一種制備摻稀土光纖預(yù)制棒的mcvd裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種制備摻稀土光纖預(yù)制棒的MCVD裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有光纖預(yù)制棒的制備技術(shù)包括改進化學(xué)氣相沉積(Modified Chemical VapourDeposit1n，MCVD)、外部氣相沉積(Outside Chemical Vapour Deposit1n, OVD)、軸向氣相沉積(Vapour phase Axial Deposit1n, VAD)、等離子化學(xué)氣相沉積(Plasma activatedChemical Vapour Deposit1n, PCVD)等。其中的MCVD技術(shù)由于靈活性高，被大量應(yīng)用于特種光纖預(yù)制棒的制備，尤其是摻稀土光纖預(yù)制棒的制備。將稀土類元素等添加到具有軸對稱波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的光纖的芯區(qū)或者芯區(qū)及包層中形成摻稀土光纖，具有光放大功能，可應(yīng)用于激光器、光放大器等光源、以及傳輸系統(tǒng)中。摻稀土光纖的制備與普通光纖的制備方法步驟整體相似，也是先制備出具有摻雜芯區(qū)的光纖預(yù)制棒，然后在拉絲塔上進行拉絲涂覆形成光纖，但摻稀土光纖在預(yù)制棒芯區(qū)摻雜過程中與其他類型光纖存在顯著區(qū)別。
[0003]制備摻稀土光纖預(yù)制棒的MCVD方法主要分為液相摻雜法和氣相摻雜法。液相摻雜法是制備摻稀土光纖最早采用的工藝方法，它是通過MCVD工藝在反應(yīng)管內(nèi)壁沉積結(jié)構(gòu)疏松的沉積層，將這種結(jié)構(gòu)疏松的沉積層浸泡在含有稀土離子的溶液中，使沉積層吸附溶液中的稀土離子，然后再經(jīng)過脫水、玻璃化等工藝將稀土離子摻雜進反應(yīng)管中。氣相摻雜法是近些年發(fā)展出來的一種工藝方法，它是通過MCVD工藝沉積包層，但是芯區(qū)稀土材料的沉積是通過將含有稀土元素的原材料氣化帶到MCVD襯管內(nèi)，在管外熱源的作用下，與MCVD通入的其他原材料一起產(chǎn)生氧化反應(yīng)，迀移并沉積到襯管內(nèi)壁，直接形成摻雜芯區(qū)。相比于液相摻雜法，工藝更加簡便，沉積預(yù)制棒的剖面更精細，均勻性更好。
[0004]摻稀土原材料相比普通光纖所需的S1、Ge、F等原材料而言，類型多樣復(fù)雜，并且氣相摻雜法工藝要求摻稀土材料在輸運過程中保持100°c以上的高溫，因此對存儲、輸運摻稀土材料的容器、管道要求更高，需要管道有較好的耐高溫抗腐蝕性能，以及更好的密封性。
[0005]傳統(tǒng)的通信光纖預(yù)制棒制造設(shè)備的氣體原料輸運管道以及存儲原料的料罐采用不銹鋼制備，而摻稀土的原材料不可避免的會引入酸性氣體，對不銹鋼管道容易產(chǎn)生腐蝕，對設(shè)備造成損害，同時由于腐蝕后產(chǎn)生的雜質(zhì)也會影響原材料的純度，最終影響到預(yù)制棒的質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種夠改善氣相摻雜法抗腐蝕性能的裝置，從而能夠節(jié)約成本，減少設(shè)備維護。
[0007]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種制備摻稀土光纖預(yù)制棒的MCVD裝置，包括原料儲存部件、原料輸送部件和反應(yīng)區(qū)域，所述原料儲存部件包括儲存稀土有機化合物原料的料罐，該料罐的材料為石英玻璃或硅酸鹽玻璃。
[0008]本發(fā)明的一個實施例中，所述原料輸送部件中的各個管道的材料為石英玻璃或硅酸鹽玻璃。
[0009]本發(fā)明的一個實施例中，所述原料儲存部件中的料罐與原料輸送部件中的各個管道之間為熔接或閥門連接。
[0010]本發(fā)明的一個實施例中，所述反應(yīng)區(qū)域中的MCVD襯管內(nèi)部一端包含有一個入口管道，所述原料輸送部件中各個管道的一端與所述入口管道進行熔接密封，另一端與各個管道對應(yīng)的料罐連接。
[0011 ] 本發(fā)明的一個實施例中，每一種稀土有機化合物原料都有一個獨立的料罐和輸送管道，并且料罐和管道都設(shè)有相應(yīng)的加熱裝置和反饋控制系統(tǒng)。
[0012]本發(fā)明的一個實施例中，所述加熱裝置為在管道外置加熱帶，或者在管道中內(nèi)嵌加熱絲。
[0013]本發(fā)明的一個實施例中，該加熱裝置能夠?qū)⒉ＡЧ┝瞎軆?nèi)部溫度提高到最高250。。。
[0014]本發(fā)明的一個實施例中，所述MCVD裝置在工作狀態(tài)下，各個稀土有機化合物料罐及其輸送管道維持的工作溫度范圍是:Tm-10°C?Tm+2°C，其中Tm表示稀土有機化合物的熔點。
[0015]本發(fā)明的一個實施例中，所述料罐與管道的加熱裝置還配有分布式溫度傳感器，用于檢測料罐和管壁溫度，該溫度信息被采集進入電腦系統(tǒng)用于加熱裝置的功率控制，從而實現(xiàn)加熱裝置的智能調(diào)整和控制。
[0016]本發(fā)明的一個實施例中，所述硅酸鹽玻璃的化學(xué)組成以重量百分比計)為:B2035.5?11，A12033?9，堿金屬氧化物5?10，堿土金屬氧化物O?2.5，其余為S12;該硅酸鹽玻璃在0°C?250°C范圍內(nèi)的平均線膨脹系數(shù)為(4.8?5.5) X 10_6/°C ;其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高于530°C。
[0017]本發(fā)明的一個實施例中，所述過渡玻璃的化學(xué)組成以重量百分比計)為:B2O3IS?22，Al2O3?3，堿金屬氧化物5?9，堿土金屬氧化物O?4.5，其余為S1 2;該過渡玻璃在0°C?250°C范圍內(nèi)的平均線膨脹系數(shù)為(4.7?5.3) X 10_6/°C ;其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高于515°C。
[0018]本發(fā)明的一個實施例中，所述的閥門為玻璃或合金制成，該合金在O°C?250°C范圍內(nèi)的平均線膨脹系數(shù)為(4.6?5.5) X 10_6/°C。
[0019]本發(fā)明的有益效果為通過采用玻璃管道，避免摻稀土有機化合物原材料對管道造成腐蝕，從而提高設(shè)備使用壽命，避免因腐蝕產(chǎn)生的雜質(zhì)對原材料產(chǎn)生污染，為摻稀土預(yù)制棒的生產(chǎn)提供了更加良好的工藝環(huán)境，提高了裝置的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明制備摻稀土光纖預(yù)制棒的MCVD裝置結(jié)構(gòu)示意圖，其中:
[0021]I是料罐，2是連接料罐與輸送系統(tǒng)玻璃管道的閥門，3是輸送系統(tǒng)玻璃管道，4是沉積區(qū)域襯管，5是襯管內(nèi)壁沉積的摻雜石英玻璃粉體，6是襯管的入口處的入口管道，7是入口管道與襯管之間密封用的橡膠圈，8為區(qū)域外部熱源火焰。
【具體實施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種制備摻稀土光纖預(yù)制棒的MCVD裝置，該MCVD裝置包括原料儲存部件、原料輸送部件和反應(yīng)區(qū)域。其中，所述原料儲存部件包括料罐1，所述原料輸送部件包括玻璃管道3，所述反應(yīng)區(qū)域包括反應(yīng)區(qū)域MCVD襯管4，以及襯管4的入口處的入口管道6。
[0024]所述料罐I用于存儲原料。原料包括SiCl4、O2以及稀土有機化合物的混合氣體，也可以用到GeCl4、P0CljP/或AlCl3等。原料氣體通過輸送部件(即管道)進入反應(yīng)區(qū)域(高純石英玻璃管，即襯管4)，控制襯管4外壁溫度在一個較低的溫度范圍，例如1400°C?16000C，沉積成石英玻璃粉體5，該粉體的粒徑分布范圍是1nm至lOOOnm，最后將襯管4及管內(nèi)各種沉積物在管外熱源作用下熔縮成實心透明的光纖預(yù)制棒，且熔縮溫度高于粉體沉積溫度，例如，熔縮工序襯管4外壁溫度為1800°C?2200°C。
[0025]本發(fā)明中，所述存儲稀土有機化合物原料的料罐I采用玻璃材料，如石英玻璃或硅酸鹽玻璃。帶來的好處是玻璃材料可以防止原料與管道之間的化學(xué)反應(yīng)，最大限度的保證原料的純凈。
[0026]進一步地，所述原料輸送部件中的各個管道為玻璃管道3。料罐I里的原料通過玻璃管道3傳輸進入反應(yīng)管，該玻璃管道3為石英玻璃或硅酸鹽玻璃。原料儲存部件中的料罐I與原料輸送部件中的各個管道之間為熔接或閥門連接。例如圖中通過閥門2連接。所述閥門2為玻璃或合金制成的自動或手動閥門，所述閥門2與料罐I或玻璃管道3之間采用橡膠密封連接或過渡玻璃熔接，以保證氣密性。所述硅酸鹽玻璃的化學(xué)組成以重量百分比計(wt % )為:B2035.5?11，Al2033?9，堿金屬氧化物5?10，堿土金屬氧化物O?2.5，其余為S12;該硅酸鹽玻璃