用于制備摻稀土光纖預制棒的設備制造技術

本實用新型專利技術涉及光纖制造方法技術領域，具體講的是一種用于制備摻稀土光纖預制棒的設備。此制備裝置包括一載氣混合通道，用于對送入其中的AlCl3氣體、稀土氯化物氣體進行混合，所述載氣混合通道一端分別連通有AlCl3氣化爐、稀土氯化物氣化爐，另一端通過輸送氣體通道連通有反應管，所述輸送氣體通道還連通有一玻璃組分氣化爐，其特征在于：所述稀土氯化物氣化爐和載氣混合通道設置于一石墨電阻加熱爐內，且共用所述石墨電阻加熱爐之加熱器件。本實用新型專利技術的優點是：可精確控制各摻稀土物質的濃度和均勻性，從而使稀土光纖的性能進一步優化。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及光纖制造方法
，具體講的是一種用于制備摻稀土光纖預制棒的設備。
技術介紹
英國學者1985年成功專利技術了采用MCVD工藝試制摻稀土光纖。二十多年來，各國學者對其制備工藝做了諸多改進和創新。在提高光纖的光學性能、稀土摻雜濃度，及分布均勻性等方面取得了巨大進展。現在美國、日本、加拿大實現了產業化生產，占領了國際市場。 當今摻稀土光纖主要應用于制備光纖放大器、光纖激光器、光纖傳感器等。全球光纖放大器銷量從2000年的30億美元，到2004年增至70億美元。中國2002年進口用于制備光纖放大器的摻稀土光纖約200公里，隨著中國通信網每年超過10%的速度增長，用于制備光纖放大器的摻稀土光纖也隨之每年雙位數劇增，但現在基本上仍依賴進口。光纖激光器是當今光電子領域研究開發的前沿技術，高功率光纖激光器早己被軍事大國列入重大攻關項目。現在它不僅用于醫療、切割、焊接等
，更重要的是用于戰場，攻擊敵方目標。光纖激光器具有高效，體積小等一系列無可比擬的優點。它的應用價值之大，范圍之廣，經濟效益之高，早以引起全世界的關注，現在國際市場對稀土的激烈競爭，用于制備摻稀土光纖是其中的一部分。摻稀土光纖研制技術1987年傳入天津四十六所。經過十多年的研究開發，完成了多種稀土光纖試制產品。主要供給高校、科研院所用于研制光纖放大器、光纖激光器、光纖傳感器。但因光纖芯部摻雜濃度及均勻性控制等難題困憂，末能完成產業化生產。
技術實現思路
本技術的目的是根據現有測試方法的不足，提供一種用于制備摻稀土光纖預制棒的設備，該裝置采用MCVD工藝，通過三級載氣混合通道，提高了稀土光纖的性能。本技術目的實現由以下技術方案完成一種用于制備摻稀土光纖預制棒的設備，包括一載氣混合通道，用于對送入其中的AlCl3氣體、稀土氯化物氣體進行混合，所述載氣混合通道一端分別連通有AlCl3氣化爐、 稀土氯化物氣化爐，另一端通過輸送氣體通道連通有反應管，所述輸送氣體通道還連通有一玻璃組分氣化爐，其特征在于所述稀土氯化物氣化爐和載氣混合通道設置于一石墨電阻加熱爐內，且共用所述石墨電阻加熱爐之加熱器件。所述稀土氯化物氣化爐由兩個石英載料室構成，并對稱設于石墨電阻加熱爐一端，所述二石英載料室出口端分別與所述載氣混合通道之入口端連通。所述石英載料室內通過水平設置的石英隔板分為2-3層，所述石英載料室內稀土氯化物的氣化面積高于20cm2。所述石墨電阻加熱爐的爐內溫度為800°C -1200°c。所述載氣混合通道由二個隔板分隔為三個混合室，所述任一混合室容積不低于120ml，其中第一混合室內設有所述稀土氯化物氣化爐、AlCl3氣化爐的出口端，第三混合室內設有輸送氣體通道的入口端；所述第一混合室、第二混合室之間的第一隔板中心處穿設有一管路，所述第二混合室、第三混合室之間的第二隔板近外緣處對稱穿設有二管路。所述輸送氣體通道由內向外依次分布的金屬混合氣體加熱爐、保護氣體管、玻璃組份氣體管組成，其中所述金屬混合氣體加熱爐之入口端置于所述載氣混合通道內；所述保護氣體管用于輸送400°C -600°C的He氣體；所述玻璃組份氣體管連通有所述玻璃組分氣化爐。所述反應管入口端設有一沿反應管周向旋轉的石英攪拌板，此石英攪拌板上的攪拌葉片垂直于所述反應管之中軸，且其外端大致貼合所述反應管的內壁。本技術的優點是可精確控制各稀土摻物質的濃度和均勻性，從而使稀土光纖的性能進一步優化。附圖說明圖1為本技術裝置結構總裝圖；圖2為圖1中A-A視圖；圖3為本技術中AlCl3氣化爐軸向剖面圖；圖4為本技術中AlCl3氣化爐周向剖面圖；圖5為圖1中B-B視圖；圖6為圖1中C-C視圖；圖7為圖1中D-D視圖。具體實施方式以下結合附圖通過實施例對本技術特征及其它相關特征作進一步詳細說明， 以便于同行業技術人員的理解如圖1-7所示，標號1 一 17分別表示石墨電阻加熱爐1、AlCl3氣化爐2、稀土氯化物氣化爐3、載氣混合通道4、輸送氣體通道5、反應管6、石英載料室7、石英隔板8、第一混合室9、第二混合室10、第三混合室11、隔板12、管路13、金屬混合氣體加熱爐14、保護氣體管15、玻璃組份氣體管16、石英攪拌板17。參見圖1，本技術中裝置結構主要包括石墨電阻加熱爐1、AlCl3氣化爐2、輸送氣體通道5、反應管6及氣體控制柜(圖中未標示)，其中石墨電阻加熱爐1內的一端對稱設置有兩個石英載料室7，構成常規意義上的稀土氯化物氣化爐3，而此石墨電阻加熱爐 1內還設有載氣混合通道4，即載氣混合通道4和稀土氯化物氣化爐3共用一套加熱器件。 此載氣混合通道4連通有AlCl3氣化爐2的出口端，以實現組份化合物在進入反應管高溫區之前混合均勻。混合后，組分氣體通過輸送氣體通道5送入反應管6內，同時玻璃組分氣體也通過氣體通道5送入反應管6內，并在反應管6內混合沉積芯層。結合以上對于本裝置結構的大體描述，本技術技術方案具體如下一、稀土氯化物(MCl3)加熱氣化與載氣在爐內混合均勻。所采用的石墨電阻加熱爐1，內容積Φ80* 250mm，放置在設計軌道上可縱橫方向移動。以便準確定位及方便管道連接。爐內Ar保護。設計溫升100-1200°C，(0. 5%溫差)，正常使用恒溫控制士3°C以內。二、石墨電阻加熱爐1及輸送氣體通道5①石英載料室7為Φ32Μ. 5M60-300mm石英材質，管式。室內中間隔開分為A、 B室，并通過石英隔板8內分兩層(見圖7)。可方便兩種稀土共摻，也可用摻一種元素。室內可同時放幾個載料容器，氣化面積可控。為提高摻雜濃度而設計。載氣入口由四氟閥門控制，操作方便。②中間體AlCl3的沸點溫度為194°C，通過AlCl3氣化爐2實現。見圖3、圖4。由于AlCl3摻雜量是稀土(MCl3)的數倍，所以載料容器和氣化面積要有余地。由于氣化溫度低，調節爐溫和載氣流量控制AlCl3氣化量也很有效。爐溫恒控偏差為< 士 2.5°C。③載氣混合通道4 摻稀土光纖制備的關鍵技術之一，是纖芯稀土摻雜的均勻性，而重要的是要將各組份化合物在進入反應管6高溫區之前混合均勻。本設計在載氣混合通道4中經過三次攪動混合。其具體結構如下載氣混合通道4由二個隔板12分隔為三個混合室，其中任一混合室容積不低于120ml。第一混合室9內設有所述稀土氯化物氣化爐3、AlCl3氣化爐2的出口端，第三混合室11內設有輸送氣體通道5中金屬混合氣體加熱爐14的入口端；所述第一混合室9、第二混合室10之間的第一隔板12中心處穿設有一管路13，所述第二混合室 10、第三混合室11之間的第二隔板12近外緣處對稱穿設有二管路13。由此結構可以看出， 稀土氯化物氣體和AlCl3氣體分別送入第一混合室9中，進行混合后通過管路13送入第二混合室10 ；再進一步混合后通過管路13送入第三混合室11中，第三次混合后送入金屬混合氣體加熱爐14內。④輸送氣體通道5輸送氣體通道5由內向外依次分布的金屬混合氣體加熱爐14、保護氣體管15、玻璃組份氣體管16組成。由于金屬氯化物氣體(MCl3，AlCl3)通過金屬混合氣體加熱爐14 時，爐內氣體流速150(T2000mm/秒，此時其爐外保溫室保證工藝過程的關鍵之一。金屬氯化物在入反應管本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種用于制備摻稀土光纖預制棒的設備，包括一載氣混合通道，用于對送入其中的ＡｌＣｌ３氣體、稀土氯化物氣體進行混合，所述載氣混合通道一端分別連通有ＡｌＣｌ３氣化爐、稀土氯化物氣化爐，另一端通過輸送氣體通道連通有反應管，所述輸送氣體通道還連通有一玻璃組分氣化爐，其特征在于：所述稀土氯化物氣化爐和載氣混合通道設置于一石墨電阻加熱爐內，且共用所述石墨電阻加熱爐之加熱器件。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：文燕平，申云華，肖蘭，
申請(專利權)人：上海亨通光電科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：31