[发明专利]一种光纤预制棒碱金属掺杂的制备方法及装置

说明书

本发明涉及一种光纤预制棒碱金属掺杂的制备方法及装置，采用管内气相沉积工艺对玻璃衬管内壁进行沉积加工，包括沉积部分包层和芯层，其特征在于将沉积加工完成后的玻璃衬管置于加热保温箱中，玻璃衬管的两端分别通过密封接头与进气管和出气管相连接，进气管和出气管的另一端与碱金属蒸汽源相导通，形成一个密闭的循环掺杂供气源，所述的加热保温箱内部温度设置为1000~2200℃，所述的碱金属蒸汽源提供的气源温度为200~1500℃。本发明可对多根沉积完后的玻璃衬管整管同时进行碱金属掺杂，不仅生产工艺简便可控，掺碱时间短，生产效率高，而且掺入的碱金属含量分布均匀，加工质量好，并减少设备使用成本。

技术领域

本发明涉及一种光纤预制棒碱金属掺杂的制备方法及装置，属于光纤通信技术领域。

背景技术

光纤通信具有传输容量大、传输距离远、传输速度快等特点，被广泛用于长途干线网、城域网以及接入网等光通信网络。降低光纤衰减系数可以有效提高光纤通信系统的传输距离，大大减少中继站的数量和成本，对优化传输系统结构和降低运营成本具有重要意义，尤其是海底光纤。

在光纤的芯层及内包层进行碱金属掺杂可以优化芯包层之间的粘度匹配，效降低光纤的衰减。目前普遍采用扩散法向石英玻璃管中掺杂碱金属元素。此法利用加热高纯度的碱金属元素或者碱金属盐(纯度99.9％以上)等原料蒸汽，将碱金属元素引入管中，然后利用外部局部热源加热玻璃管，从而向玻璃管的内表面扩散。掺杂完毕，加热该玻璃管使其熔缩，为了去除在掺杂碱金属元素的同时所添加的Ni和Fe等过渡金属元素，还需要对玻璃管的内表面进行一定厚度的刻蚀。

专利US20140127507A1，US9229160B2，CN102627400B，CN102603179A等均通过连续移动的热源加热放入玻璃管内的碱金属原料，通过管内扩散法在玻璃管内壁掺入碱金属，然而，该工艺耗时长，掺杂碱金属会额外占用熔缩设备6～8小时，造成沉积完的衬管积压，生产效率低，并且局部热源加热玻璃管的缺点是增加了加热时间，热源来回的运行耗费时间长，并且碱金属含量分布不够均匀；为了达到去除芯层中杂质元素，还需增加了刻蚀时间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种光纤预制棒碱金属掺杂的制备方法及装置，它不仅生产工艺简便可控，掺碱时间短，生产效率高，而且掺入的碱金属含量分布均匀，加工质量好。

本发明为解决上述提出的问题所采用的碱金属掺杂的制备方法技术方案为：

采用管内气相沉积工艺对玻璃衬管内壁进行沉积加工，包括沉积部分包层和芯层，其特征在于将沉积加工完成后的玻璃衬管置于加热保温箱中，玻璃衬管的两端分别通过密封接头与进气管和出气管相连接，进气管和出气管的另一端与碱金属蒸汽源相导通，形成一个密闭的循环掺杂供气源，所述的加热保温箱内部温度设置为1000～2200℃，所述的碱金属蒸汽源提供的气源温度为200～1500℃。

按上述方案，所述的碱金属蒸汽源包括有加热器，碱金属蒸汽源与气罐连接，气罐中的气体为惰性气体、氧气、氟利昂等辅助气体的一种或几种，用于恒定保持整个供气源的稳定正压，压力值范围为10～10000Pa，优选1000～2000Pa。

按上述方案，所述的进气管串接有杂质过滤器，碱金属蒸汽经过滤后进入玻璃衬管，所述的杂质过滤器为分子筛，仅能通过碱金属离子气体，不能通过Ni和Fe等杂质离子。

按上述方案，所述的碱金属原料的纯度大于99.0％，优选粉末状。

按上述方案，所述的碱金属蒸汽源管道装有在线气体浓度监测装置，监控调整碱金属元素气体有效浓度，通过控制加热器的温度以及气罐辅助气体的输入量，控制碱金属气体浓度(以重量含量计)为10～20000ppm。

按上述方案，所述的加热保温箱中放置有一根或多根玻璃衬管，同时加温掺碱，整根或大部玻璃衬管置于加热保温箱中。