一些实施例中，预设范围可以是0.8cm～4cm。在一些实施例中，预设范围可以是1cm～3.5cm。在一些实施例中，预设范围可以是1.2cm～3cm。在一些实施例中，预设范围可以是1.5cm～2.5cm。在一些实施例中，预设范围可以是2cm。
为了使掺杂YAG单晶光纤预热充分且均匀，以进一步保证掺杂YAG单晶光纤的质量，预热的预设时间需要满足预设条件。在一些实施例中，预设时间可以在1h～5h范围内。在一些实施例中，预设时间可以在1.5h～4.5h范围内。在一些实施例中，预设时间可以在2h～4h范围内。在一些实施例中，预设时间可以在2.5h～3.5h范围内。在一些实施例中，预设时间可以为3h。
在一些实施例中，对掺杂YAG单晶光纤进行预热的同时，还可以使置于缓冲区的掺杂YAG单晶光纤旋转，以使掺杂YAG单晶光纤预热更均匀。在一些实施例中，在预热过程中，掺杂YAG单晶光纤的旋转方向可以保持不变或动态变化。例如，在预热过程中，掺杂YAG单晶光纤的旋转方向可以保持顺时针方向或逆时针方向。又例如，在预热过程中，掺杂YAG单晶光纤的旋转方向可以交替变化。作为示例，在预热过程中，掺杂YAG单晶光纤的旋转方向可以依次包括顺时针方向、逆时针方向、顺时针方向和逆时针方向。在一些实施例中，在预热过程中，掺杂YAG单晶光纤的旋转速率可以保持不变或动态变化。
为了使掺杂YAG单晶光纤预热均匀，以进一步保证掺杂YAG单晶光纤的质量，掺杂YAG单晶光纤的旋转速率需要满足预设条件。在一些实施例中，旋转速率可以在50rpm～200rpm范围内。在一些实施例中，旋转速率可以在60rpm～180rpm范围内。在一些实施例中，旋转速率可以在70rpm～160rpm范围内。在一些实施例中，旋转速率可以在80rpm～140rpm范围内。在一些实施例中，旋转速率可以在90rpm～120rpm范围内。在一些实施例中，旋转速率可以为100rpm。
步骤140，基于YAG原料和掺杂YAG单晶光纤，在掺杂YAG单晶光纤表面生长YAG单晶包层。
在一些实施例中，可以通过温度控制部件调节加热部件的疏密程度(例如，将加热部件排列疏松)、加热部件的加热参数(例如，降低加热部件的加热功率)或加热部件与生长腔体间的距离(例如，增大加热部件与生长腔体间的距离)，使包层生长区的温度缓慢减低，进一步使包层生长区的YAG原料熔体处于过饱和状态(在包层生长区的温度低于YAG原料的饱和温度下，YAG原料熔体处于不结晶的状态)。在包层生长区的温度由YAG原料的饱和温度继续降低的过程中，YAG原料熔体的过饱和度逐渐增加，溶解于助溶剂中的YAG原料可以在掺杂YAG单晶光纤表面逐渐结晶以生长YAG单晶包层。在轴向温度梯度和径向温差的共同作用下，靠近生长腔体壁附近的熔体可以从生长腔体底部运动至熔体上表面，再从靠近生长腔体壁附近的熔体上表面运动至生长腔体中心轴附近的熔体上表面，位于生长腔体中心轴附近的熔体可以进一步从熔体上表面运动至生长腔体底部，以进行循环传质，不断补给生长YAG单晶包层所需的YAG原料熔体(如图2中虚线箭头所示)。
包层生长区的降温速率会影响YAG单晶包层的生长速率和制备效率。例如，包层生长区的降温速率过快，会导致YAG原料熔体的过饱和度过大，进一步导致YAG单晶包层的生长速率过快，降低YAG单晶包层的质量。又例如，包层生长区的降温速率过慢，会导致YAG单晶包层的生长速率过慢，影响YAG单晶包层的制备效率。因此，为了保证YAG单晶包层的生长速率、生长质量和制备效率，包层生长区的降温速率需要满足预设条件。
在一些实施例中，包层生长区的降温速率可以在1℃/min～30℃/min范围内。在一些实施例中，包层生长区的降温速率可以在1℃/min～25℃/min范围内。在一些实施例中，包层生长区的降温速率可以在1℃/min～20℃/min范围内。在一些实施例中，包层生长区的降温速率可以在1℃/min～15℃/min范围内。在一些实施例中，包层生长区的降温速率可以在1℃/min～10℃/min范围内。在一些实施例中，包层生长区的降温速率可以在1℃/min～5℃/min范围内。在一些实施例中，包层生长区的降温速率可以在1℃/min～3℃/min范围内。
在一些实施例中，包层生长区的降温速率可以在3℃/min～30℃/min范围内。在一些实施例中，包层生长区的降温速率可以在5℃/min～30℃/min范围内。在一些实施例中，包层生长区的降温速率可以在10℃/min～30℃/min范围内。在一些实施例中，包层生长区的降温速率可以在15℃/min～30℃/min范围内。在一些实施例中，包层生长区的降温速率可以在20℃/min～30℃/min范围内。在一些实施例中，包层生长区的降温速率可以在25℃/min～30℃/min范围内。
在一些实施例中，包层生长区的降温速率可以在3℃/min～28℃/min范围内。在一些实施例中，包层生长区的降温速率可以在5℃/min～26℃/min范围内。在一些实施例中，包层生长区的降温速率可以在7℃/min～24℃/min范围内。在一些实施例中，包层生长区的降温速率可以在9℃/min～22℃/min范围内。在一些实施例中，包层生长区的降温速率可以在11℃/min～20℃/min范围内。在一些实施例中，包层生长区的降温速率可以在13℃/min～18℃/min范围内。在一些实施例中，包层生长区的降温速率可以在15℃/min～16℃/min范围内。
在一些实施例中，可以通过控制包层生长区的降温速率控制YAG单晶包层的生长速率。
在一些实施例中，在生长YAG单晶包层的过程中，可以旋转掺杂YAG单晶光纤，以使掺杂YAG单晶光纤表面生长的YAG单晶包层的厚度均匀，进一步提高YAG单晶包层质量。在一些实施例中，在生长YAG单晶包层的过程中，掺杂YAG单晶光纤的旋转方向可以保持不变或动态变化。在一些实施例中，在生长YAG单晶包层的过程中，掺杂YAG单晶光纤的旋转速率可以保持不变或动态变化。
为了提高YAG单晶包层质量，掺杂YAG单晶光纤的旋转速率需要满足预设条件。在一些实施例中，旋转速率可以在50rpm～200rpm范围内。在一些实施例中，旋转速率可以在60rpm～180rpm范围内。在一些实施例中，旋转速率可以在70rpm～160rpm范围内。在一些实施例中，旋转速率可以在80rpm～140rpm范围内。在一些实施例中，旋转速率可以在90rpm～120rpm范围内。在一些实施例中，旋转速率可以为100rpm。
在一些实施例中，在生长YAG单晶包层过程中，可以通过温控组件的测温部件(例如，测温部件222)监测生长腔体内的温度情况。在一些实施例中，温度情况可以包括生长腔体内部特定位置的温度值、多个位置(例如，生长腔体内部不同高度)的平均温度、多个位置的径向温差、多个温度区间的轴向温度梯度、整体全局温度分布(例如，温度分布曲线、温度分布图)等。本说明书实施例中，除非有特别说明，温度情况和温度分布可以替换使用。
在一些实施例中，温控组件的温度控制部件可以基于温度情况，实时调节至少三个温度区间的温度分布和/或温度梯度，以使温度分布和/或温度梯度满足YAG单晶包层的生长。在一些实施例中，温度梯度可以包括轴向温度梯度和径向温度梯度。
在一些实施例中，温度控制组件可以基于触发条件(例如，轴向温度梯度/径向温度梯度不在预设轴向温度梯度范围内/预设径向温度梯度范围内)实时调节至少三个温度区间的温度分布和/或温度梯度，以使温度分布和/或温度梯度满足YAG单晶包层的生长。
在一些实施例中，温度控制部件可以通过调节加热部件的疏密程度、加热部件的加热参数(例如，电流、加热功率)、加热部件与生长腔体间的距离、生长腔体外部的保温层的高度和/或厚度中的至少一个，实时调节至少三个温度区间的温度分布或至少三个温度区间的温度梯度。
例如，以特定温度区间为例，当该特定温度区间的实时温度高于该特定温度区间对应的预设温度范围时，温度控制部件可以调节对应该温度区间的加热部件(例如，感应线圈、电阻加热元件)使其排列疏松、降低该特定温度区间的加热部件的加热电流或加热功率、增大该特定温度区间的加热部件与生长腔体间的距离、减少生长腔体外部的保温层的厚度等，使该特定温度区间的温度降低至该特定温度区间对应的预设温度范围内。又例如，当该特定温度区间的实时温度低于该特定温度区间对应的预设温度范围时，温度控制部件可以调节对应该特定温度区间的加热部件(例如，感应线圈、电阻加热元件)使其排列紧密、增大该特定温度区间的加热部件的加热电流或加热功率、减小该特定温度区间的加热部件与生长腔体间的距离、增加生长腔体外部的保温层的厚度等，使该特定温度区间的温度提高至该特定温度区间对应的预设温度范围内。
在一些实施例中，在生长YAG单晶包层过程中，可以通过监测组件(例如，图像采集装置、厚度传感器、距离传感器)监测YAG单晶包层的生长情况。在一些实施例中，生长情况可以包括但不限于YAG单晶包层的生长厚度、均匀性、外表面的平整度等。
在一些实施例中，控制组件可以基于生长情况，实时调节至少三个温度区间的温度分布、至少三个温度区间的温度梯度、夹持掺杂YAG单晶光纤的夹持组件的转速中的至少一个，以生长高质量的YAG单晶包层。
例如，当YAG单晶包层的不同位置的厚度或平整度的差值高于预设范围，说明生长的YAG单晶包层厚度不均匀或平整度较差。相应地，控制组件可以提高夹持组件的转速、降低第一轴向温度梯度和第二轴向温度梯度的差值等，从而调整后续生长的YAG单晶包层的厚度或平整度。又例如，控制组件和/或其他处理设备可以基于历史YAG单晶包层的生长信息，训练机器学习模型。机器学习模型的输入可以包括光纤纤芯(例如，掺杂YAG单晶光纤)的相关参数(例如，纤芯的性能、尺寸)和YAG单晶包层的相关参数(例如，YAG单晶包层的性能、生长情况等)，输出可以是至少三个温度区间的温度分布、至少三个温度区间的温度梯度、夹持掺杂YAG单晶光纤的夹持组件的转速等。在一些实施例中，控制组件可以基于YAG单晶包层的实时生长情况和训练好的机器学习模型，确定并自动调整至少三个温度区间的温度分布、至少三个温度区间的温度梯度、夹持掺杂YAG单晶光纤的夹持组件的转速，以实现YAG单晶包层生长过程中的自动实时调节。在一些实施例中，显示部件可以显示任意时刻生长腔体内的温度情况。在一些实施例中，显示组件还可以显示任意时刻生长腔体内的温度情况和该时刻YAG单晶包层生长所需的温度情况的对比信息(例如，生长腔体内特定温度区间的轴向温度梯度与预设轴向温度梯度的差值)。在一些实施例中，显示组件还可以显示任意时刻YAG单晶包层的生长情况(例如，YAG单晶包层的图像)。在一些实施例中，显示组件还可以显示任意时间段内YAG单晶包层的生长动态图。
在一些实施例中，当YAG单晶包层生长完成后，可以分别以第一速率和第二速率，将生长YAG单晶包层后的掺杂YAG单晶光纤依次拉出包层生长区和缓冲区。
在一些实施例中，第一速率可以大于第二速率，以维持生长得到的YAG单晶包层的均匀性。在一些实施例中，为了保证YAG单晶包层的均匀性，第一速率和第二速率需满足预设条件。
第一速率太大，会导致生长YAG单晶包层后的掺杂YAG单晶光纤从包层生长区进入缓冲区的瞬间因温度变化产生的热应力而开裂，进而影响其质量；而第一速率太小，会导致生长YAG单晶包层后的掺杂YAG单晶光纤从包层生长区进入缓冲区的过程中继续生长YAG单晶包层，影响YAG单晶包层的厚度和均匀性。
在一些实施例中，第一速率可以在1000mm/min～8000mm/min范围内。在一些实施例中，第一速率可以在1000mm/min～7000mm/min范围内。在一些实施例中，第一速率可以在1000mm/min～6000mm/min范围内。在一些实施例中，第一速率可以在1000mm/min～5000mm/min范围内。在一些实施例中，第一速率可以在1000mm/min～4000mm/min范围内。在一些实施例中，第一速率可以在1000mm/min～3000mm/min范围内。在一些实施例中，第一速率可以在1000mm/min～2000mm/min范围内。
在一些实施例中，第一速率可以在2000mm/min～8000mm/min范围内。在一些实施例中，第一速率可以在3000mm/min～8000mm/min范围内。在一些实施例中，第一速率可以在4000mm/min～8000mm/min范围内。在一些实施例中，第一速率可以在5000mm/min～8000mm/min范围内。在一些实施例中，第一速率可以在6000mm/min～8000mm/min范围内。在一些实施例中，第一速率可以在7000mm/min～8000mm/min范围内。
在一些实施例中，第一速率可以在2000mm/min～7000mm/min范围内。在一些实施例中，第一速率可以在3000mm/min～6000mm/min范围内。在一些实施例中，第一速率可以在4000mm/min～5000mm/min范围内。
第二速率太大，会导致生长YAG单晶包层后的掺杂YAG单晶光纤从缓冲区离开生长腔体的瞬间因温度变化产生的热应力而开裂，进而影响其质量；而第二速率太小，则会导致生长完成后YAG单晶包层无法高效拉离生长腔体，从而降低制备效率。
在一些实施例中，第二速率可以在100mm/min～1000mm/min范围内。在一些实施例中，第二速率可以在100mm/min～900mm/min范围内。在一些实施例中，第二速率可以在100mm/min～800mm/min范围内。在一些实施例中，第二速率可以在100mm/min～700mm/min范围内。在一些实施例中，第二速率可以在100mm/min～600mm/min范围内。在一些实施例中，第二速率可以在100mm/min～500mm/min范围内。在一些实施例中，第二速率可以在100mm/min～400mm/min范围内。在一些实施例中，第二速率可以在100mm/min～300mm/min范围内。在一些实施例中，第二速率可以在100mm/min～200mm/min范围内。
在一些实施例中，第二速率可以在200mm/min～1000mm/min范围内。在一些实施例中，第二速率可以在300mm/min～1000mm/min范围内。在一些实施例中，第二速率可以在400mm/min～1000mm/min范围内。在一些实施例中，第二速率可以在500mm/min～1000mm/min范围内。在一些实施例中，第二速率可以在600mm/min～1000mm/min范围内。在一些实施例中，第二速率可以在700mm/min～1000mm/min范围内。在一些实施例中，第二速率可以在800mm/min～1000mm/min范围内。在一些实施例中，第二速率可以在900mm/min～1000mm/min范围内。
在一些实施例中，第二速率可以在200mm/min～900mm/min范围内。在一些实施例中，第二速率可以在300mm/min～800mm/min范围内。在一些实施例中，第二速率可以在400mm/min～700mm/min范围内。在一些实施例中，第二速率可以在500mm/min～600mm/min范围内。
在一些实施例中，将生长YAG单晶包层后的掺杂YAG单晶光纤拉出生长腔体的过程中，可以保持其旋转，以使其所受的热应力相当，避免出现局部开裂。在一些实施例中，生长YAG单晶包层后的掺杂YAG单晶光纤拉出生长腔体的转速可以在80rpm～150rpm范围内。在一些实施例中，转速可以在90rpm～140rpm范围内。在一些实施例中，转速可以在100rpm～130rpm范围内。在一些实施例中，转速可以在110rpm～120rpm范围内。
应当注意的是，上述有关流程100的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本申请的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本申请的指导下可以对流程100进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本申请的范围之内。例如，流程100还可以用于制备其它包层，而不限于YAG单晶包层。又例如，除流程100中所描述的三个温度区间外，生长腔体内还可以形成四个、五个、六个等更多个温度区间。又例如，可以重点考虑光纤质量而不重点考虑制备效率，缓冲区的轴向温度梯度可以小于包层生长区的轴向温度梯度。
图2是根据一些实施例所示的示例性YAG单晶包层制备装置的结构示意图。
如图2所示，YAG单晶包层制备装置200可以包括生长腔体210、温控组件220和夹持组件230。
在一些实施例中，生长腔体210可以用于放置YAG原料和助溶剂。在一些实施例中，生长腔体210可以是用于在光纤纤芯(例如，掺杂YAG单晶光纤)表面生长光纤包层(例如，YAG单晶包层)的场所。
在一些实施例中，生长腔体210的形状可以包括但不限于圆柱形、长方体、立方体等。
在一些实施例中，生长腔体210的形状可以是圆柱形或长方体的桶体，其包括桶底和桶侧壁。
在一些实施例中，生长腔体210可以不包括生长腔体盖。生长腔体210可以与外界环境相连通。在生长YAG单晶包层过程中，可以避免YAG单晶包层出现氧缺陷，进一步提高YAG单晶包层的质量。在一些实施例中，生长腔体210的材质可以包括但不限于石墨、铂金、陶瓷等耐高温材质。
在一些实施例中，温控组件220可以包括加热部件221，用于加热生长腔体210，以使生长腔体210内部形成至少三个温度区间。结合步骤120所述，如图2所示，至少三个温度区间可以至少包括从下至上依次相邻的溶解区211、包层生长区212和缓冲区213。在一些实施例中，溶解区211、包层生长区212和缓冲区213可以分别对应第一轴向温度梯度、第二轴向温度梯度和第三轴向温度梯度。在一些实施例中，第一轴向温度梯度＞第二轴向温度梯度＞第三轴向温度梯度。关于至少三个温度区间、溶解区211、包层生长区212、缓冲区213、第一轴向温度梯度、第二轴向温度梯度和第三轴向温度梯度的相关描述可以参见本说明书其他部分(例如，图1及其描述)，在此不再赘述。
在一些实施例中，加热部件221可以包括感应加热部件(例如，电磁感应线圈)。电磁感应线圈在不同频率的交流电作用下，可以在生长腔体210表面产生涡流。在涡流作用下，生长腔体210表面产生的电能可以转变为热能，以对生长腔体210进行加热。
在一些实施例中，加热部件221可以包括电阻加热部件(例如，高阻石墨)。高阻石墨通电后可以利用焦耳效应产生的热能对生长腔体210进行加热。在一些实施例中，电阻加热部件可以包括但不限于硅钼棒(MoSi2)、镍铬丝(Ni-Cr)、铁铬铝丝(Fe-Cr-Al)、镍铁丝(Ni-Fe)、镍铜丝(Ni-Cu)、碳化硅棒(SiC)等。
在一些实施例中，加热部件221的排布方式或形状可以与生长腔体210的形状相匹配。例如，加热部件221可以排布为环形，以使生长腔体210可以获得均匀对称的温度分布。
在一些实施例中，加热部件221可以至少部分环绕设置于生长腔体210外周。在一些实施例中，加热部件221可以部分位于生长腔体210底端外部。
在一些实施例中，加热部件221可以包括至少三个加热单元。在一些实施例中，至少三个加热单元可以分别对应于生长腔体210内部的溶解区211、包层生长区212和缓冲区213。在一些实施例中，至少三个加热单元的加热参数可以独立控制。
在一些实施例中，温控组件220可以包括测温部件222，可以用于监测生长腔体210内的温度情况。关于温度情况的相关描述可以参见本说明书其他部分(例如，图1及其描述)，在此不再赘述。
在一些实施例中，可以基于测温需求，将测温部件222安装在生长腔体210的任意位置。作为示例，如图2所示，测温部件222可以位于生长腔体210底部，用于测量溶解区211的温度分布；测温部件222还可以位于生长腔体210上部对应于缓冲区213的区域，用于测量缓冲区213的温度分布；测温部件222还可以位于生长腔体210外对应于包层生长区212的区域(图中未示出)，用于测量包层生长区212的温度分布。
在一些实施例中，测温部件222可以包括至少一个测温单元。至少一个测温单元可以包括但不限于热电偶、红外测温仪等。在一些实施例中，多个测温单元可以以生长腔体210底部中心为圆心排列成环形，以测量溶解区211的径向温度分布(例如，径向温差、径向温度梯度)。在一些实施例中，多个测温单元可以沿生长腔体210的中心轴线平行地排列在生长腔体210外壁上，以测量至少三个温度区间的轴向温度分布(例如，轴向温度梯度)。在一些实施例中，多个测温单元还可以排列成正方形、长方形等其他形状。
在一些实施例中，温控组件220可以包括温度控制部件(图中未示出)。在一些实施例中，温度控制部件可以用于基于温度情况，实时调节至少三个温度区间的温度分布或至少三个温度区间的温度梯度。关于基于温度情况实时调节至少三个温度区间的温度分布或至少三个温度区间的温度梯度的相关描述可以参见本说明书其他部分(例如，图1及其描述)，在此不再赘述。
在一些实施例中，温度控制部件可以包括至少三个温度控制单元。在一些实施例中，至少三个温度控制单元中的每个温度控制单元可以与至少三个加热单元中的每个加热单元连接，以单独控制每个加热单元的至少一个参数(例如，电流、加热功率)，以使温度分布和/或温度梯度满足YAG单晶包层的生长。
在一些实施例中，温度控制部件还可以基于生长腔体内的温度情况，维持生长腔体内至少三个温度区间的温度梯度稳定，以使生长得到的YAG单晶包层均匀，提高其质量。
在一些实施例中，制备装置200还可以包括监测组件(图中未示出)，用于在生长YAG单晶包层过程中，监测YAG单晶包层的生长情况。关于生长情况的相关描述可以参见本说明书其他部分(例如，图1及其描述)，在此不再赘述。
在一些实施例中，监测组件可以包括但不限于图像采集装置、厚度传感器、距离传感器等。在一些实施例中，监测组件可以安装在生长腔体210内部任意位置。
在一些实施例中，制备装置200还可以包括控制组件(图中未示出)，用于基于生长情况，实时调节至少三个温度区间的温度分布、至少三个温度区间的温度梯度或夹持组件的转速。关于基于生长情况实时调节至少三个温度区间的温度分布、至少三个温度区间的温度梯度或夹持组件的转速的相关描述可以参见本说明书其他部分(例如，图1及其描述)，在此不再赘述。
在一些实施例中，控制组件与温度控制组件可以是两个彼此独立的控制组件，也可以集成为一体。在一些实施例中，温控部件还可以将监测的温度情况发送至控制组件。在一些实施例中，监测组件可以将监测的生长情况发送至温度控制组件。在一些实施例中，控制组件与温度控制组件可以协同控制，以调节至少三个温度区间的温度分布和/或至少三个温度区间的温度梯度，使其满足YAG单晶包层的生长。
在一些实施例中，制备装置200还可以包括显示组件(图中未示出)，用于显示测温部件测得的温度情况、监测部件测得的生长情况等。
在一些实施例中，夹持组件230可以用于夹持掺杂YAG单晶光纤300。在一些实施例中，夹持组件230可以上下运动，以将掺杂YAG单晶光纤300浸没于包层生长区212或提拉出生长腔体210。在一些实施例中，夹持组件230可以旋转，以生长高质量(例如，包层均匀)的YAG单晶包层。
在一些实施例中，夹持组件230可以包括夹紧部件231和提拉部件232。在一些实施例中，夹紧部件231的一端可以通过粘接剂粘接或卡接以夹持掺杂YAG单晶光纤300。在一些实施例中，夹紧部件231的另一端可以与提拉部件232连接(卡接或螺纹连接)。在一些实施例中，夹紧部件231的材质可以包括但不限于金属(例如，铱、金)、氧化铝、氧化锆、氧化硅、刚化铝、碳化物、氮化物、硅化物、陶瓷、石墨等耐高温材料。
在一些实施例中，提拉部件232可以包括一体成型或相连接的第一提拉部件2321和第二提拉部件2322。在一些实施例中，第一提拉部件2321与第二提拉部件2322可以卡接、粘接或螺纹连接。在一些实施例中，提拉部件232的材质可以包括但不限于金属(例如，铱、金)、氧化铝、氧化锆、氧化硅、刚化铝、碳化物、氮化物、硅化物、陶瓷、石墨等耐高温材料。在一些实施例中，第一提拉部件2321与第二提拉部件2322的材质可以相同，也可以不同。
在一些实施例中，制备装置200还可以包括运动组件(图中未示出)。运动组件可以与夹持组件230传动连接，以带动夹持组件230上下运动和/或旋转。
在一些实施例中，制备装置200还可以包括至少一个速率控制组件240。在一些实施例中，至少一个速率控制组件240可以安装于生长腔体210内部熔体液面以下的任意高度。
在一些实施例中，至少一个速率控制组件240(或其中的一个)可以作为包层生长区212和溶解区211的分界面。如图2所示，至少一个速率控制组件240以下的区域为溶解区211，至少一个速率控制组件240以上的熔体区域为包层生长区212。
在一些实施例中，至少一个速率控制组件240的形状可以与生长腔体210的横截面相匹配。在一些实施例中，至少一个速率控制组件240与生长腔体210的材质可以相同或不同。
在一些实施例中，至少一个速率控制组件240可以与生长腔体210可拆卸连接。例如，生长腔体110内部可以设有至少一个第一连接件，至少一个速率控制组件240的每一个速率控制组件上可以设有至少一个第二连接件，至少一个第一连接件与至少一个第二连接件可以可拆卸连接，以使至少一个速率控制组件240可以固定在生长腔体210内部和/或至少一个速率控制组件240可以从生长腔体210内部拆卸。关于至少一个速率控制部件240的相关描述可以参见本说明书其他部分(例如，图3及其相关描述)，在此不再赘述。
在一些实施例中，制备装置200还可以包括保护组件250。保护组件250可以设置在生长腔体210与加热部件221之间，防止生长腔体210内的高温熔体通过生长腔体壁腐蚀加热部件221。在一些实施例中，保护组件250的形状可以与生长腔体210相匹配。例如，保护组件250可以包括但不限于圆柱形、长方体、立方体等。在一些实施例中，保护组件250的材质可以包括但不限于石英、石墨、陶瓷、氧化铝等耐高温材质。
在一些实施例中，制备装置200还可以包括支撑组件260。在一些实施例中，支撑组件260可以设置在生长腔体210下部，用于支撑固定生长腔体210。在一些实施例中，支撑组件260的材质可以包括但不限于石英、石墨、陶瓷、氧化铝等耐高温材质。
在一些实施例中，制备装置还可以包括保温层270，用于对生长腔体210进行保温，以使至少三个温度区间的温度分布维持稳定。
在一些实施例中，保温层270的材质可以包括但不限于石墨毡、氧化锆毡、保温砖等保温材料。在一些实施例中，保温层270可以包括第一保温层271和第二保温层272。在一些实施例中，第一保温层271可以围绕设置在加热组件221的外周。在一些实施例中，第二保温层272可以设置在生长腔体210上表面。在一些实施例中，第二保温层272上可以设置有用于夹持组件230穿过的通孔。
在一些实施例中，制备装置还可以包括外腔体280，外腔体280可以设置在保温层270外侧。在一些实施例中，外腔体280可以包括腔主体和外腔体盖。在一些实施例中，外腔体盖上可以设有用于夹持组件230穿过的通孔。在一些实施例中，外腔体280可以包括但不限于不锈钢、石墨、陶瓷等。
在一些实施例中，制备装置200还可以包括补充加热组件290，以避免在将生长YAG单晶包层后的掺杂YAG单晶光纤从生长腔体210拉出时因温度骤冷而开裂。在一些实施例中，补充加热组件290可以设置在外腔体280内第二保温层272上方。在一些实施例中，补充加热组件290可以围绕设置在夹持组件230外周。在一些实施例中，补充加热组件290可以包括但不限于电阻加热设备、电磁感应加热设备等。在一些实施例中，补充加热组件290与加热部件221可以相同或不同。
在一些实施例中，为了避免补充加热组件290散热过快，保温层270还可以包括第三保温层273。在一些实施例中，第三保温层273可以设置在外腔体280内补充加热组件290的外周和/或上方。在一些实施例中，保温层270还可以包括第四保温层274，第四保温层274可以设置在外腔体280外周。在一些实施例中，第三保温层273和第四保温层274上可以设有用于夹持组件230穿过的通孔。
在一些实施例中，制备装置200还可以包括设置于外腔体280上的观察件2910。在一些实施例中，生长腔体210、保护组件250、第二保温层272、第三保温层273和外腔体280上可以设有用于观察件2910观察的通孔。通过观察件2910可以观察生长腔体210内部YAG单晶包层的生长情况。在一些实施例中，观察件2910可以包括透明观察盖。观察盖的材质可以包括耐高温的透明材质(例如，光学帕姆板)。
需要注意的是，上述YAG单晶包层制备装置200的描述，仅为描述方便，并不能把本申请限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解该系统的原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对各个组件进行任意组合，或者构成子系统与其他组件连接。例如，温控组件220可以包括至少一个处理部件，用于根据生长腔体内的温度情况生成温度分布图。诸如此类的变形，均在本申请的保护范围之内。
图3是根据一些实施例所示的示例性的速率控制组件的示意图。
以一个速率控制组件为例，如图3所示，速率控制组件240可以包括至少一个流通通道241，通过至少一个流通通道241可以实现生长腔体210内熔体的流动速率控制。在一些实施例中，至少一个流通通道241的形状可以包括圆形、菱形、三角形、正多边形等任意规则或不规则形状。在一些实施例中，至少一个流通通道241可以均匀排布或非均匀排布。如图3所示，至少一个流通通道241可以以至少一个速率控制组件240的中心为圆心环形排布。在一些实施例中，至少一个流通通道241还可以排布成圆形、三角形、四边形等。
至少一个流通通道的开口面积总和占速率控制部件表面面积的比值的大小会影响熔体的流动速率，进而影响YAG单晶包层的生长速率和质量。例如，至少一个流通通道的开口面积总和占速率控制部件表面面积的比值太大，熔体在包层生长区212和溶解区211的流动速率太大，导致YAG单晶包层生长效率较慢。又例如，至少一个流通通道的开口面积总和占速率控制部件表面面积的比值太小，熔体在包层生长区212和溶解区211的流动速率太小，会导致YAG原料熔体的供给不足，不仅导致YAG单晶包层生长速率较慢，还会导致生长的YAG单晶包层的厚度不均匀，影响其质量。因此，至少一个流通通道的开口面积总和占速率控制部件表面面积的比值需要满足预设条件。
在一些实施例中，至少一个流通通道的开口面积总和可以占速率控制部件表面面积的20％～50％。在一些实施例中，至少一个流通通道的开口面积总和可以占速率控制部件表面面积的25％～45％。在一些实施例中，至少一个流通通道的开口面积总和可以占速率控制部件表面面积的30％～40％。在一些实施例中，至少一个流通通道的开口面积总和可以占速率控制部件表面面积的34％～36％。
实施例1
按照化学计量比称取Y2O3粉体和Al2O3粉体，混合均匀后放入坩埚内。将坩埚置于马弗炉内进行煅烧，煅烧温度为1300℃～1500℃，煅烧时间为8h～10h，制得YAG原料。YAG原料的XRD测试结果如图4所示。通过将图4中XRD测试结果与YAG的X射线衍射标准图谱进行比对可知，测试结果与YAG的X射线标准衍射峰完全匹配，表明所制备的YAG原料不含杂质，纯度高。
将YAG原料与助溶剂MoO3以1:1～1:1.5的质量比混合后，装入生长腔体内。启动加热部件加热升温，使生长腔体内形成三个温度区间。例如，如图5所示，纵坐标表示距离生长腔体底部的距离，横坐标表示该距离处的温度。A表示生长腔体底部所在的水平面，B表示速率控制组件(其中至少一个流通通道的开口面积总和占速率控制部件表面面积的30％-50％)所在的水平面，C表示YAG原料溶解于助溶剂后形成的熔体上表面所在的水平面，D表示生长腔体上表面所在的水平面。相应地，三个温度区间分别为溶解区AB、包层生长区BC和缓冲区CD。溶解区AB对应的第一轴向温度梯度可以为10-20℃/cm，包层生长区BC对应的第二轴向温度梯度可以为2-8℃/cm，缓冲区CD对应的第三轴向温度梯度可以为4-10℃/cm。
利用夹持组件夹持Yb:YAG单晶光纤，将其垂直放入生长腔体内，并缓慢将其下降至熔体上方，直至Yb:YAG单晶光纤底端距离熔体上表面的距离在1cm～2cm内，维持该高度并旋转2-3小时，旋转速率为80rpm～150rpm。通过温度控制部件调节加热部件的加热参数(例如，降低加热部件的加热功率)，使包层生长区的温度降低至YAG原料的饱和温度。然后将Yb:YAG单晶光纤完全浸没于包层生长区。
通过温度控制部件调节加热部件的加热参数，使包层生长区的温度继续缓慢减低，包层生长区的降温速率为1℃/min～5℃/min。在继续降温的过程中，包层生长区的YAG原料熔体逐渐处于过饱和状态。在包层生长区的温度由YAG原料的饱和温度逐渐降低的过程中，在轴向温度梯度和径向温度梯度的共同作用下，在Yb:YAG单晶光纤表面生长YAG单晶包层。
在YAG单晶包层生长过程中，以80rpm～180rpm的旋转速率顺时针旋转Yb:YAG单晶光纤。生长100分钟后，将生长YAG单晶包层后的掺杂YAG单晶光纤以3000～4000mm/min的速率拉出包层生长区，提拉过程中保持其以80rpm～180rpm的旋转速率匀速旋转。再将其以500～1000mm/min的速率拉出生长腔体。
通过本实施例，在Yb:YAG单晶光纤表面制得厚度为0.2mm的YAG单晶包层，无开裂现象。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例采用MoO3和Li2MoO4作为助溶剂。MoO3与Li2MoO4的质量比为1:1～1:3。溶解区AB对应的第一轴向温度梯度为10-25℃/cm，包层生长区BC对应的第二轴向温度梯度为5-10℃/cm，缓冲区CD对应的第三轴向温度梯度为10-20℃/cm。包层生长区的降温速率为5℃/min～15℃/min。YAG单晶包层的生长时间为120min。
通过本实施例，在Yb:YAG单晶光纤表面制得厚度为0.4mm的YAG单晶包层，无开裂现象。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于：在本实施例中控制溶解区AB的第一轴向温度梯度为10-25℃/cm，包层生长区BC的第二轴向温度梯度为1-6℃/cm，缓冲区CD的第三轴向温度梯度为3-10℃/cm。YAG单晶包层的生长时间为150min。
通过本实施例，在Yb:YAG单晶光纤表面制得厚度为0.6mm的YAG单晶包层，无开裂现象。
本申请实施例可能带来的有益效果包括但不限于：(1)温控组件使生长腔体内部形成从下至上依次相邻的溶解区、包层生长区和缓冲区，溶解区、包层生长区和缓冲区分别对应第一轴向温度梯度、第二轴向温度梯度和第三轴向温度梯度，第一轴向温度梯度＞第三轴向温度梯度＞第二轴向温度梯度。不仅可以提高YAG单晶光纤的制备效率，还可以生长得到厚度均匀、无开裂的YAG单晶包层。(2)在晶体生长过程中，通过监测到的生长腔体内的温度情况，实时调节至少三个温度区间的温度分布或温度梯度，以及通过监测到的YAG单晶包层的生长情况，实时调节至少三个温度区间的温度分布、温度梯度或夹持掺杂YAG单晶光纤的夹持组件的转速，可以实现YAG单晶包层生长过程中的自动实时调节。(3)YAG单晶包层生长装置可以包括至少一个速率控制组件，至少一个速率控制组件可以包括至少一个流通通道，通过至少一个流通通道可以实现生长腔体内熔体的流动速率控制，以进一步控制YAG单晶包层的生长质量。
需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。
同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本说明书一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本说明书中的)也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。
最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。

Claims (5)

1.一种方法，用于制备YAG单晶包层，其特征在于，所述方法包括：
将YAG原料和助溶剂置于生长腔体内；
通过温控组件的加热部件加热所述生长腔体，使所述生长腔体内部形成至少三个温度区间，所述至少三个温度区间至少包括从下至上依次相邻的溶解区、包层生长区和缓冲区，其中，
所述溶解区、所述包层生长区和所述缓冲区分别对应第一轴向温度梯度、第二轴向温度梯度和第三轴向温度梯度；
所述第一轴向温度梯度＞所述第三轴向温度梯度＞所述第二轴向温度梯度；
将掺杂YAG单晶光纤置于所述缓冲区，使所述掺杂YAG单晶光纤的底端与所述包层生长区上表面的距离在预设范围内；
旋转所述掺杂YAG单晶光纤并维持预设时间；
将掺杂YAG单晶光纤浸没于所述包层生长区；以及
基于所述YAG原料和所述掺杂YAG单晶光纤，在所述掺杂YAG单晶光纤表面生长所述YAG单晶包层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述助溶剂包括MoO3。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过所述温控组件的测温部件监测所述生长腔体内的温度情况；以及
基于所述温度情况，实时调节所述至少三个温度区间的温度分布或温度梯度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在生长所述YAG单晶包层过程中，通过监测组件监测所述YAG单晶包层的生长情况；以及
基于所述生长情况，实时调节所述至少三个温度区间的温度分布、所述至少三个温度区间的温度梯度或夹持所述掺杂YAG单晶光纤的夹持组件的转速。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
分别以第一速率和第二速率，将生长所述YAG单晶包层后的掺杂YAG单晶光纤依次拉出所述包层生长区和所述缓冲区，其中，所述第一速率大于所述第二速率。
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