[发明专利]一种基于掺氟包层的耐辐照掺铒光纤预制棒及其制备方法

权利要求书

1.一种基于掺氟包层的耐辐照掺铒光纤预制棒，其特征在于：包括芯区和由内至外依次包覆在芯区外表面的掺氟包层和纯石英阻挡层（5），所述掺氟包层与纯石英阻挡层（5）的相对折射率差Δn₁的取值范围为0.007~0.020；

所述芯区由内至外依次包括中心掺铒区（1）和非掺铒区（2）；

所述掺氟包层由内至外依次包括过渡层（3）和掺氟石英层（4）；

所述过渡层（3）和掺氟石英层（4）的折射率相等，芯区与掺氟包层的相对折射率差Δn的取值范围为0.013~0.021；

所述中心掺铒区（1）的组分及含量分别为SiO₂：95.0~99.7Wt.%，Er₂O₃：0.1~1.2Wt.%，Al₂O₃：0.2~2.3Wt.%，Ce₂O₃：0~1.5Wt.%；

所述非掺铒区（2）的组分及含量分别为SiO₂：95.0~98.5Wt.%，GeO₂：1.5~5.0Wt.%；

所述过渡层（3）的组分及含量分别为SiO₂：93.0~96.9Wt.%，GeO₂：1.0~2.5Wt.%，F：2.1~4.5Wt.%；

所述掺氟石英层（4）的组分及含量分别为SiO₂：95.7~98.5Wt.%，F：1.5~4.3Wt.%。

2.根据权利要求1所述的一种基于掺氟包层的耐辐照掺铒光纤预制棒，其特征在于：所述中心掺铒区（1）和非掺铒区（2）的外径比为1：1.05~1.3，所述芯区与过渡层（3）的外径比为1：1.5~4，所述掺氟石英层（4）与纯石英阻挡层（5）的外径比为1：1.05~1.2。

3.一种基于掺氟包层的耐辐照掺铒光纤预制棒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）采用等离子体化学气相沉积法制备锗氟共掺石英管、掺氟石英管；

步骤2）将步骤1）制备得到的锗氟共掺石英管作为沉积衬管，采用改进的化学气相沉积结合螯合物气相掺杂的方法依次沉积非掺铒区（2）和中心掺铒区（1），并高温烧缩成实心芯棒；

步骤3）将步骤2）得到的实心芯棒最外层纯石英层去除；

步骤4）根据芯包比的需求，采用一次或多次套管工艺将步骤3）处理好的芯棒与步骤1）制备得到的掺氟石英管结合制成权利要求1-2任一所述的掺铒光纤预制棒；

多次套管工艺时，将上一次套管后的外部纯石英阻挡层去除。

4.根据权利要求3所述的一种基于掺氟包层的耐辐照掺铒光纤预制棒的制备方法，其特征在于：

步骤1）中，所述锗氟共掺石英管由内至外依次排列为过渡层（3）、纯石英层，过渡层（3）和纯石英层的外径比为1：1.05~1.2；

所述掺氟石英管由内至外依次排列为掺氟石英层（4）、纯石英阻挡层（5），掺氟石英层（4）与纯石英阻挡层（5）的外径比为1：1.05~1.2。

5.根据权利要求4所述的一种基于掺氟包层的耐辐照掺铒光纤预制棒的制备方法，其特征在于，步骤2）中，沉积参数为：沉积温度为1300~1900℃，转速为30rpm/min，氢氧焰的移动速度为80~100mm/min。

6.根据权利要求5所述的一种基于掺氟包层的耐辐照掺铒光纤预制棒的制备方法，其特征在于：

步骤3）具体为，采用机械研磨或抛光法将步骤2）得到的实心芯棒最外层纯石英层去除；

步骤4）中，多次套管工艺时，采用机械研磨或抛光法将上一次套管后的外部纯石英阻挡层（5）去除。