CN116282888A - 一种锥形光纤及其制备方法 - Google Patents

一种锥形光纤及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116282888A
CN116282888A CN202310344141.4A CN202310344141A CN116282888A CN 116282888 A CN116282888 A CN 116282888A CN 202310344141 A CN202310344141 A CN 202310344141A CN 116282888 A CN116282888 A CN 116282888A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical fiber
tapered optical
tapered
hole
quartz tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310344141.4A
Other languages
English (en)
Inventor
周程丽
刘锐
王静
王道龙
包箭华
李念
何霖
王颖
倪志龙
叶锦程
李幸围
李超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan Brightcore Optical Fiber Co ltd
Original Assignee
Wuhan Brightcore Optical Fiber Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan Brightcore Optical Fiber Co ltd filed Critical Wuhan Brightcore Optical Fiber Co ltd
Priority to CN202310344141.4A priority Critical patent/CN116282888A/zh
Publication of CN116282888A publication Critical patent/CN116282888A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/018—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD] by glass deposition on a glass substrate, e.g. by inside-, modified-, plasma-, or plasma modified- chemical vapour deposition [ICVD, MCVD, PCVD, PMCVD], i.e. by thin layer coating on the inside or outside of a glass tube or on a glass rod
    • C03B37/01884—Means for supporting, rotating and translating tubes or rods being formed, e.g. lathes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/01205—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/01205—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
    • C03B37/01225—Means for changing or stabilising the shape, e.g. diameter, of tubes or rods in general, e.g. collapsing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
    • C03B37/027—Fibres composed of different sorts of glass, e.g. glass optical fibres
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Abstract

本发明提供一种锥形光纤及其制备方法，锥形光纤的制备方法包括：将设有第一通孔的第一圆柱形石英管置于沉积车床；在第一通孔中沉积芯层，沉积芯层的过程中，逐渐调整沿第一通孔方向的沉积量；将沉积芯层的第一圆柱形石英管进行缩棒，以制备锥形预制棒；将锥形预制棒拉制成锥形光纤，锥形光纤包括沿锥形光纤轴向传导光的纤芯以及围绕纤芯的包层。本发明提供的锥形光纤的制备方法，整个工艺过程中无需多次打磨，一次成型，工艺简单，大幅降低了锥形光纤的加工难度，提高了锥形光纤的制备效率和精度。

Description

一种锥形光纤及其制备方法
技术领域
本发明涉及光纤制备技术领域，尤其涉及一种锥形光纤的制备方法。
背景技术
与普通纤芯包层均匀的光纤相比，锥形光纤通过引入大纤芯直径端，能够提升光纤的有效模场面积，具有有效抑制非线性效应的优势。同时，锥形光纤也具有优异的模式不稳定抑制性能、光束质量保持特性和放大自发辐射(ASE)抑制效果，在高功率激光领域有较大的潜力。
锥形光纤常使用熔融拉锥法、机械抛磨法或化学腐蚀法等，通过将光纤半径在轴向上发生变化，形成锥区以实现诸如光耦合、光传感、非线性光学、微纳光学、光纤器件以及其他研究领域的应用。但现有的锥形光纤在加工过程中，需对芯棒和玻璃棒分别研磨加工，制备过程复杂繁琐，尤其是对玻璃棒内壁进行打磨，加工难度大，精度低，同时内磨对玻璃棒长度也有限制，存在适应性差等缺点。
发明内容
本发明提供一种锥形光纤的制备方法，用以解决现有锥形光纤在加工过程中，需对芯棒和玻璃棒分别研磨加工，制备过程复杂繁琐的问题。
第一方面，本发明提供一种锥形光纤的制备方法，包括：
将设有第一通孔的第一圆柱形石英管置于沉积车床；
在所述第一通孔中沉积芯层，沉积所述芯层的过程中，逐渐调整沿所述第一通孔方向的沉积量；
对已完成沉积所述芯层的所述第一圆柱形石英管进行缩棒，以制备锥形预制棒；
将所述锥形预制棒拉制成锥形光纤，所述锥形光纤包括沿所述锥形光纤轴向传导光的纤芯以及围绕所述纤芯的包层。
根据本发明的一种锥形光纤的制备方法，所述在所述第一通孔中沉积芯层，沉积所述芯层的过程中，逐渐调整沿所述第一通孔方向的沉积量的步骤，包括：
将所述第一圆柱形石英管进行酸洗；
沿所述第一通孔方向逐渐增加或减少沉积疏松层，并在所述沉积疏松层中掺杂稀土离子。
根据本发明的一种锥形光纤的制备方法，所述第一通孔中沉积芯层，沉积所述芯层的过程中，逐渐调整沿所述第一通孔方向的沉积量的步骤，包括：
将所述第一圆柱形石英管进行酸洗；
沿所述第一通孔方向逐段增加或减少沉积疏松层，并在所述沉积疏松层中掺杂稀土离子。
根据本发明的一种锥形光纤的制备方法，所述在所述沉积疏松层中掺杂稀土离子的步骤，包括：
将含有所述稀土离子的溶液通入所述第一通孔；
浸泡预设时间后，排出剩余的含有所述稀土离子的溶液。
根据本发明的一种锥形光纤的制备方法，所述稀土离子为Nd3+、Yb3+、Er3+、Tm3+中的任意一种或几种组合。
根据本发明的一种锥形光纤的制备方法，将沉积所述芯层的所述第一圆柱形石英管进行缩棒，以制备锥形预制棒的步骤包括：
将所述第一圆柱形石英管和所述沉积疏松层进行烧结，使所述第一圆柱形石英管和所述沉积疏松层熔缩成所述锥形预制棒。
根据本发明的一种锥形光纤的制备方法，所述将所述锥形预制棒拉制成锥形光纤的步骤，包括：
将所述锥形预制棒置于拉丝塔上，拉制成所述锥形光纤。
根据本发明的一种锥形光纤的制备方法，所述将所述锥形预制棒拉制成锥形光纤的步骤，包括：
将第二石英管与锥形预制棒进行组装，在套管车床上进行套管得到实心的锥形光纤预制棒；
将所述锥形光纤预制棒置于拉丝塔上，拉制成所述锥形光纤。
根据本发明的一种锥形光纤的制备方法，所述将所述锥形预制棒拉制成锥形光纤的步骤之后还包括：
对所述包层***进行两次涂覆，以形成光纤涂层。
第二方面，本发明还提供一种锥形光纤，所述锥形光纤通过如上述任一项所述的锥形光纤的制备方法制成。
本发明提供的锥形光纤的制备方法，通过在第一圆柱形石英管内设置第一通孔，并在第一通孔沉积芯层的过程中，逐渐调整沿第一通孔方向的沉积量，使芯层的厚度沿第一通孔方向逐渐变化，以便缩棒形成锥形预制棒，最后将锥形预制棒进行拉制成锥形光纤，整个工艺过程中无需多次打磨，一次成型，工艺简单，大幅降低了锥形光纤的加工难度，提高了锥形光纤的制备效率和精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的锥形光纤的制备方法的流程示意图之一；
图2是本发明实施例提供的第一圆柱形石英管的示意图；
图3是本发明实施例提供的第一圆柱形石英管沉积芯层后的示意图；
图4是本发明实施例提供的锥形预制棒的示意图；
图5是本发明实施例提供的锥形光纤的示意图之一；
图6是本发明实施例提供的锥形光纤的制备方法的流程示意图之二；
图7是本发明实施例提供的锥形光纤的制备方法的流程示意图之三；
图8是本发明实施例提供的锥形光纤预制棒的示意图；
图9是本发明实施例提供的锥形光纤的示意图之二；
附图标记：
1、第一圆柱形石英管；10、第一通孔；
2、芯层；
3、锥形预制棒；
4、锥形光纤；41、纤芯；42、包层；
5、第二石英管。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合图1描述本发明提供的锥形光纤的制备方法，包括如下步骤：
步骤S101：将设有第一通孔的第一圆柱形石英管置于沉积车床。
首先，如图2所示，选用选择热学性质匹配，光学性质满足要求且设有第一通孔10的第一圆柱形石英管1，并将第一圆柱形石英管1放置于沉积车床上，
本实施例中，第一通孔10设置在第一圆柱形石英管1的中心处，第一通孔10由第一圆柱形石英管1的一端延伸至第一圆柱形石英管1的另一端。
步骤S102：在第一通孔中沉积芯层，沉积芯层的过程中，逐渐调整沿第一通孔方向的沉积量。
在制作出内设有第一通孔10的第一圆柱形石英管1后，控制第一圆柱形石英管1转动的同时，可通过第一通孔10通入气体或液体原料，气体或液体原料在第一通孔10的内壁上沉积形成芯层2；在沉积过程中，逐渐调整气体或液体原料的通入速度，以调整芯层2沿第一通孔10方向的沉积量，如图3所示。
可选地，气体或液体原料的通入速度可以连续变化，使芯层2沿第一通孔10方向的沉积量连续变化，形成斜面；或者，气体或液体原料的通入速度也可以进行分段变化，使芯层2沿第一通孔10方向的沉积量分段变化，形成多段阶梯面。
步骤S103：将沉积芯层的第一圆柱形石英管进行缩棒，以制备锥形预制棒。
第一通孔10内原料沿第一通孔10方向的沉积量逐渐变化，在第一圆柱形石英管1的第一通孔10内沉积成厚度逐渐变化的芯层2后，对第一圆柱形石英管1进行缩棒。由于芯层2的厚度逐渐变化，在缩棒过程中会熔缩形成圆锥形的芯层2，即熔缩形成锥形预制棒3，如图4所示。
缩棒熔缩过程中，通入氧气对芯层2和第一圆柱形石英管1进行吹扫，并将温度升至1700℃。继续升温，热源移动速度降至2.5至20mm/min，保持出气端压力与大气压强差，控制温度在1850～2150℃，将沉积芯层2的第一圆柱形石英管1制成锥形预制棒3。
S104：将锥形预制棒拉制成锥形光纤。
在制作出锥形预制棒3后，将锥形预制棒3置于拉丝塔上，如图5所示，拉制成芯包比渐变的锥形光纤4。该锥形光纤4包括沿锥形光纤4轴向传导光的纤芯41以及围绕纤芯41的包层42。
该锥形光纤4具有不变的包层直径，以及渐变的纤芯41直径，光纤的芯包比随光纤的长度发生渐变，而且根据需求纤芯41的直径、芯包比及锥角等在一定范围内均可以调控，可以根据无源光纤器件及光学***的要求进行具体调整。
本发明提供的锥形光纤的制备方法，通过在第一圆柱形石英管1内设置第一通孔10，并在第一通孔10沉积芯层2的过程中，逐渐调整沿第一通孔10方向的沉积量，使芯层2的厚度沿第一通孔10方向逐渐变化，以便缩棒形成锥形预制棒3，最后将锥形预制棒3进行拉制成锥形光纤4，整个工艺过程中无需多次打磨，一次成型，工艺简单，大幅降低了锥形光纤4的加工难度，提高了锥形光纤的制备效率和精度。
在另一个具体实施例中，选用选择热学性质匹配，光学性质满足要求且具有第一通孔10的圆柱形石英管后，也可以将圆柱形石英管的外壁通过刻蚀或打磨成锥形面，从而得到圆锥形石英管，并将第一圆锥形石英管放置于沉积车床上，第一通孔10由第一圆锥形石英管的一端延伸至第一圆锥形石英管的另一端。
在制作出内设有第一通孔10的第一圆锥形石英管后，控制第一圆锥形石英管转动的同时，可通过第一通孔10通入气体或液体原料，气体或液体原料在第一通孔10的内壁上沉积形成芯层2；在沉积过程中，逐渐调整气体或液体原料的通入速度，以调整芯层2沿第一通孔10方向的沉积量。具体地，芯层2的沉积量随第一圆锥形石英管的外侧锥面的收缩而增大。
可选地，气体或液体原料的通入速度可以连续变化，使芯层2沿第一通孔10方向的沉积量连续变化，形成斜面；或者，气体或液体原料的通入速度也可以进行分段变化，使芯层2沿第一通孔10方向的沉积量分段变化，形成多段阶梯面。
第一通孔10内原料沿第一通孔10方向的沉积量逐渐变化，在第一圆锥形石英管的第一通孔10内沉积成厚度逐渐变化的芯层2后，对第一圆锥形石英管进行缩棒。由于芯层2的厚度逐渐变化，在缩棒过程中会熔缩形成锥形的芯层2，第一通孔10熔缩形成包裹芯层2的锥形孔，构造出内设有锥形孔的锥形预制棒3。
缩棒熔缩过程中，通入氧气对芯层2和第一圆锥形石英管进行吹扫，并将温度逐步将温度升至1700℃。继续升温，热源移动速度降至2.5至20mm/min，保持出气端压力与大气压强差，控制温度在1850～2150℃，将沉积芯层2的第一圆锥形石英管制成锥形预制棒3。
在制作出锥形预制棒3后，将锥形预制棒3置于拉丝塔上拉制成芯包比渐变的锥形光纤4。该锥形光纤4包括沿锥形光纤4轴向传导光的纤芯41以及围绕纤芯41的包层42。
该锥形光纤4具有渐变的包层直径，以及反向渐变的纤芯41直径，光纤的芯包比随光纤的长度发生渐变，且单位长度内的芯包比变化更大，有利于满足实际设计使用需求。同时，根据需求纤芯41的直径、包层直径、芯包比等在一定范围内均可以调控，可以根据无源光纤器件及光学***的要求进行具体调整。
可选地，在另一个具体实施例中，选用选择热学性质匹配，光学性质满足要求且具有通孔的圆柱形石英管，对通孔内壁进行刻蚀制或打磨，形成锥形通孔，从而得到第一锥形石英管。并将第一锥形石英管放置于沉积车床上，锥形通孔由第一锥形石英管的一端延伸至第一锥形石英管的另一端，且锥形通孔的孔径由一端向另一端逐渐缩小，呈圆台形。
在制作出内设有锥形通孔的第一锥形石英管后，控制第一锥形石英管转动的同时，可通过锥形通孔通入气体或液体原料，气体或液体原料在锥形通孔的内壁上沉积形成芯层2；在沉积过程中，逐渐调整气体或液体原料的通入速度，以调整芯层2沿锥形通孔方向的沉积量。具体地，芯层2的沉积量随锥形通孔的收缩而减小。
可选地，气体或液体原料的通入速度可以连续变化，使芯层2沿锥形通孔方向的沉积量连续变化，形成斜面；或者，气体或液体原料的通入速度也可以进行分段变化，使芯层2沿锥形通孔方向的沉积量分段变化，形成多段阶梯面。
可选地，锥形通孔内原料沿锥形通孔方向的沉积量逐渐变化，在第一锥形石英管的锥形通孔内沉积成厚度逐渐变化的芯层2后，对第一锥形石英管进行缩棒。由于芯层2的厚度逐渐变化，在缩棒过程中会熔缩形成锥形的芯层2，锥形通孔熔缩形成包裹芯层2的锥形孔，构造出内设有锥形孔的锥形预制棒3。
缩棒熔缩过程中，通入氧气对芯层2和第一锥形石英管进行吹扫，并将温度逐步将温度升至1700℃。继续升温，热源移动速度降至2.5至20mm/min，保持出气端压力与大气压强差，控制温度在1850～2150℃，将沉积芯层2的第一锥形石英管制成锥形预制棒3。
在制作出锥形预制棒3后，将锥形预制棒3置于拉丝塔上，拉制成芯包比渐变的锥形光纤4。该锥形光纤4包括沿锥形光纤4轴向传导光的纤芯41以及围绕纤芯41的包层42。
该锥形光纤4具有不变的包层直径，以及渐变的纤芯41直径，光纤的芯包比随光纤的长度发生渐变，以满足实际设计使用需求。同时，根据需求纤芯41的直径、芯包比等在一定范围内均可以调控，可以根据无源光纤器件及光学***的要求进行具体调整。
在一个实施例中，步骤S102：在第一通孔中沉积芯层，沉积芯层的过程中，逐渐调整沿第一通孔方向的沉积量的步骤，如图6所示，包括如下步骤：
步骤S1021：将第一圆柱形石英管进行酸洗。
步骤S1022：沿第一通孔方向逐渐增加或减少沉积疏松层，并在沉积疏松层中掺杂稀土离子。
具体而言，如图3所示，在制作出内设有第一通孔10的第一圆柱形石英管1后，先利用酸洗的方式对第一圆柱形石英管1进行清洗，例如可采用氢氟酸溶液对整个第一圆柱形石英管1进行酸洗，通过酸洗有效除去了第一圆柱形石英管1内的杂质，保证了加工的质量。
在酸洗完毕后，将第一圆柱形石英管1的进气段安装好旋转接头，第一圆柱形石英管1安装在沉积车床上，可采用改进的化学气相沉积法(Modified Chemical VaporDeposition，MCVD)沉积疏松层，并在沉积疏松层中掺杂稀土离子。
具体地，采用氢氧焰外部预热该第一圆柱形石英管1，预热过程中，将第一圆柱形石英管1的温度逐步升高至1200℃。然后按照预设的流量向该第一圆柱形石英管1中通入气体原料。气体原料为SiCl4、BCl3、GeCl4、POCl3中的任意一种或几种的组合。在此之前，还需要向第一圆柱形石英管1中通入SF6，O2对第一圆柱形石英管1的内侧壁进行若干趟刻蚀，继续加热该第一圆柱形石英管1并通入气体原料。其中，通入气体原料时，反应管的温度需加热至1500℃～1800℃。第一圆柱形石英管1在反复转动过程中，逐渐改变气体原料的通入速度，沿第一通孔10方向逐渐增加或减少沉积疏松层，使沉积疏松层沿第一通孔10方向逐渐变厚或变薄，方便后续缩棒形成锥形预制棒3。沉积的过程中，或者沉积完毕后可在沉积疏松层中掺杂稀土离子。
需要说明的是，根据实际需要，还可采用外部气相沉积法(Outside VapourDeposition，OVD)，轴向化学气相沉积法(Vapour phase Axial Deposition，VAD)或者等离子体化学气相沉积法(Plasma Chemical Vapor Deposition，PCVD)的方式沉积疏松层，并在沉积疏松层中掺杂稀土离子。
可选地，在另一个实施例中，步骤S102：在第一通孔中沉积芯层，沉积芯层的过程中，逐渐调整沿第一通孔方向的沉积量的步骤，如图7所示，包括如下步骤：
步骤S1021：将第一圆柱形石英管进行酸洗。
步骤S1022：沿第一通孔方向逐段增加或减少沉积疏松层，并在沉积疏松层中掺杂稀土离子。
在本实施例中，步骤S1021的具体实施方式及步骤S1022通入气体原料的方式和上述实施例类似，在此不再赘述。需要说明的是，在步骤S1022中，对第一通孔10通入气体原料时，第一圆柱形石英管1反复转动，同时逐段改变气体原料的通入速度，即可沿第一通孔10方向逐段增加或减少沉积疏松层，从而形成沿第一通孔10方向逐段变厚或变薄的阶梯形沉积疏松层，方便后续缩棒形成锥形预制棒3。沉积的过程中，或者沉积完毕后可在沉积疏松层中掺杂稀土离子。
本实施例中，在掺杂稀土离子的过程中，可先将含有稀土离子的溶液通入第一通孔10，浸泡预设时间后，排出剩余的含有稀土离子的溶液，即可得到含有稀土离子的沉积疏松层。
具体地，将含有稀土掺杂离子的溶液通入第一圆柱形石英管1中，浸泡预设时间，浸泡的时间为30分钟以上，以对沉积疏松层进行稀土离子掺杂。具体而言，将稀土掺杂离子与溶解液按照预设配比混合，得到稀土掺杂离子的溶液，其中，稀土离子为Nd3+、Yb3+、Er3+、Tm3+中的任意一种或几种组合。溶解液为氯化物溶液或者硝酸盐溶液。配置好含有稀土掺杂离子的溶液后，将第一圆柱形石英管1取出，然后将第一圆柱形石英管1放入指定浓度的稀土掺杂离子的溶液中进行浸泡，浸泡结束后，可排出含有稀土离子的溶液，并进行干燥，即可在第一通孔10内得到含有稀土离子的沉积疏松层。
可选地，在一些实施例中，根据实际需求，也可以不在沉积疏松层中掺杂稀土离子，以便制成不含稀土离子的无源光纤。基于上述实施例，在一些实施例中，步骤S103：将沉积芯层的第一圆柱形石英管进行缩棒，以制备锥形预制棒的步骤包括：将第一圆柱形石英管和沉积疏松层进行烧结，使第一圆柱形石英管和沉积疏松层熔缩成锥形预制棒。
如图4所示，在沉积芯层2后，对第一圆柱形石英管1和沉积疏松层进行高温烧结，使得含有稀土离子的沉积疏松层玻璃化，然后再将玻璃化的沉积疏松层及第一圆柱形石英管1熔缩成实心的锥形预制棒3，通过缩棒有效去除沉积疏松层与第一圆柱形石英管1之间的间隙。
基于上述实施例，在一些实施例中，步骤S104：将锥形预制棒拉制成锥形光纤的步骤具体包括：在制作出锥形预制棒后，如图4所示，可将锥形预制棒3置于拉丝塔上，使用高温炉对锥形预制棒3进行加热软化，可调节的实验参数包括升温速率，拉制温度，拉制张力等。通过高温炉对锥形预制棒3进行软化，后进行拉丝，即可拉制成锥形光纤4。如图5所示，锥形光纤4包括沿锥形光纤4轴向传导光的纤芯41以及围绕纤芯41的包层42。该锥形光纤4的芯包比渐变的锥形光纤4具有渐变的纤芯41直径，以及不变的包层直径，光纤的芯包比随光纤的长度发生渐变，而且根据需求纤芯41的直径、芯包比及锥角等在一定范围内均可以调控，可以根据无源光纤器件及光学***的要求进行具体调整。
基于上述实施例，在另一些实施例中，步骤S104：将锥形预制棒拉制成锥形光纤的步骤具体包括：在制作出锥形预制棒后，若发现锥形预制棒不满足规格需要套管，如图8所示，首先选用选择热学性质匹配，光学性质满足要求的第二石英管5，第二石英管5中具有与锥形预制棒3相适配的第二通孔，第二通孔由第二石英管5的一端延伸至其另一端。然后将第二石英管5与锥形预制棒3进行组装，在套管车床上进行套管得到实心的锥形光纤预制棒，得到符合要求的锥形光纤预制棒。再将锥形光纤预制棒置于拉丝塔上，使用高温炉对锥形光纤预制棒进行加热软化，可调节的实验参数包括升温速率，拉制温度，拉制张力等。通过高温炉对锥形光纤预制棒进行软化后拉丝，即可拉制成锥形光纤4，通过在套管后拉丝能够充分保证密封性能，更容易控制拉丝，抑制同心误差。如图5所示，锥形光纤4包括沿锥形光纤4轴向传导光的纤芯41以及围绕纤芯41的包层42；其中，包层42是第二石英管5和第一圆柱形石英管1套管后形成的。该锥形光纤4具有渐变的纤芯41直径，以及不变的包层直径，光纤的芯包比随光纤的长度发生渐变，而且根据需求纤芯41的直径、芯包比、锥角等在一定范围内均可以调控，可以根据无源光纤器件及光学***的要求进行具体调整。
最后，如图9所示，可对包层42***进行两次涂覆低折涂料，从而在包层42外形成光纤涂层。
具体而言，进行第一次涂覆后以形成光纤内涂层；在光纤内涂层的周壁进行第二次涂覆，以形成外涂层。
在上述的制备工艺中，本实施例实质是在光纤包层的周壁进行光纤内涂层的涂覆。其中，光纤内涂层为低折射率涂层，光纤内涂层的折射率低于光纤包层的折射率，以保证锥形光纤的可靠性。
此外，本申请还提供两个具体实施例。
实例1：
制备一种双包层掺镱锥形光纤，采用以下步骤：
步骤1：将圆柱形高纯石英管置于沉积车床。
步骤2：在车床上沉积芯层，沿轴向方向逐渐增大，沉积芯层后缩棒成锥形光纤预制棒。具体为，高温灯在石英管下方匀速移动，沿轴向方向逐渐增大通入管内四氯化硅的量，在管内轴向方向形成厚度不断增加的截面为锥形的沉积层。
步骤3：将沉积后的芯棒置于车床上缩棒成锥形光纤预制棒。
步骤4：将锥形光纤预制棒置于拉丝塔上拉制成锥形光纤。
实例2：
制备一种双包层掺镱锥形光纤，采用以下步骤：
步骤1：将圆柱形高纯石英管置于沉积车床。
步骤2：在车床上沉积芯层，沿轴向方向分段逐渐变化，沉积芯层后缩棒成锥形光纤预制棒。具体为，高温灯在石英管下方匀速移动，沿轴向方向分段并逐段增大通入管内四氯化硅的量，使管内沉积的芯层逐渐加厚，最后沿轴向形成多段截面为锥形的沉积层。
步骤3：将沉积后的芯棒置于车床上缩棒成锥形光纤预制棒。
步骤4：将锥形光纤预制棒置于拉丝塔上拉制成锥形光纤。
另一方面，在本申请的一些实施例中，提供了一种锥形光纤，该锥形光纤通过如上述任一实施例中提供的锥形光纤的制备方法制成，因此，该锥形光纤也包括如上述任一实施例中锥形光纤的制备方法的全部有益效果，为避免重复，在此不再赘述。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种锥形光纤的制备方法，其特征在于，包括：
将设有第一通孔的第一圆柱形石英管置于沉积车床；
在所述第一通孔中沉积芯层，沉积所述芯层的过程中，逐渐调整沿所述第一通孔方向的沉积量；
将沉积所述芯层的所述第一圆柱形石英管进行缩棒，以制备锥形光纤预制棒；
将所述锥形光纤预制棒拉制成锥形光纤，所述锥形光纤包括沿所述锥形光纤轴向传导光的纤芯以及围绕所述纤芯的包层。
2.根据权利要求1所述的锥形光纤的制备方法，其特征在于，所述在所述第一通孔中沉积芯层，沉积所述芯层的过程中，逐渐调整沿所述第一通孔方向的沉积量的步骤，包括：
将所述第一圆柱形石英管进行酸洗；
沿所述第一通孔方向逐渐增加或减少沉积疏松层，并在所述沉积疏松层中掺杂稀土离子。
3.根据权利要求1所述的锥形光纤的制备方法，其特征在于，所述第一通孔中沉积芯层，沉积所述芯层的过程中，逐渐调整沿所述第一通孔方向的沉积量的步骤，包括：
将所述第一圆柱形石英管进行酸洗；
沿所述第一通孔方向逐段增加或减少沉积疏松层，并在所述沉积疏松层中掺杂稀土离子。
4.根据权利要求2或3中任一项所述的锥形光纤的制备方法，其特征在于，所述在所述沉积疏松层中掺杂稀土离子的步骤，包括：
将含有所述稀土离子的溶液通入所述第一通孔；
浸泡预设时间后，排出剩余的含有所述稀土离子的溶液。
5.根据权利要求3所述的锥形光纤的制备方法，其特征在于，所述稀土离子为Nd3+、Yb3+、Er3+、Tm3+中的任意一种或几种组合。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的锥形光纤的制备方法，其特征在于，所述将沉积所述芯层的所述第一圆柱形石英管进行缩棒，以制备锥形预制棒的步骤，包括：
将所述第一圆柱形石英管和所述沉积疏松层进行烧结，使所述第一圆柱形石英管和所述沉积疏松层熔缩成所述锥形预制棒。
7.根据权利要求6所述的锥形光纤的制备方法，其特征在于，所述将所述锥形预制棒拉制成锥形光纤的步骤，包括：
将所述锥形预制棒置于拉丝塔上，拉制成所述锥形光纤。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的锥形光纤的制备方法，其特征在于，所述将所述锥形预制棒拉制成锥形光纤的步骤，包括：
将第二石英管与锥形预制棒进行组装，在套管车床上进行套管得到实心的锥形光纤预制棒；
将所述锥形光纤预制棒置于拉丝塔上，拉制成所述锥形光纤。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的锥形光纤的制备方法，其特征在于，所述将所述锥形预制棒拉制成锥形光纤的步骤之后还包括：
对所述包层***进行两次涂覆，以形成光纤涂层。
10.一种锥形光纤，其特征在于，所述锥形光纤通过如权利要求1至9中任一项所述的锥形光纤的制备方法制成。
CN202310344141.4A 2023-03-29 2023-03-29 一种锥形光纤及其制备方法 Pending CN116282888A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310344141.4A CN116282888A (zh) 2023-03-29 2023-03-29 一种锥形光纤及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310344141.4A CN116282888A (zh) 2023-03-29 2023-03-29 一种锥形光纤及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116282888A true CN116282888A (zh) 2023-06-23

Family

ID=86790410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310344141.4A Pending CN116282888A (zh) 2023-03-29 2023-03-29 一种锥形光纤及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116282888A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4292063A (en) Manufacture of an optical fiber preform with micro-wave plasma activated deposition in a tube
US4314833A (en) Method of producing optical fibers
US7946134B2 (en) MCVD optical fiber method with partial removal of substrate tube
JP5916966B2 (ja) 光ファイバ母材の製造方法および光ファイバの製造方法
EP0176263B1 (en) Optical fiber
CN103553320A (zh) 一种用于大尺寸光纤预制棒的石英套管及其制造方法
AU750390B2 (en) Method of making an optical fiber preform
CN102149648B (zh) 光纤母材的制造方法
CN113277727B (zh) 一种芯包比渐变的锥芯光纤的制备方法及锥芯光纤
US6446468B1 (en) Process for fabricating optical fiber involving overcladding during sintering
CN112062460B (zh) 低损耗g.652.d光纤及其制作方法
CN109399910B (zh) 大芯径光纤预制棒和光纤的制备方法
CN115215540A (zh) 一种多层纤芯掺杂光纤制备方法
CN109020185B (zh) 微结构光纤预制棒的制备方法
EP0072069B1 (en) Method of producing preforms for drawing optical fibres and apparatus for the continuous production of optical fibres
CN114573226B (zh) 一种有源光纤及其制备方法
CN116282888A (zh) 一种锥形光纤及其制备方法
US20090260400A1 (en) Method for Producing a Tubular Semifinished Product From Fluorine-Doped Quartz Glass
CN116282887A (zh) 一种锥形光纤及其制作方法
CN116177868A (zh) 一种锥形光纤的制备方法
CN112390525B (zh) 光纤预制棒的制备方法
CN111995240A (zh) 一种低掺硼应力棒及其制备方法和应用
CN116119919A (zh) 一种锥形光纤的制备方法与锥形光纤
CN116375331A (zh) 一种锥形光纤的制备方法与锥形光纤
CN116143397A (zh) 一种锥形光纤的制备方法与锥形光纤

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination