[发明专利]一种PCVD法制备有源光纤预制棒的装置和方法

权利要求书

1.一种PCVD法制备有源光纤预制棒的装置，其特征在于，包括PCVD装置和掺杂装置，所述掺杂装置包括气化单元、气相传输单元和气相沉积单元，气相沉积单元包括可旋转地穿设在PCVD装置的PCVD炉内的衬管；

气化单元包括普通沉积原料供给子单元、共掺物原料供给子单元和稀土卤化物原料供给子单元，共掺物原料供给子单元包括设置在衬管外部的高温蒸发罐，稀土卤化物原料供给子单元包括设置于衬管内部的至少一个高温蒸发腔；

气相传输单元包括高温输送管、与第一气源相连的至少一根第一输送管、与普通沉积原料供给子单元相连的第二输送管以及与共掺物原料供给子单元相连的第三输送管，第二输送管和第三输送管均穿过高温输送管后伸入衬管，其中，所述至少一个高温蒸发腔设置在衬管(6)内靠近PCVD炉处，每根第一输送管先后穿过高温输送管和其中一个高温蒸发腔后伸入衬管；

高温蒸发腔由纯石英或陶瓷材料制成且设置在距离PCVD炉10mm至100mm处，高温蒸发腔所在位置的衬管外设置有高温加热炉并且所述高温加热炉的温度控制范围为790～1000℃、温度控制精度为±1℃；

所述高温蒸发腔中盛放稀土卤化物原料，所述高温蒸发罐中盛放共掺物原料，高温蒸发罐包括蒸发料罐和加热器且加热器的温度控制范围为50～400℃。

2.根据权利要求1所述PCVD法制备有源光纤预制棒的装置，其特征在于，所述高温加热炉的腔体为两端开口的圆柱形腔体并且能够包裹高温蒸发腔所在位置的衬管，所述高温加热炉为炉体上部通过控制或手动可打开的半开式加热炉。

3.根据权利要求1所述PCVD法制备有源光纤预制棒的装置，其特征在于，所述高温加热炉(4)的外径为300mm～600mm、长度为300mm～600mm、腔体直径为40mm～70mm，所述衬管的两端分别通过旋转密封与固定结构相连。

4.根据权利要求1所述PCVD法制备有源光纤预制棒的装置，其特征在于，所述高温输送管包括内层的加热层、外层的隔热层和中心的传输腔，所述第一输送管、第二输送管和第三输送管均穿过所述传输腔，其中，所述高温输送管的加热温度为50～400℃且隔热后高温输送管的外表温度在70℃以下。

5.根据权利要求1所述PCVD法制备有源光纤预制棒的装置，其特征在于，所述第一气源为氦气或氯气，所述普通沉积原料供给子单元提供的普通沉积原料包括SiCl₄、GeCl₄、C₂F₆和/或POCl₃以及作为第二气源的氧气或氦气，所述高温蒸发罐通过设置有质量流量控制器的管路与第三气源相连并且所述第三气源为氧气或氦气。

6.一种PCVD法制备有源光纤预制棒的方法，其特征在于，采用权利要求1至5中任一项所述PCVD法制备有源光纤预制棒的装置进行有源光纤预制棒的制备。

7.根据权利要求6所述PCVD法制备有源光纤预制棒的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：组装装置并将预定的普通沉积原料、共掺物原料和稀土卤化物原料分别添加至普通沉积原料供给子单元、共掺物原料供给子单元和稀土卤化物原料供给子单元中；

S2：以氦气为第一气源通入装置中进行气体置换，完成后再以氯气为第一气源通入装置中对稀土卤化物原料进行干燥，完成后停止通入气体；

S3：对普通沉积原料供给子单元、共掺物原料供给子单元和稀土卤化物原料供给子单元进行加热并分别向衬管内提供各气相原料，调整PCVD炉参数分别进行包层和芯层沉积；

S4：沉积完芯层之后卸下沉积后的衬管，熔缩后制成有源光纤预制棒。