CN115557690B - 一种成型组件及采用其制备有源光纤预制棒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种成型组件及采用其制备有源光纤预制棒的方法，该成型组件包括成型管，成型管包括同轴布置的衬管和两根延长管，衬管和每根延长管的内腔均为贯通孔，衬管的内壁用于沉积疏松体，衬管的每一端分别密封连接一根延长管；延长管的端面与衬管的端面抵靠在一起，延长管的端面遮挡衬管的内腔，以便于衬管在水平状态时储存由溶液输入装置加入衬管内的稀土溶液以及防止稀土溶液流出衬管。该方法包括以下步骤：1)沉积；2)旋转；3)泵液；4)玻璃化；5)多次沉积构成芯层；6)烧实。本发明可避免在旋转夹头上拆卸下衬管来灌入稀土溶液，可达到多次反复形成疏松体和多次掺杂的目的，通过分层多次掺杂实现高浓度、高均匀性的掺杂。
Description
技术领域
本发明属于光纤制备装置领域，更具体地，涉及一种成型组件及采用其制备有源光纤预制棒的方法。
背景技术
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。其中，MCVD工艺结合液相法作为一种制备掺杂光纤的有效手段，在工业及研究上长期应用。
传统MCVD工艺结合液相法需要从车床上拆卸衬管后再向衬管内灌入稀土离子溶液。拆卸过程中需要使用氢氧焰拉断衬管和焊接衬管，这个过程不仅会缩短衬管，而且工艺繁琐、制备流程中还容易引入新的杂质。通常在制备多趟疏松层后缩实，其芯层的局部放大图里可以明显看到分布着大大小小的一些亮点，将芯棒套棒拉丝后测得光纤背景损耗大。可以发现，这种工艺流程对光纤预制棒的成品率是一个巨大的挑战，而且沉积的趟数越多，风险就越高。
除此之外，传统的液相法掺杂的过程中，由于衬管与延长管相通并且管径相同，在反应过程中不能直接将稀土溶液注入衬管，只能拆卸延长管后将衬管拿出，然后将底部拉锥并灌入掺杂溶液，最后立起衬管并旋转进行掺杂，这种方式只适合一次掺杂。随后有学者在研究中提出在衬管上烧制塌缩，以此实现免拆卸的注入稀土溶液，但是这不仅无法保证塌缩的烧缩程度，还存在工艺上的不规范，并且衬管两端有部分不能进行使用，还是缩短了衬管的有效部分长度。这种通过高温使衬管两端的管子塌缩实现缩颈的方法，虽然可以在衬管内存储稀土溶液进行掺杂，但是难以控制缩颈的范围及尺寸，在实施过程中每次由于操作人员的不同，制备出来的形状也是各不相同。同时，颈部也会限制气体流速，改变气流的走向，并且还会影响气体平稳流动，从而影响疏松层的成型效率和效果，为此急需一种新的液相制备方法来解决当下的难点，实现气流平稳，流速恒定，疏松层沉积效率高的目的。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种成型组件及采用其制备有源光纤预制棒的方法，通过对成型管的设计进行更改，从而避免在旋转夹头上拆卸下衬管来灌入稀土溶液，可达到多次反复形成疏松体和多次掺杂的目的，避免了常规技术中污染造成的损耗，通过分层多次掺杂实现高浓度、高均匀性的掺杂。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种成型组件，用于制备有源光纤预制棒，其特征在于，包括成型管，所述成型管包括同轴布置的衬管和两根延长管，其中：
所述衬管和每根所述延长管的内腔均为贯通孔，所述衬管的内壁用于沉积疏松体，所述衬管的每一端分别密封连接一根所述延长管，所述衬管的内腔与各所述延长管的内腔分别连通；
各所述延长管的端面分别与所述衬管的端面抵靠在一起，并且各所述延长管的端面分别遮挡所述衬管的内腔，以便于所述衬管在水平状态时储存由溶液输入装置加入衬管内的稀土溶液以及阻挡稀土溶液流出衬管，从而让稀土溶液浸泡衬管内壁上的疏松体。
优选地，每根所述延长管的内壁均具有用于容纳稀土溶液的环形沟槽，以防止成型管旋转而导致衬管内的稀土溶液溅出或流出延长管。
优选地，两根延长管分别为第一延长管和第二延长管，所述衬管的内径为D，所述第一延长管包括沿着靠近衬管的方向依次连接在一起的第一圆筒段、第二圆筒段、第三圆筒段和第四圆筒段，所述第四圆筒段与所述衬管抵接，所述第一圆筒段、第二圆筒段、第三圆筒段和第四圆筒段的内径分别为D1、D2、D3和D4，并且D＞D4；
其中，D3＞D2，D3＞D4，从而使第一延长管的内壁在第三圆筒段处形成用于容纳稀土溶液的第一环形沟槽，以防止成型管在水平状态旋转时导致衬管内的稀土溶液溅出或流出延长管。
优选地，所述第二延长管包括沿着远离衬管的方向依次连接在一起的第五圆筒段、第六圆筒段和第七圆筒段，所述第五圆筒段与所述衬管抵接，所述第五圆筒段、第六圆筒段、第七圆筒段的内径分别为D5、D6和D7，D＞D7；
其中，D6＞D5，D6＞D7，从而使第二延长管的内壁在第六圆筒段处形成用于容纳稀土溶液的第二环形沟槽，以防止成型管在水平状态旋转时导致衬管内的稀土溶液溅出或流出延长管。
优选地，D1＞D3＞D4，D2＝D4且D5≤D4，D5＝D7且以保证成型管内从第二延长管流向第一延长管的气流的稳定性。
优选地，当30mm＞D＞20mm，30mm＞D3＞22.5mm，24mm＞D4＞18mm，D1＞24mm，24mm＞D5，26.7mm＞D6。
优选地，还包括用于带动所述溶液输入装置沿着衬管的轴向作往复移动的进给装置。
按照本发明的另一个方面，还提供了采用所述的一种成型组件制备有源光纤预制棒的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)沉积：通过化学气相沉积工艺，在水平布置的所述衬管内沉积一层疏松体；
2)旋转：暂停化学气相沉积，让成型管绕水平线旋转并向成型管内通入保护气体；
3)泵液：输液泵和毛细管沿着成型管的轴向往复移动时，输液泵将毛细管内的稀土溶液泵送至衬管内的疏松体上，以让稀土溶液进入疏松体的孔隙内，随后加热衬管对疏松体进行烘干，以便稀土离子附着在疏松体上；
4)玻璃化：将掺杂好稀土离子的疏松体进行玻璃化形成一层玻璃体；
5)多次沉积构成芯层：重复执行步骤1)～步骤4)，直至沉积的多层玻璃体构成的空心的芯层达到设定内径；
6)烧实：所述衬管和芯层一起烧实熔缩成实心的所述有源光纤预制棒。
优选地，步骤2)中，所述稀土溶液的浓度为0.1mol/L-1mol/L，采用毛细管注入稀土溶液的添加速率为20mL/min-100mL/min，成型管的旋转速度为20r/min～50r/min。
优选地，步骤1)中，沉积的一层疏松体的厚度为0.1mm～0.2mm，所述衬管中的沉积疏松体时煅烧温度优选为1400℃-1600℃，沉积过程的火焰宽度优选为100mm-150mm，沉积过程火焰的移动速度优选为150mm/min-300mm/min；
步骤2)中，所述保护气体的流量优选为800sccm-1400sccm；
步骤6)中，所述芯层烧实熔缩后直径优选为1mm～3.6mm。
优选地，步骤2)中，所述稀土溶液的浓度为0.1mol/L-1mol/L，采用毛细管注入稀土溶液的添加速率为20mL/min-100mL/min，成型管的旋转速度为20r/min～50r/min。
优选地，步骤6)中，在烧实时采用抽风装置抽取芯层的内腔的气体。
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：
1)本发明的成型装置，针对延长管进行了重新设计，从设计结构上与传统延长管进行区别，极大程度的利用了衬管，保证了生产制备过程中的规范及可靠性，并且由于衬管被延长管的端面遮挡，可以使输入衬管内的稀土溶液留在衬管内被疏松体吸附，很大的提升稀土溶液的注入速度而不必担心稀土溶液的流出。
2)本发明的成型装置，采用了一种新型配套使用的延长管，其通过延长管连接在衬管上后也可遮挡衬管的一部分内腔，从而有助于解决衬管添加溶液后的溢出问题，并且在延长管的内壁上设置了环形沟槽用来储存成型管旋转过程中散落的稀土溶液，防止稀土溶液被甩出。
3)本发明没有像传统溶液法掺杂那样采用衬管竖直浸泡的方式，而是用毛细管注入稀土溶液浸泡疏松体，相对于以往的竖直浸泡的方式，可以避免从旋转夹头上拆卸延长管并取出衬管这一过程中的污染，还简化了工艺。
4)本发明针对传统溶液法掺杂无法制备大芯径的有源光纤预制棒的问题，分多次分别沉积多层疏松体，并且多次使用毛细管注入稀土溶液来进行反复掺杂，通过对沉积趟数的控制可以制备大芯径的有源光纤预制棒，可以提高有源光纤预制棒的芯径。
5)本发明采用水平放置衬管的方式进行稀土溶液的分散，不仅节约了生产成本，还有效的提高了掺杂的均匀性，这种水平放置的方式，稀土溶液可以均匀的覆盖疏松体，可以保证有源光纤预制棒掺杂的均匀度。
6)本发明采用一种相对较低的温度烧结形成疏松体的方式，并且分多次烧结形成多层疏松体，这使得疏松体的空间结构相对更为松散，不仅可以使其为掺杂粒子提供更多的附着点，还更有利于其分散，这使得其在高温塌缩时掺杂离子的团簇或微晶问题得到有效控制。
附图说明
图1为本发明中成型管的立体图；
图2a为本发明中第一延长管的立体图；
图2b为本发明中第一延长管的内壁尺寸示意图；
图3为本发明中衬管的示意图；
图4a为本发明中第二延长管的立体图；
图4b为第二延长管的内壁尺寸示意图；
图5a为本发明制备疏松体的示意图；
图5b为本发明掺杂稀土溶液的示意图；
图5c为本发明制备实心的有源光纤预制棒的示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
1-第一圆筒段，2-第二圆筒段，3-第三圆筒段，4-第四圆筒段，5-第五圆筒段，6-第六圆筒段，7-第七圆筒段；8-衬管；9-衬管的内壁；10-疏松体；11-毛细管；12-有源光纤预制棒。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
参照各附图，一种成型组件，用于制备有源光纤预制棒12，包括成型管，所述成型管包括同轴布置的衬管8和两根延长管，其中：
两根延长管分别为第一延长管和第二延长管，所述第一延长管、衬管8和第二延长管的材质为纯石英材料。第一延长管的各段的横截面的壁厚相等，第二延长管的各段的横截面的壁厚相等，整个衬管8的任意一处的横截面的壁厚相等。
所述衬管8的内腔为贯通孔，每根所述延长管的内腔也均为贯通孔，所述衬管8的每一端分别密封连接一根所述延长管，衬管8和延长管的端面优选通过熔接的方式实现密封连接。所述衬管8的内腔与各所述延长管的内腔分别连通。所述衬管8的内壁9用于沉积疏松体10，可通过化学气相沉积工艺来沉积疏松体10，优选采用MCVD工艺。
所述衬管8的内壁面为圆柱面，每根所述延长管的内壁均具有用于容纳稀土溶液的环形沟槽，以防止成型管旋转而导致衬管8内的稀土溶液溅出或流出延长管，并且对于每根所述延长管而言，其内壁在除环形沟槽以外的部位的内径相等，以便于气体在衬管和延长管内平稳流动。第一延长管和第二延长管内的环形沟槽分别为第一环形沟槽和第二环形沟槽。
进一步，两根延长管分别为第一延长管和第二延长管，所述衬管的内径为D，所述第一延长管包括沿着靠近衬管的方向依次连接在一起的第一圆筒段1、第二圆筒段2、第三圆筒段3和第四圆筒段4，所述第四圆筒段4与所述衬管8抵接，所述第一圆筒段1、第二圆筒段2、第三圆筒段3和第四圆筒段4的内径分别为D1、D2、D3和D4，并且D3＞D2，D3＞D4，从而第一延长管的内壁在第三圆筒段3处形成用于容纳稀土溶液的第一环形沟槽，以防止成型管在水平状态旋转时导致衬管内的稀土溶液溅出或流出延长管，由于要遮挡衬管，因此D＞D4。
进一步，所述第二延长管包括沿着远离衬管的方向依次连接在一起的第五圆筒段5、第六圆筒段6和第七圆筒段7，所述第五圆筒段5与所述衬管8抵接，所述第五圆筒段5、第六圆筒段6、第七圆筒段7的内径分别为D5、D6和D7，并且D6＞D5，D6＞D7，从而使第二延长管的内壁在第六圆筒段6处形成用于容纳稀土溶液的第二环形沟槽，以防止成型管在水平状态旋转时导致衬管内的稀土溶液溅出或流出延长管，由于要遮挡衬管8，因此D＞D5。
第三圆筒段3和第六圆筒段6均为凸肩结构，便于在其上制备出环形沟槽及提升环形沟槽的槽深，有助于防止稀土溶液流出延长管。
由于两种延长管都有多段，生产加工时可以采用不同规格的石英管进行熔接，但不仅限于此种方法，也可采用模具定制。
两种延长管与衬管的熔接连接方式如下：第四圆筒段4、第五圆筒段5的端面分别与所述衬管8的两端进行熔接，熔接过程需要保证延长管与衬管的同心度小于0.5mm，并且各所述延长管的端面需要能够分别遮挡所述衬管8的内腔，以便于所述衬管8在水平状态时储存由溶液输入装置加入衬管8内的稀土溶液以及防止稀土溶液流出衬管8，从而让稀土溶液浸泡衬管8内壁上的疏松体。由于有延长管的内腔为贯通孔，因此延长管的管壁是遮挡衬管8内腔的一部分，并不是全部遮挡衬管8的内腔。衬管8内的稀土溶液可以被延长管的管壁阻挡而不能自由流出衬管8。延长管的与衬管8抵靠的端面可通过尺寸设计来部分遮挡(由于延长管与衬管8的内腔相通，因此只能部分遮挡，不能完全遮挡)所述衬管8的内腔。
上述成型管的各段的内径与气体流量满足以下公式：
Q---流量，m3/s；
P---各段两端压力差，Pa；
v---流速，m/s；
r---成型管的衬管8、第一圆筒段1～第七圆筒段7的内径的一半，m；并且，在衬管8处r＝D/2；在第一延长管的第一圆筒段1、第二圆筒段2、第三圆筒段3、第四圆筒段4处，r可分别取D1/2、D2/2、D3/2和D4/2；在第二延长管的第五圆筒段5、第六圆筒段6、第七圆筒段7处，r可分别取D5/2、D6/2和D7/2。
通过上述公式(1)可知，当气体流量一定时，半径越大，流速越小.
第三圆筒段3与第四圆筒段4之间需要存在内径差来提供储存溅出的稀土溶液，但是不宜存在太大的差距使得气体流速在第三圆筒段3发现剧烈变化，需要保证衬管8内稀土溶液不从第一延长管流出，另一方面需要保证气体有一个稳定的气体流场，第三圆筒段3与第四圆筒段4之间需要存在内径差来提供储存溅出的稀土溶液，但是不宜存在太大的内径差使得气体流速在第三圆筒段3发现剧烈变化，因此，为了保证第一衬管内通入的气流的稳定性，故而限定了下列关系：D1＞D3＞D4，D2＝D4且
由于气体走向是从第二衬管往第一衬管的方向流动，因而需要保证气体流速整体是由高到低(从第二衬管往第一衬管的方向，成型管的内径有变大，因此是从第二衬管的较高气流速度到第一衬管的较低气流速度)的趋势，从而需要D4≥D5。此外，第五圆筒段5与第六圆筒段6之间也需要存在内径差来提供储存溅出的稀土溶液，但是不宜存在太大的差距使得气体流速在第六圆筒段6发现剧烈变化，为保证成型管内从第二延长管流向第一延长管的气流的稳定性，限定D1＞D3＞D4，D2＝D4且 D5≤D4，D5＝D7且
在衬管8内开始沉积后，从第二延长管开始进气，随后经过衬管8并从第一延长管出气，这个过程保证了气流从高速到低速的整体趋势，虽然中间有两个环形沟槽，但是由于合理设计了各段内径的关系，环形沟槽的内径与环形沟槽两侧的管段的内径变化不大，区域范围小。根据公式(1)可以发现，在流量一定的时候，流速随着半径的增大而减小，但是成型管内部的内径尺寸变化很小，因而其流速变化不大。在此基础下，成型管内部气体流场稳定。
进一步，还包括用于带动所述溶液输入装置沿着衬管8的轴向作往复移动的进给装置，实现溶液输入装置的自动化进给。可通过计算获得进给速度与成型管的旋转速度的函数关系，进给速度与旋转速度相配合，确保稀土溶液在疏松体上的充分、均匀、精确地掺杂。
进一步，30mm＞D＞20mm，30mm＞D3＞22.5mm，24mm＞D4＞18mm，D1＞24mm，24mm＞D5，26.7mm＞D6。首先，由于需要沉积的每层疏松体的厚度比较薄，为0.1mm～0.2mm，再考虑沉积层数，因此衬管8的内径不能太大，如果采用较大内径的衬管8，则使得最后玻璃化形成的空心的芯层的内径比较大，不利于烧实。因此，选择30mm＞D＞20mm，有利于多层沉积多层疏松体后琉璃化，以及快速烧实形成所需尺寸的有源光纤预制棒12，有助于提高烧实效率。此外，在衬管8长度一定时，衬管8内径越小，相同气体流量下具备更快的载气速率。但是衬管8内径过小，又会导致载气速率太快，从而导致气体难以在反应区被捕捉，过大，则载气速率太慢，工作效率低，因而选用30mm＞D＞20mm的衬管8的尺寸。衬管8的尺寸确定后，则根据上文的为保证成型管内从第二延长管流向第一延长管的气流的稳定性而限定的各段的内径尺寸关系，可推算出各段的内径尺寸。
进一步，所述第一圆筒段1、第二圆筒段2、第三圆筒段3和第四圆筒段4的壁厚分别为B1、B2、B3和B4，并且B1＝B2＝B3＝B4，所述衬管8为圆筒结构并且壁厚为B0，第五圆筒段5、第六圆筒段6和第七圆筒段7的壁厚分别为B5、B6和B7并且B5＝B6＝B7，且5mm＞B0＞B1＞B5＞2mm。衬管8壁厚不宜过大，这是因为MCVD制备有源芯棒时的沉积厚度较薄，更合适选用壁厚相对不大的衬管，大壁厚的衬管8还会导致在沉积完的熔缩过程也会变得困难。另一方面，为了保证衬管8与延长管能够结合的比较好，结构更加稳定，不易出现力学缺陷，所以衬管8和延长管的壁厚差距也不宜太大。在确定了各部分的内径的尺寸后，则壁厚也要与内径相适应，壁厚太大会增加整体重量，5mm＞B0＞B1＞B2＞2mm，B0，B1，B2，三者之间的壁厚差距不超过3mm。
进一步，还包括抽风装置，以用于抽衬管8和两个延长管内的气体。
按照本发明的另一个方面，还提供了采用所述的一种成型组件制备有源光纤预制棒的方法，包括以下步骤：
1)沉积：通过化学气相沉积工艺，在水平布置的所述衬管8内沉积一层疏松体10；可采用氧气作为载气将譬如SiCl4、POCl3、GeCl4等原料载带进衬管8，衬管8外部采用火焰加热，优选采用氢氧焰加热，使沉积温度为1400℃～1600℃，沉积时所述衬管8内的原材料气体流量都在100sccm～400sccm范围内，沉积时的火焰宽度为100mm-150mm，沉积时火焰的移动速度为150mm/min-300mm/min。
2)旋转：暂停化学气相沉积，让成型管绕水平线旋转并向成型管内通入保护气体；成型管旋转速度为20r/min～50r/min，所述保护气体的流量为800sccm-1400sccm。
3)泵液：输液泵和毛细管11沿着成型管的轴向往复移动时，输液泵将毛细管11内的稀土溶液输送至衬管8内的疏松体10上，以让稀土溶液进入疏松体10的孔隙内，随后加热衬管8对疏松体10进行烘干，以便稀土离子附着在疏松体10上；稀土离子可以有Yb3+、Al3+等等。保护气体可采用惰性气体或N2，优选N2。毛细管11可经过第一延长管后伸入衬管8掺杂并且第二延长管内通入N2，或者，毛细管11和N2可从同一根延长管进入。
4)玻璃化：将掺杂好稀土离子的疏松体10进行玻璃化形成一层玻璃体；疏松体10进行玻璃化的温度为1900℃～2100℃。
5)多次沉积构成芯层：重复执行步骤1)～步骤4)，直至多层玻璃体形成的空心的芯层满足设定的内径要求。
6)烧实：衬管8和芯层烧实熔缩成有源光纤预制棒12。可在烧实时通过抽气装置来抽取芯层内的气体，烧实时芯层会产生塌缩。最后可通过氢氧焰将有源光纤预制棒12和延长管分离。
进一步，可预先在衬管8内沉积一层内包层，随后在衬管8内表面沉积多层疏松体10，则可以使得有源光纤预制棒12自带内包层，无需后面再通过其它工艺制备内包层。内包层的厚度为4mm～6mm，优选5mm，则最后形成的实心的有源光纤预制棒12具有芯层形成的纤芯、纤芯外的内包层和由衬管8形成的外包层。
进一步，步骤2)中，所述稀土溶液的浓度为0.1mol/L-1mol/L，采用毛细管11注入稀土溶液的添加速率为20mL/min-100mL/min。由于本发明采用了延长管部分遮挡衬管8的内腔，有效防止了稀土溶液的流出，因此添加速率可以比较快。此外，该0.1mol/L-1mol/L浓度的稀土溶液搭配上每层厚度为0.1mm～0.2mm的疏松体10和20mL/min-100mL/min的添加速率，可以让疏松体10充分吸附稀土溶液中的稀土离子。
进一步，获得的实心的有源光纤预制棒12，衬管8烧实熔缩后的部分的外径为12mm～24mm，芯层烧实熔缩后的部分的直径为1mm-3.6mm，从而可实现大芯径(芯层烧实熔缩后的部分的直径)的有源光纤预制棒12的制备。上述两部分的折射率不同。
疏松体10的沉积温度、沉积疏松体10时所述衬管8内的气体流量、在沉积所述疏松体10时火焰燃烧的移动速度、火焰施加在衬管8上的热区长度、衬管8的旋转速度、毛细管11注入稀土掺杂溶液的添加速率、稀土溶液的浓度、玻璃化温度的搭配关系优选如下表所示。
表1各参数的搭配关系表
本发明的水平毛细管11注入掺杂溶液的过程避免了传统溶液法拆卸衬管8进行掺杂的过程，克服了拆卸延长管和衬管8容易引入杂质的缺陷，也避免了烧制凹陷的工艺不规范以及气流速度随凹陷尺寸变化的不可控性。
本发明的稀土溶液的溶剂优选采用乙醇，采用乙醇来溶解稀土离子，乙醇溶剂相对水溶剂溶液可以吸附更多的稀土离子，相对于甲醇溶剂对环境的危害性更小，在一定浸泡时间范围内浸泡吸附的离子量也是递增的，通常在对浸泡疏松体10外加旋转条件下，稀土溶液浸泡30分钟即可达到离子吸附饱和点。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种成型组件，用于制备有源光纤预制棒，其特征在于，包括成型管，所述成型管包括同轴布置的衬管和两根延长管，其中：
所述衬管和每根所述延长管的内腔均为贯通孔，所述衬管的内壁用于沉积疏松体，所述衬管的每一端分别密封连接一根所述延长管，所述衬管的内腔与各所述延长管的内腔分别连通；
各所述延长管的端面分别与所述衬管的端面抵靠在一起，并且各所述延长管的端面分别遮挡所述衬管的内腔，以便于所述衬管在水平状态时储存由溶液输入装置加入衬管内的稀土溶液以及阻挡稀土溶液流出衬管，从而让稀土溶液浸泡衬管内壁上的疏松体；
所述成型组件还包括用于带动所述溶液输入装置沿着衬管的轴向作往复移动的进给装置。
2.根据权利要求1所述的一种成型组件，其特征在于，每根所述延长管的内壁均具有用于容纳稀土溶液的环形沟槽，以防止成型管旋转而导致衬管内的稀土溶液溅出或流出延长管。
3.根据权利要求1所述的一种成型组件，其特征在于，两根延长管分别为第一延长管和第二延长管，所述衬管的内径为D，所述第一延长管包括沿着靠近衬管的方向依次连接在一起的第一圆筒段、第二圆筒段、第三圆筒段和第四圆筒段，所述第四圆筒段与所述衬管抵接，所述第一圆筒段、第二圆筒段、第三圆筒段和第四圆筒段的内径分别为D1、D2、D3和D4，并且D＞D4；
其中，D3＞D2，D3＞D4，从而使第一延长管的内壁在第三圆筒段处形成用于容纳稀土溶液的第一环形沟槽，以防止成型管在水平状态旋转时导致衬管内的稀土溶液溅出或流出延长管。
4.根据权利要求3所述的一种成型组件，其特征在于，所述第二延长管包括沿着远离衬管的方向依次连接在一起的第五圆筒段、第六圆筒段和第七圆筒段，所述第五圆筒段与所述衬管抵接，所述第五圆筒段、第六圆筒段、第七圆筒段的内径分别为D5、D6和D7，D＞D7；
其中，D6＞D5，D6＞D7，从而使第二延长管的内壁在第六圆筒段处形成用于容纳稀土溶液的第二环形沟槽，以防止成型管在水平状态旋转时导致衬管内的稀土溶液溅出或流出延长管。
5.根据权利要求4所述的一种成型组件，其特征在于，D1＞D3＞D4，D2＝D4且D5≤D4，D5＝D7且/>以保证成型管内从第二延长管流向第一延长管的气流的稳定性。
6.根据权利要求5所述的一种成型组件，其特征在于，30mm＞D＞20mm，30mm＞D3＞22.5mm，24mm＞D4＞18mm，D1＞24mm，24mm＞D5，26.7mm＞D6。
7.采用权利要求1～6中任一权利要求所述的一种成型组件制备有源光纤预制棒的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)沉积：通过化学气相沉积工艺，在水平布置的所述衬管内沉积一层疏松体；
2)旋转：暂停化学气相沉积，让成型管绕水平线旋转并向成型管内通入保护气体；
3)泵液：输液泵和毛细管沿着成型管的轴向往复移动时，输液泵将毛细管内的稀土溶液泵送至衬管内的疏松体上，以让稀土溶液进入疏松体的孔隙内，随后加热衬管对疏松体进行烘干，以便稀土离子附着在疏松体上；
4)玻璃化：将掺杂好稀土离子的疏松体进行玻璃化形成一层玻璃体；
5)多次沉积构成芯层：重复执行步骤1)～步骤4)，直至沉积的多层玻璃体构成的空心的芯层达到设定内径；
6)烧实：所述衬管和芯层一起烧实熔缩成实心的所述有源光纤预制棒。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤2)中，所述稀土溶液的浓度为0.1mol/L-1mol/L，采用毛细管注入稀土溶液的添加速率为20mL/min-100mL/min，成型管的旋转速度为20r/min～50r/min。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤1)中，沉积的一层疏松体的厚度为0.1mm～0.2mm，所述衬管中的沉积疏松体时煅烧温度优选为1400℃-1600℃，沉积过程的火焰宽度优选为100mm-150mm，沉积过程火焰的移动速度优选为150mm/min-300mm/min；
步骤2)中，所述保护气体的流量优选为800sccm-1400sccm；
步骤6)中，所述芯层烧实熔缩后直径优选为1mm～3.6mm。
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