[发明专利]一种隔离层中氟磷元素含量渐变的掺锗芯棒及制备方法

说明书

本发明公开了一种隔离层中氟磷元素含量渐变的掺锗芯棒及制备方法，在芯棒最外层沉积隔离层，由外向内氟元素含量逐渐减少，磷元素含量逐渐增多；制备方法包括以下步骤：将反应沉积管固定在玻璃车床上进行接管、抛光和胀管，然后，进行缩管，套管和退火，应力棒预制棒进行热处理，然后固定在磨床上，剥离掉最外面的石英基底管材料。在沉积隔离层的过程中，每沉积一层，SFsubgt;6/subgt;流量减少5～10ml/min，POClsubgt;3/subgt;流量增加5～10ml/min；本发明采用特殊隔离层来制备掺锗芯棒，具有设计灵活、制作简单的优点，可以根据不同的掺杂浓度，设计隔离层的厚度，可以自由调节隔离层和芯径的比例。

技术领域

本发明涉及光纤制造技术领域，特别涉及一种隔离层中氟磷元素含量渐变的掺锗芯棒及制备方法。

背景技术

保偏光纤是光纤传感领域的重要器件，广泛应用在航天、通信和核工业等领域。该产品有在工作波长处损耗低，双折射性高等特点。在航天和核工业领域应用的保偏光纤需要光纤兼备抗辐射性能。普通的保偏光纤在纤芯区域是掺杂锗元素，纤芯最外层有隔离层防止掺硼应力棒中硼元素和羟基对纤芯的污染。但在随着60微米包层直径的细径保偏光纤大量应用，其缺陷逐步显示出来：60微米光纤直径减小，应力区所占光纤面积比例变大，而为了保证系统整体的适应性，纤芯直径不能减小，导致纤芯隔离层要相应减少，因此原有的芯棒不能满足使用要求。要保证隔离层折射率凹陷不能变化同时兼顾保护纤芯区域不受掺硼应力棒中硼元素和羟基对纤芯的污染，就需要改进光纤纤芯隔离层的改进。

发明内容

细径保偏光纤纤芯隔离层需要减少的问题，本发明提供一种隔离层中氟磷元素含量渐变的掺锗芯棒及制备方法，在芯棒最外层沉积隔离层，由外向内氟元素含量逐渐减少，磷元素含量逐渐增多，内部为含锗元素石英，根据不同芯棒的直径，可以自由调节隔离层和芯径的比例。

本发明采用的技术方案是：一种隔离层中氟磷元素含量渐变的掺锗芯棒，包括棒芯层及隔离层，所述棒芯层是掺锗石英，沉积层数10～15层，所述隔离层包括氟磷共掺石英隔离层和掺氟石英隔离层，所述掺氟石英隔离层掺杂氟元素，沉积层数为3～8层；所述氟磷共掺石英隔离层掺杂氟、磷元素，沉积层数10～15层，由外向内，氟元素含量逐层降低，磷元素含量逐层升高。

一种隔离层中氟磷元素含量渐变的掺锗芯棒的制备方法，包括以下步骤：

第一步，准备：将反应沉积管固定在MCVD车床上，在反应沉积管两端分别熔接一根支撑管并进行酸水处理、高温抛光，准备制备隔离层；

第二步，沉积掺氟石英隔离层：向反应沉积管内通入SiCl₄、SF₆和O₂，通入SiCl₄的流量为4200～300ml/min，通入SF₆的流量为50～100ml/min，通入O₂的流量为1000ml/min，MCVD车床速度设定为35±5RPM，温度1900～2100℃，压力0.5～2.5乇，在此条件下进行掺氟石英隔离层（2-2）的沉积，沉积层数为3～8层；

第三步，沉积氟磷共掺石英隔离层：掺氟石英隔离层的沉积完成后，向反应沉积管内通入SiCl₄、SF₆、POCl₃和O₂，通入SiCl₄的流量为200～300ml/min，通入SF₆的流量为40～90ml/min，通入POCl₃的流量为5-10ml/min，通入O₂流量的为0～1000ml/min，MCVD车床速度设定为35±5RPM，温度1900～2200℃，压力0.5～2.5乇，在此条件下进行氟磷共掺石英隔离层的沉积，沉积层数10～15层，压力0.5～2.5乇，每沉积一层SF₆流量减少5～10ml/min，POCl₃流量增加5～10ml/min；