一种制备有源光纤的离子溶液掺杂方法技术

本发明专利技术公开了一种制备有源光纤的离子溶液掺杂方法。本方法采用移动式喷洒注入方式对有源光纤进行离子溶液掺杂，在反应管内壁先沉积隔离层，再对沉积有隔离层的反应管进行疏松层沉积，得到待掺杂的且与支撑管连接在一起的反应管，由于采用将喷洒器进入反应管中进行喷洒，使反应管各点接触的溶液浓度一样，解决了传统方法出现浸泡预制棒时离子溶液浓度不均的问题，进一步提高了光纤的合格率，由此降低了光纤损耗，提高了光纤激光器的光束质量。并且由于可以控制溶液流速或喷洒器步进速度，以至控制光纤预制棒掺杂离子浓度，从而满足了各方面使用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种制备有源光纤的离子溶液掺杂方法
本专利技术涉及光纤预制棒制备技术，特别是涉及一种制备有源光纤的离子溶液掺杂方法。
技术介绍
随着激光技术的发展，激光器在军事上和民事上的应用越来越广泛，同时对于激光器的要求也越来越高，高质量，大功率，效率高是判别激光器优劣的重要标准。近年来，掺杂稀土离子的激光光纤激光器因为具有光束质量好、体积小、速度快、工作寿命长等优点，逐渐受到了大家的重视。并且已经广泛应用在了激光焊接领域，医疗领域，激光通信等众多领域。激光光纤激光器中的核心部分是掺杂稀土离子光纤，掺杂稀土离子的光纤预制棒是拉制掺杂稀土离子光纤的必备部分，而掺杂稀土离子的掺杂工艺分为两大类，液相掺杂法和气相掺杂法。液相掺杂法是通过将离子溶液对疏松层进行浸泡，使离子溶液中的离子被疏松层吸收，达到掺杂稀土离子的目的。液相掺杂法容易出现掺杂不均、隔离层脱落等现象，并且浸泡过程需要脱离车床操作，工艺流程比较复杂。气相掺杂法，是利用气态的反应物在反应管中直接生成稀土离子化合物，达到掺杂的目的。但由于螯合物本身含有碳元素，容易产生碳沉积导致光纤的损耗变高。并且气相掺杂法由于需要饱和的气态反应物，温度的略微降低会使气态反应物凝结成固态，不参与反应，并且容易堵塞管道。目前液相搀杂法主要存在掺杂浓度不均，隔离层脱落两个主要问题，传统的溶液浸泡方式，不能合理控制离子位于各个位置的浓度，溶液注入预制棒后，离子自行扩散进入疏松层，由于疏松层的制备工艺问题，会导致反应管中疏松层的各个位置对于稀土离子的吸收速度有所不同，产生离子浓度不均，并且如果浸泡时间过长会导致疏松层结构被破坏，导致疏松层脱落。
技术实现思路
针对传统方法中，由于离子溶液浸泡注入方式引起的溶液浓度不均，进而影响光纤激光器的光束质量不好的缺点，本专利技术提供了一种制备有源光纤的离子溶液掺杂方法。本专利技术通过采用可移动式离子溶液喷洒方式，克制离子浓度不均和疏松层易脱落问题，以达到提高光纤吸收均匀性，降低光纤损耗，提高光纤激光器的光束质量和光纤寿命的目的。本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案是：一种制备有源光纤的离子溶液掺杂方法，其特征在于，采用移动式喷洒注入方式对有源光纤进行离子溶液掺杂，其步骤如下：（1）、采用一根石英管作为沉积用的反应管，在反应管内壁沉积隔离层，用于防止反应管内的杂质离子进入芯层；（2）、再对沉积有隔离层的反应管进行疏松层沉积，得到待掺杂的且与支撑管连接在一起的反应管，用于吸附溶液中的溶质离子；（3）、将待掺杂的且与反应管连接的支撑管固定在机床卡盘上，将一根固定在电动升降台上的空心塑料管一端连接喷洒器，然后沿支撑管轴向插入，喷洒器插入至反应管与支撑管的连接处，即为喷洒器的初始位置，空心塑料管的另一端连接一根导管，导管连接固定在离子溶液存储器里的伸底管；（4）、启动电动升降台上的电机驱动装置，电机驱动装置驱动电动升降台上的传动装置，使之在导轨上向下移动，电动升降台带动空心塑料管顶端的喷洒器沿轴向运动进入反应管内，同时打开氮气入口开关，打开离子溶液储存器与导管之间的管路开关，令离子溶液通过伸底管进入导管，到达顶端的喷洒器喷出；（5）、当喷洒器达到指定位置或极限位置时，关闭离子溶液储存器与导管之间的管路开关，关闭氮气入口开关，喷洒器停止喷洒离子溶液，电机驱动装置驱动导轨上的电动升降台带动空心塑料管和喷洒器做反向轴向运动，离开反应管内；直到喷洒器返回到初始位置，电机驱动装置停止驱动；（6）、关闭电机驱动装置，松开机床卡盘，取下支撑管和反应管，将其安装在制棒车床上静置，烘干；至此，离子溶液掺杂完毕。本专利技术的优点是：本方法采用移动式喷洒注入方式对有源光纤进行离子溶液掺杂，由于喷洒器进入反应管中喷洒，反应管各点接触的溶液浓度一样，解决了传统方法出现浸泡预制棒时离子溶液浓度不均的问题，进一步提高了光纤的合格率，由此降低了光纤损耗，提高了光纤激光器的光束质量。并且由于可以控制溶液流速或喷洒器步进速度，以至控制光纤预制棒掺杂离子浓度，从而满足了各方面使用要求。附图说明图1为本专利技术实施例中采用溶液注入装置示意图；图2为图1中电动升降台立体图；图3为采用本专利技术制备的光纤预制棒掺杂截面图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：参照图1、图2，本实施例以较为常见的掺镱光纤预制棒的制作过程为例进行说明，其步骤如下：（1）、采用一根石英管作为沉积用的反应管6，在反应管6内壁沉积隔离层，用于防止反应管6内的杂质离子进入芯层。（2）、再对沉积有隔离层的反应管6进行疏松层沉积，得到待掺杂的且与支撑管连接在一起的反应管6，疏松层是未烧结、不透明、多孔状的沉积层，用于吸附溶液中的溶质离子。疏松层处于反应管6中，由于已知工艺，在沉积过程后，得到的是支撑管5与反应管6连在一起的整体石英反应管。（3）、将待掺杂的且与反应管6连接的支撑管5固定在机床卡盘9上，将一根固定在电动升降台7上的空心塑料管4一端连接喷洒器3，然后沿支撑管5轴向插入，喷洒器插入至反应管6与支撑管5的连接处，即为喷洒器3的初始位置，空心塑料管4的另一端连接一根导管2，导管2连接固定在离子溶液存储器1里的伸底管。（4）、启动电动升降台7上的电机驱动装置，电机驱动装置驱动电动升降台7上的传动装置，使之在导轨8上向下移动，电动升降台7带动空心塑料管4顶端的喷洒器3沿轴向运动进入反应管6内，同时打开氮气入口开关，打开离子溶液储存器与导管之间的管路开关，令离子溶液通过伸底管进入导管2，到达顶端的喷洒器3喷出。（5）、当喷洒器达到指定位置或极限位置时，关闭离子溶液储存器与导管之间的管路开关，关闭氮气入口开关，喷洒器停止喷洒离子溶液，电机驱动装置驱动导轨上的电动升降台带动空心塑料管和喷洒器做反向轴向运动，离开反应管6内；直到喷洒器3返回到初始位置，电机驱动装置停止驱动。（6）、关闭电机驱动装置，松开机床卡盘9，取下支撑管5和反应管6，将其安装在制棒车床上静置，烘干；至此，离子溶液掺杂完毕。本方法步骤（1）中，反应管6长度为600±10mm，支撑管5长度为500±10mm；本实施例所选反应管6长度为600mm左右，所选支撑管5长度为500mm左右。本方法步骤（2）中，反应管6内疏松层沉积之后，反应管6的内壁厚度在18mm-19mm之间，本实施例的反应管6的内壁厚度在18.5mm左右，支撑管5内径为20mm；反应管6沉积疏松层后的弯曲度要小，以便空心塑料管4和喷洒器3进入反应管内。本方法步骤（3）中，空心塑料管4的长度为1100-1200mm，外径为9-10mm，内径为3-4mm，喷洒器3外径为14-15mm，内径为3-4mm，导管2内径9mm，本实施例中所选空心塑料管4的长度为1150mm左右，外径为9.5mm左右，内径为3.5mm左右，喷洒器3外径为14.5mm左右，内径为3.5mm左右。对于导管2外径无要求，长度要求与实际仪器摆放位置有关，须保证整个工作工程中导管无被拉扯现象。本方法步骤（3）中的空心塑料管4和喷洒器3采用去离子水进行洁净处理。本方法步骤（4）中，喷洒器3向反应管6喷洒离子溶液的流量范围控制在1ml/s-10ml/s，本实施例离子溶液的流量控制为5ml/s，尽量控制小流量，避免溶液与疏松层产生过大的相互力作用，导致本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备有源光纤的离子溶液掺杂方法，其特征在于，采用移动式喷洒注入方式对有源光纤进行离子溶液掺杂，其步骤如下：（1）、采用一根石英管作为沉积用的反应管，在反应管内壁沉积隔离层，用于防止反应管内的杂质离子进入芯层；（2）、再对沉积有隔离层的反应管进行疏松层沉积，得到待掺杂的且与支撑管连接在一起的反应管，用于吸附溶液中的溶质离子；（3）、将待掺杂的且与反应管连接的支撑管固定在机床卡盘上，将一根固定在电动升降台上的空心塑料管一端连接喷洒器，然后沿支撑管轴向插入，喷洒器插入至反应管与支撑管的连接处，即为喷洒器的初始位置，空心塑料管的另一端连接一根导管，导管连接固定在离子溶液存储器里的伸底管；（4）、启动电动升降台上的电机驱动装置，电机驱动装置驱动电动升降台上的传动装置，使之在导轨上向下移动，电动升降台带动空心塑料管顶端的喷洒器沿轴向运动进入反应管内，同时打开氮气入口开关，打开离子溶液储存器与导管之间的管路开关，令离子溶液通过伸底管进入导管，到达顶端的喷洒器喷出；（5）、当喷洒器达到指定位置或极限位置时，关闭离子溶液储存器与导管之间的管路开关，关闭氮气入口开关，喷洒器停止喷洒离子溶液，电机驱动装置驱动导轨上的电动升降台带动空心塑料管和喷洒器做反向轴向运动，离开反应管内；直到喷洒器返回到初始位置，电机驱动装置停止驱动；（6）、关闭电机驱动装置，松开机床卡盘，取下支撑管和反应管，将其安装在制棒车床上静置，烘干；至此，离子溶液掺杂完毕。...

【技术特征摘要】
1.一种制备有源光纤的离子溶液掺杂方法，其特征在于，采用移动式喷洒注入方式对有源光纤进行离子溶液掺杂，其步骤如下：（1）、采用一根石英管作为沉积用的反应管，在反应管内壁沉积隔离层，用于防止反应管内的杂质离子进入芯层；（2）、再对沉积有隔离层的反应管进行疏松层沉积，得到待掺杂的且与支撑管连接在一起的反应管，用于吸附溶液中的溶质离子；（3）、将待掺杂的且与反应管连接的支撑管固定在机床卡盘上，将一根固定在电动升降台上的空心塑料管一端连接喷洒器，然后沿支撑管轴向插入，喷洒器插入至反应管与支撑管的连接处，即为喷洒器的初始位置，空心塑料管的另一端连接一根导管，导管连接固定在离子溶液存储器里的伸底管；（4）、启动电动升降台上的电机驱动装置，电机驱动装置驱动电动升降台上的传动装置，使之在导轨上向下移动，电动升降台带动空心塑料管顶端的喷洒器沿轴向运动进入反应管内，同时打开氮气入口开关，打开离子溶液储存器与导管之间的管路开关，令离子溶液通过伸底管进入导管，到达顶端的喷洒器喷出；（5）、当喷洒器达到指定位置或极限位置时，关闭离子溶液储存器与导管之间的管路开关，关闭氮气入口开关，喷洒器停止喷洒离子溶液，电机驱动装置驱动导轨上的电动升降台带动空心塑料管和喷洒器做反向轴向运动，离开反应管内；直到喷洒器返回...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘蓉，姚睿，庞璐，衣永青，耿鹏程，梁小红，陈磊，赵国骁，王东波，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十六研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12