采用激光熔炼技术制备稀土掺杂石英玻璃微结构光纤的方法

摘要

本发明公开了采用激光熔炼技术制备稀土掺杂石英玻璃微结构光纤的方法。所述的方法中，步骤为：制粉，熔炼，掺杂棒的处理和光纤预制棒的制备，稀土掺杂石英玻璃微结构光纤的拉制。还公开了掺杂均匀的石英玻璃棒在全固态激光器和微结构光纤中的应用。还公开了一种激光熔炼系统，包括送粉器、激光光源、母棒、夹具、电机、导轨。本发明制备的稀土掺杂粉末与石英玻璃微结构光纤，可以实现多种稀土离子的均匀掺杂，本发明制备的掺杂微结构光纤，稀土离子的有效掺杂浓度超过10000ppm。

主权项

采用激光熔炼技术制备稀土掺杂石英玻璃微结构光纤的方法，其特征在于：步骤如下：1）制粉：称取稀土离子的氯化物和共掺物，溶于水中，配制成水溶液，利用载气将定量的四氯化硅输送到水溶液中，发生相应的化学反应，反应结束后，除去水分，得粉末，将粉末在氯气和氧化气氛下充分加热去除羟基，获得均匀的稀土掺杂混合粉末；2）熔炼：利用保护气体将粉末吹送至母棒顶部，粉末到达母棒顶部以后，利用二氧化碳激光的作用使其熔化形成玻璃态，在此过程中，随着温度的升高，玻璃液的粘度下降，玻璃液中气泡的直径逐渐增大并不断上升最后从玻璃液中脱除；同时，母棒一边旋转一边下降，玻璃液逐渐离开熔炼区，温度降低，使玻璃液逐渐冷却形成玻璃棒，最终得到掺杂均匀的石英玻璃棒；3）掺杂棒的处理和光纤预制棒的制备：将制备好的掺杂石英棒切割成长度为10‑30cm，经过打磨和抛光后即可制成外径为5‑30mm的均匀掺杂石英棒；其可作为微结构光纤预制棒的纤芯，采用堆积制备微结构光纤预制棒的方法：选取外径为15‑50mm、内径10‑35mm、长度20‑100cm的石英管作为外套管，在内孔分别以掺杂石英棒为中心周围周期性排布石英毛细管，从而制得掺杂微结构光纤的预制棒；4）稀土掺杂石英玻璃微结构光纤的拉制：将上步制备好的微结构光纤预制棒，安装在光纤拉丝塔上，通过加热到1800‑2000℃；最后拉制出外径为100‑1000μm 的稀土掺杂石英玻璃微结构光纤。