[发明专利]一种PCVD法制备有源光纤预制棒的装置和方法

说明书

本发明公开了PCVD法制备有源光纤预制棒的装置和方法，装置包括PCVD装置和掺杂装置，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高温蒸发罐，稀土卤化物原料供给子单元包括高温蒸发腔；气相传输单元包括高温输送管、第一输送管、第二输送管和第三输送管，至少一个高温蒸发腔设置在衬管内靠近PCVD炉处，第一输送管先后穿过高温输送管和高温蒸发腔后伸入衬管。方法采用上述装置进行有源光纤预制棒的制备。本发明具有良好的密封性和可扩展性，能够实现利用PCVD法制备各种有源特种光纤预制棒。

技术领域

本发明涉及光纤制备的技术领域，更具体地讲，涉及一种PCVD法制备有源光纤预制棒的装置和方法。

背景技术

光纤预制棒是制作光纤、光缆的重要基础材料，是光纤生产流程中的关键核心技术。目前国内制备预制棒的工艺来讲主要有气相轴向沉积法(VAD)、外部气相沉积法(OVD)、改进的化学外部气相沉积法(MCVD)和等离子体沉积法(PCVD)，其中MCVD和PCVD属于管内沉积法，VAD和OVD方法属于外部沉积法。外部沉积法摆脱了石英管尺寸限制，可以制备大尺寸光纤预制棒，使其在制造成本上有很大优势，已经被广泛用于通讯光纤预制棒的制造。而MCVD和PCVD属于管内沉积法，制备的预制棒无论是纤芯和包层尺寸都受到沉积石英管尺寸限制，所以近年来在大尺寸、低成本要求的通讯光纤领域占有的应用份额已逐渐减少。但是，在特种光纤领域管内法在控制精度上有很大优势，尤其是PCVD，其单层沉积厚度低、层数多，十分适合复杂结构设计的特种光纤制备。

另外，稀土掺杂光纤预制棒目前制备方法主要有溶液法和气相法、溶胶凝胶法等，其中被广泛采用的主要是溶液掺杂法以及它的演变方法。虽然MCVD溶液掺杂技术具有操作简单、灵活性高等优点，然而随着其他掺杂技术的不断兴起和技术优化，利用该方法在光纤中掺杂稀土离子已经越来越显现出其局限性，尤其是其重复性难以控制和不具备大纤芯预制棒制备能力。溶胶凝胶法由于其杂质难以控制，一直被较高的光纤损耗问题困扰，目前未得到广泛应用。稀土离子气相法掺杂因为具备和光纤预制棒基础原料气相掺杂一致性，在掺杂均匀性、掺杂可控性、界面优化、背景损耗、光纤可靠性以及制备工艺的简化和可重复性上都得到较大的提高。

目前，大部分稀土离子气相掺杂法都是结合MCVD使用，但是据目前文献报告，MCVD气相掺杂法制备的稀土掺杂光纤由于设备缺陷和技术水平等因素限制，其稀土掺杂光纤损耗水平仍然不理想。另一方面，MCVD法制备的预制棒尺寸很小，造成单根预制棒拉制的光纤较短，在稀土掺杂光纤产品批次性能一致性较差。而且因为稀土掺杂预制棒制备成品率低且预制棒尺寸小，都是造成稀土掺杂光纤成本较高的原因，这些都是稀土掺杂光纤产品亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在于提供一种能够充分结合PCVD法良好的管内沉积的控制精度和气相掺杂法优点并解决大芯径稀土掺杂预制棒制备问题和溶液法固有局限性问题的PCVD法制备有源光纤预制棒的装置和方法。

本发明的一方面提供了PCVD法制备有源光纤预制棒的装置，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。