[发明专利]轴向沉积掺杂装置、粉末棒的制备方法

说明书

本发明提供的一种轴向沉积掺杂装置和粉末棒的制备方法。该装置包括沉积腔体，悬挂于所述沉积腔体顶部中心处的吊杆，深入所述沉积腔体的吊杆自由端装有靶棒，和设置在所述沉积腔体内的沉积掺杂机构，所述沉积掺杂机构包括集成有第一碱金属雾化装置的第一喷灯，所述第一碱金属雾化装置与所述第一喷灯导通，所述第一喷灯朝向所述靶棒设置；或者所述沉积掺杂机构包括相向设置的第二喷灯和第二碱金属雾化装置，及围挡在所述第二喷灯和所述第二碱金属雾化装置周侧的第一内部腔体，所述第一内部腔体的开口朝向所述靶棒设置。该轴向沉积掺杂装置用于在进行管外气相沉积的同时进行掺杂碱金属，掺杂的均匀性高，掺杂量增加且可控，可降低光纤衰减。

技术领域

本发明涉及光纤技术领域，特别是指一种轴向沉积掺杂装置、粉末棒的制备方法。

背景技术

随着光通信技术的发展，尤其是未来400G及以上传输系统中，光纤损耗的降低将随着长距离光纤传输的不断发展，尤其是互联网技术以及5G等技术的迅猛发展，对光纤损耗的要求越来越高。降低光纤损耗在长距离低衰减的高速传输中可以减少中继站，降低成本，提高传输质量。作为瑞利散射损耗低且传输损耗低的光纤，已知有芯棒含有碱金属元素或碱土金属元素的石英光纤。这种光纤是通过对芯层含有碱金属元素或碱土金属元素的光纤预制棒进行拉丝来制造的。当光纤预制棒的芯层含有碱金属元素或碱土金属元素时，在光纤预制棒的拉丝过程中，可以降低芯层的粘度，并且可以使石英玻璃的网络结构均匀。因此，可以降低由结构不均匀性造成的瑞利散射损耗。目前通常采用扩散法将碱金属元素等添加到石英玻璃中。

目前的低损耗光纤，芯区采用碱金属扩散掺杂技术，从而实现芯层与包层粘度匹配，但是采用这样的方法仍存在界面扩散导致粘度不匹配，从而影响光纤衰减稳定性，无法达到理想状态。并且现有的低损耗光纤碱金属掺杂工艺大多采用管外加热，管内掺杂的方法，这种方法生产速度缓慢，产业化后效率低，成本高。众所周知，管外沉积法在生产单模时比管内沉积法更有优势，效率高，成本低。现有技术中采用气相轴向沉积法制备预制棒，加热碱金属盐溶液制作蒸汽的方式，在沉积的时候同时进行掺杂，但是随着沉积时间的增加，碱金属盐溶液的挥发，蒸汽浓度一直在减小，导致芯棒掺入的碱金属浓度不均匀，衰减也会出现波动，不适合大规模的生产低损耗光纤的预制棒。采用气相轴向沉积法制备预制棒，碱金属盐溶液经过超声雾化器，再由雾化喷头喷出进行掺杂，但是雾化器喷雾稳定性、雾滴大小、均匀性控制比较困难，而且雾化喷出的颗粒，受腔体内抽风影响，实际沉积掺入量更低。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种改进的轴向沉积掺杂装置和粉末棒的制备方法。

本发明提供的技术方案为：一种轴向沉积掺杂装置，包括沉积腔体，悬挂于所述沉积腔体顶部中心处的吊杆，深入所述沉积腔体的吊杆自由端装有靶棒，和设置在所述沉积腔体内的沉积掺杂机构，所述沉积掺杂机构包括集成有第一碱金属雾化装置的第一喷灯，所述第一碱金属雾化装置与所述第一喷灯导通，所述第一喷灯朝向所述靶棒设置；或者所述沉积掺杂机构包括相向设置的第二喷灯和第二碱金属雾化装置，及围挡在所述第二喷灯和所述第二碱金属雾化装置周侧的第一内部腔体，所述第一内部腔体的开口朝向所述靶棒设置。

进一步的，所述沉积掺杂装置还包括围挡在所述第一喷灯周侧的第二内部腔体，所述第一喷灯通过所述第二内部腔体的开口稳定地朝向所述靶棒进行沉积和掺杂。

进一步的，所述轴向沉积掺杂装置的原料管道与所述第一喷灯或所述第二喷灯连接处设有三溴化硼装置，以鼓泡的方式将三溴化硼载入所述原料管道。

进一步的，所述第一碱金属雾化装置或所述第二碱金属雾化装置包括超声雾化器和雾化喷头，所述超声雾化器设有载气管路，以通入载气，所述载气能够携带所述超声雾化器雾化的碱金属溶液从所述雾化喷头喷出。

进一步的，所述第二喷灯设有第一旁路导管以通入氢气、第二旁路导管以通入氧气，及中心导管；所述中心导管通入四氯化硅和四氯化锗，或者通入四氯化硅、四氯化锗和三溴化硼。