[发明专利]一种光纤预制棒的掺杂装置及掺杂方法

权利要求书

1.一种光纤预制棒的掺杂装置，包括加热系统、传输系统和改进的化学气相沉积系统，其特征在于：

所述加热系统包括多个加热单元，所述加热单元包括加热蒸发罐、设置于加热蒸发罐下部的用于通入运载气体的进气导管、设置于加热蒸发罐上部的出气导管；

所述传输系统包括加热保温传输管和加热保温板，用以通入高纯氧气的氧气管和所述出气导管分别接入设有相应接口的加热保温传输管中；所述加热保温传输管的输出端与改进的化学气相沉积系统的旋转部分连通，所述加热保温板靠近连通位置固定设置于改进的化学气相沉积系统旋转部分的内壁；

各个加热蒸发罐内装有不同的有机金属螯合物；其中，至少有一个加热蒸发罐内的有机金属螯合物作为掺杂剂，其螯合环中间连接所要掺杂的稀土元素，其有机物部分为碳氢基团。

2.根据权利要求1所述的光纤预制棒的掺杂装置，其特征在于：所述加热蒸发罐有2-6个，加热蒸发罐包括由内到外依次嵌套的盛料部分、加热部分和保护部分，所述有机金属螯合物装于盛料部分内。

3.根据权利要求1或2所述的光纤预制棒的掺杂装置，其特征在于：

作为掺杂剂的有机金属螯合物，其螯合环中间所连接的金属元素选自原子序数在57～71的稀土金属元素中的任一种，其有机物部分为碳氢基团；

作为共掺剂的有机金属螯合物，其螯合环中间所连接的金属元素选自原子序数在57～71的稀土金属元素以及Al、Ba、Zn、Ca、Bi中的任一种，其有机物部分为碳氢基团。

4.根据权利要求3所述的光纤预制棒的掺杂装置，其特征在于：所述运载气体为氦气；所述进气导管开口于略高于盛料部位的位置，所述盛料部分的顶端呈圆锥状平面。

5.根据权利要求3所述的光纤预制棒的掺杂装置，其特征在于：对于每一路进气导管均设置有用以调节运载气体流量的流量控制器。

6.根据权利要求3所述的光纤预制棒的掺杂装置，其特征在于：所述加热保温传输管包括由内到外依次嵌套的包裹固定层、加热保温层、护套保护层，其中，包裹固定层由金属材料制成，加热保温层采用包裹有加热电阻丝的保温材料，护套保护层由绝缘橡胶制成。

7.根据权利要求6所述的光纤预制棒的掺杂装置，其特征在于：所述氧气管和出气导管均轴向伸入加热保温传输管中，其中氧气管处于包裹固定层内部腔室的中心位置，出气导管环绕在氧气管周围均匀分布，各个出气导管之间以及出气导管与氧气管之间的间隙用导热保温材料填充。

8.根据权利要求7所述的光纤预制棒的掺杂装置，其特征在于：所述加热蒸发罐与加热保温传输管均为圆柱状结构，加热蒸发罐出口处与加热保温传输管接口处之间的出气导管上包裹有加热保温层和护套保护层。

9.采用如权利要求1所述的光纤预制棒的掺杂装置实现掺杂方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）将抛光干燥气体通入改进的化学气相沉积系统的石英沉积管中，对石英沉积管进行抛光和干燥；

2）抛光干燥完毕后，将基体沉积气体通入改进的化学气相沉积系统的石英沉积管中，通过沉积作用形成光纤预制棒的包层部分；

3）待完成包层沉积后，暂停改进的化学气相沉积系统；

4）开启加热系统和传输系统，将预先称量好的有机金属螯合物装入相应的加热蒸发罐中，调节加热蒸发罐的温度，使加热蒸发罐中产生有机金属螯合物蒸汽，做好加热蒸发罐的密封工作后连接好对应的出气导管，待所有的有机金属螯合物蒸汽流稳定后，重新开启改进的化学气相沉积系统；

5）经进气导管向加热蒸发罐中通入运载气体，同时调节运载气体的流量、加热保温传输管的温度、加热保温板的温度；有机金属螯合物蒸汽随运载气体经加热保温传输管进入石英沉积管中；

6）将高纯氧气通入石英沉积管中，使得所有有机金属螯合物蒸汽以及基体沉积气体在石英沉积管中发生反应，反应生成物沉积在光纤预制棒包层上形成光纤预制棒纤芯部分；

7）关闭加热系统和传输系统，其他的气态反应生成物以及通入的未反应的气体作为尾气排出石英沉积管；

8）待光纤预制棒纤芯部分沉积完毕后，将光纤预制棒熔缩为实心预制棒。