一种匀化溶液掺杂装置及喷洒方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种匀化溶液掺杂方法，包括溶液存储器、导管、喷洒器、硬质空心管、石英反应管、电动升降台、导轨、速度传感器、带压力调节阀的氮气输送管和支撑座，空心管的一端连接溶液储存器，另一端连接溶液喷洒装置，该溶液储存器对溶液进行压力控制，匀速输送溶液，送料速度通过控制输送氮气进行控制，离子溶液通过硬质空心管流出，进入喷洒器喷出，实时接收速度传感器并通过计算得到喷洒器的位置信息，通过电动升降台往复运动向石英反应管内多次喷洒离子溶液。优点是结构简单、操作方便、可控性强，可进行多品种、不同浓度的离子溶液掺杂，提高光纤预制棒的掺杂均匀性。高光纤预制棒的掺杂均匀性。高光纤预制棒的掺杂均匀性。

【技术实现步骤摘要】
一种匀化溶液掺杂装置及喷洒方法


[0001]本专利技术涉及光纤预制棒制备装置，特别是涉及一种掺杂溶液喷洒装置及喷洒方法。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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浓度不均、隔离层脱落等现象，并且溶液浸泡工艺流程比较复杂。气相掺杂法，是利用气态的反应物在石英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。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种掺杂溶液喷洒装置及喷洒方法。通过采用套叠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。具体技术方案是，一种匀化溶液掺杂装置，包括溶液存储器、导管、喷洒器、硬质空心管、石英反应管、电动升降台、导轨、速度传感器、带压力调节阀的氮气输送管和支撑座，所述的溶液存储器数个固定于支撑座上端面，数个溶液存储器的液面上方固定有带压力调节阀的氮气输送管，所述的喷洒器位于石英反应管的支撑部分上端，为喷洒器初始位置，电动升降台置于导轨中，导轨方向与石英反应管方向相同固定，硬质空心管过盈配合固定于电动升降台上，速度传感器固定于电动升降台上，数根软管分别伸出导管的两端外，一端分别置于各溶液存储器的液面底部，另一端分别与喷洒器的立管连接，喷洒器固定于硬质空心管上，带有喷洒器的硬质空心管一端插入石英反应管内、另一端固定于导管上。
[0005]所述的导管内径为17
‑
18mm。
[0006]所述的喷洒器为多层内带圆空腔圆柱体套叠的圆柱体，外径为20
‑
21mm、高度为25
‑
30mm，；圆空腔内径为18
‑
19mm、高10
‑
11mm，每层内带圆空腔圆柱体，腔底有一个互不同心的圆通孔，内有立管分别穿过最上层圆柱体顶端面，与导管的空心软导管配合，每层带圆空腔圆柱体圆周面有个数不少于三个的径向细通孔，且沿圆周面均匀分布。
[0007]所述的石英反应管内径为20 mm
ꢀ‑
25mm，由上端的支撑部分和下端的反应部分组成，反应部分高度为600
±
10mm，支撑部分高度为500
±
10mm；垂直固定于支撑座侧端面的卡盘上.石英反应管内沉积有疏松层，使石英反应管的反应部分内径为20 mm
ꢀ‑
25mm，石英反应管的支撑部分（沉积疏松层后的弯曲度要小，以便于硬质空心管和喷洒器进入石英反应管的反应部分内。
[0008]喷洒方法包括以下步骤，（一）、在石英反应管内壁沉积隔离层，用于防止石英反应管内的杂质离子进入芯层；（二）、对有沉积隔离层的石英反应管的反应部分进行疏松层沉积，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，疏松层沉积之后石英反应管的反应部分内径为20 mm
ꢀ‑
25mm，石英反应管的支撑部分沉积疏松层后的弯曲度要小，便于硬质空心管和喷洒器进入反应管的反应部分内；（三）、将石英反应管的支撑部分固定在支撑座的卡盘上，一根硬质空心管一端连接喷洒器、另一端与固定在电动升降台最上端的导管连接固定，喷洒器置于石英反应管上端，此时为喷洒器的初始位置，硬质空心管和喷洒器使用前采用去离子水进行洁净处理；（四）、启动电动升降台，电动升降台带动硬质空心管下端的喷洒器沿轴向运动进入石英反应管内指定位置，喷洒器步进速度范围控制在1mm/s
‑
10mm/s，电动升降台上的速度传感器实时接收通过计算得到喷洒器的位置信息，同时打开氮气入口开关，打开数个装有离子溶液的储存器上的软管管路开关，离子溶液的流量控制为3ml/s，离子溶液通过软管，并分别与喷洒器的圆空腔连接，并由喷洒器的径向细通孔喷出，喷洒器向石英反应管内喷洒离子溶液的流量范围控制在1ml/s
‑
6ml/s；（五）、当离子溶液喷洒达到指定数量时，关闭离子溶液储存器与导管的软管之间的软管管路开关，关闭氮气入口压力阀门，喷洒器停止喷洒离子溶液，电动升降台带动硬质空心管和喷洒器做反向轴向运动，直到喷洒器返回到初始位置，电动升降台关闭；（六）、离子溶液注入完毕，会有少许液体残留在软管和喷洒器内，要对软管和喷洒器吹扫，清理干净，避免污染或阻塞管路；（七）、松开支撑座的卡盘，取下石英反应管，将其安装在制棒车床上静置，烘干；至此，离子溶液掺杂完毕。
[0009]本专利技术的优点是，可进行多品种、不同浓度的离子溶液掺杂。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
[0010]图1为本专利技术的结构立体示意图；图2为本专利技术的喷洒器结构立体示意图；图3为本专利技术的喷洒器A
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A剖面图。
具体实施方式
[0011]以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。
[0012]实施例一以较为常见的掺镱光纤预制棒的制作。
[0013]如图1、图2、图3所示，所选石英反应管6内壁厚度在23mm左右、石英反应管6的反应
部分6
‑
2长度600mm左右，支撑部分6
‑
1长度500mm 左右。所选硬质空心管4的长度1150mm左右，外径4.5 mm左右，可由氟塑料之类具有弹性和钢性的材料制作，内径3.5mm左右，喷洒器3外径20.5mm左右，内径为19mm左右，高度25mm，圆空腔3
‑
1内径为18mm、高10mm，各个腔体侧面有六个沿圆周均匀分布的径向细通孔3
‑
2，导管2外径18.5mm，长度要求与实际仪器摆放位置相关，并须保证硬质空心管4无压折现象。
[0014]喷洒步骤如下：（一）、在石英反应管6内壁沉积隔离层，用于防止石英反应管6内的杂质离子进入芯层；（二）、对沉积有隔离层的石英反应管6的反应部分6
‑
2中进行疏松层沉积，疏松层是未烧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种匀化溶液掺杂装置，包括溶液存储器（1）、导管（2）、喷洒器（3）、硬质空心管（4）、石英反应管（6）、电动升降台（7）、导轨（8）、速度传感器（9）、带压力调节阀的氮气输送管（10）和支撑座（11），其特征在于：所述的溶液存储器（1）数个固定于支撑座（11）上端面，数个溶液存储器（1）的液面上方固定有带压力调节阀的氮气输送管（10），所述的喷洒器（3）位于石英反应管（6）的支撑部分（6
‑
1）上端，为喷洒器（3）初始位置，电动升降台（7）置于导轨（8）中，导轨（8）方向与石英反应管（6）方向相同固定，硬质空心管（4）过盈配合固定于电动升降台（7）上，速度传感器（9）固定于电动升降台（7）上，数根软管（2
‑
1）分别伸出导管（2）的两端外，一端分别置于各溶液存储器（1）的液面底部，另一端分别与喷洒器（3）的立管(3
‑
3)连接，喷洒器（3）固定于硬质空心管（4）上，带有喷洒器（3）的硬质空心管（4）一端插入石英反应管（6）内、另一端固定于导管（2）上。2.如权利要求1所述的一种匀化溶液掺杂装置，其特征在于：所述的导管（2）内径为17
‑
18mm。3.如权利要求1所述的一种匀化溶液掺杂装置，其特征在于：所述的喷洒器（3）为多层内带圆空腔圆柱体（3
‑
1）套叠的圆柱体，外径为20
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21mm、高度为25
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30mm，；圆空腔(3
‑
1) 内径为18
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19mm、高10
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11mm，每层内带圆空腔圆柱体（3
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1）腔底有一个互不同心的圆通孔（3
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4），内有立管（3
‑
3）分别穿过最上层圆柱体顶端面，与导管（2）的空心软导管（2
‑
1）配合，每层带圆空腔圆柱体（3
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1）圆周面有个数不少于三个的径向细通孔（3
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2），且沿圆周面均匀分布。4.如权利要求1所述的一种匀化溶液掺杂装置，其特征在于：所述的石英反应管（6）内径为20 mm
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25mm，由上端的支撑部分（6
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1）和下端的反应部分（6
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2）组成，反应部分（6
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2）高度为600
±
10mm，支撑部分（6
‑
1）高度为500
±
10mm；垂直固定于支撑座（11）侧端面的卡盘（11
‑
1）上.石英反应管（6）内沉积有疏松层，使石英反应管（6）的反应部分（6
‑
2）内径为20 mm
ꢀ‑
25mm，石英反应管（6）的支撑部分（6<...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘蓉，武洋，衣永青，王东波，赵国骁，葛欣，赵振学，杨鹏，庞璐，
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：