一種在線熔縮拉絲的增益光纖製備方法與流程
2024-03-04 14:45:15 2
本發明涉及光纖製備技術領域，特別涉及一種在線熔縮拉絲的增益光纖製備方法。
背景技術：
雷射是20世紀以來，繼原子能、計算機、半導體之後，人類的又一重要發明。高功率光纖雷射器作為新一代工業雷射器，在工業材料加工、高端製造領域應用廣泛，近年來得到世界各主要工業國家的廣泛重視。顯而易見，在光纖雷射器產業鏈中，特種光纖與光纖雷射器密切相關，光纖雷射器的製造涉及多種有源和無源光纖，而其中最關鍵的是雙包層大模場稀土摻雜的有源光纖。
雙包層大模場有源光纖的結構由摻雜稀土離子的纖芯，傳輸泵浦光的內包層和形成泵浦波導的低折射率外包層等部分組成，由於泵浦光只有在通過纖芯時才會被稀土離子吸收並進而實現雷射放大效果，為提高泵浦光的吸收效率，需要破壞內包層的圓柱對稱性以減少螺旋光的產生，這通常可以通過將內包層外形做成非圓形來實現，如正八邊形。因此，雙包層大模場有源光纖的製備通常包括芯棒，套管，打磨，拉絲和測試等步驟。有源光纖芯棒製備可採用MCVD方法，也可選用其它方法如OVD，VAD和PCVD等。芯棒完成後，一般通過套管工藝，即將芯棒插入適當尺寸的套管，在熱的作用下，將套管熔縮到芯棒上，製成光纖預製棒，以達到設計的芯包比要求，套管完成的光纖預製棒採用機械打磨將其加工成非圓外形的光纖預製棒，最後進行拉絲塗覆和測試。
上述串聯式工藝流程目前用於有源光纖的生產，但是，這一常規在線熔縮拉絲的增益光纖製備方法存在以下幾個缺點：芯棒進行套管和打磨過程中，會不同程度地引入光纖同心度下降，不宜控制光纖質量；由於芯棒製造成本較高，後續工藝一旦出現失誤，難於補救，報廢成本高；串聯式工藝流程生產周期較長，不利於生產效率的提高；預製棒打磨由於殘存應力容易造成整根光纖預製棒開裂，生產風險較大。
技術實現要素：
本發明提供一種在線熔縮拉絲的增益光纖製備方法，解決現有技術中加工過程引入同心度誤差，同時打磨過程造成預製棒損傷的技術問題。
為解決上述技術問題，本發明提供了一種在線熔縮拉絲的增益光纖製備方法，包括：
製備光纖預製棒芯棒；
採用氫氟酸溶液酸洗所述光纖預製棒芯棒，去除雜質；
製備非圓外形的套管；
採用氫氟酸溶液酸洗所述套管，去除雜質；
將所述套管與所述光纖預製棒芯棒進行組合套裝成光纖預製棒組合件；
將所述光纖預製棒組合件安裝在拉絲塔上進行在線熔縮，拉絲和塗覆，製成雙包層有源光纖。
進一步地，所述套管內壁與所述光纖預製棒的間隙小於或等於0.5mm。
進一步地，所述套管置於所述HF溶液中浸泡時間大於等於15min。
進一步地，所述套管為石英玻璃管。
進一步地，所述套管為摻雜的二氧化矽玻璃管，其折射率等於或小於二氧化矽玻璃的折射率。
進一步地，所述製備非圓外形套管的步驟包括：單獨將圓形玻璃管的外壁進行機械打磨成非圓外形套管；
其中，所述非圓外形套管包括正八邊形或者正六邊形或者正方形或者長方形或者「D」形。進一步地，所述光纖預製棒芯棒置於所述HF溶液中浸泡時間大於或等於10min。
進一步地，所述製備光纖預製棒芯棒包括：
用MCVD方法製備的芯棒，在纖芯摻雜稀土物質和其它共摻物質；
用OVD方法製備的芯棒，在纖芯摻雜稀土物質和其它共摻物質；
用VAD方法製備的芯棒，在纖芯摻雜稀土物質和其它共摻物質；
用PCVD方法製備的芯棒，在纖芯摻雜稀土物質和其它共摻物質。
本申請實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：
本申請實施例中提供的在線熔縮拉絲的增益光纖製備方法，一方面通過光纖加工過程有序加工，配合HF溶液浸泡操作，大大降低過程中的雜質引入，保證光纖的質量；另一方面，通過獨立加工成非圓外形的套管，而後再與芯棒組合套裝避免預製棒的塑形加工過程造成光纖預製棒損傷，同時保持較好的同心度；第三，非圓外形套管制備和光纖芯棒製備可獨立並行進行，大大提高了生產效率；第四，非圓外形套管可進行單獨測試，如有誤差，可採取適當的補救措施。
附圖說明
圖1為本發明實施例提供的在線熔縮拉絲的增益光纖製備方法的流程圖；
圖2為本發明實施例提供的光纖預製棒芯棒棒芯和包層結構示意圖；
圖3為本發明實施例提供的套管的結構示意圖；
圖4為本發明實施例提供的組合光纖預製棒的結構示意圖；
圖5為本發明實施例提供的有源光纖結構示意圖。
具體實施方式
本申請實施例通過提供一種在線熔縮拉絲的增益光纖製備方法，解決現有技術中加工過程引入雜質，同時打磨過程造成預製棒損傷的技術問題；達到了抑制雜質引入，提升光纖質量；降低塑形損傷的技術效果。
為了更好的理解上述技術方案，下面以八邊形預製棒作為實例，結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細說明，應當理解本發明實施例以及實施例中的具體特徵是對本申請技術方案的詳細的說明，而不是對本申請技術方案的限定，在不衝突的情況下，本申請實施例以及實施例中的技術特徵可以相互組合。
參見圖1～圖5，本發明實施例提供的一種在線熔縮拉絲的增益光纖製備方法，包括：
製備光纖預製棒芯棒(1、2)；
將所述光纖預製棒芯棒置於所述HF溶液中浸泡，去除雜質；
製備正八邊形套管3；
將所述套管按照所述光纖預製棒芯棒尺寸進行匹配切割，並置於HF溶液浸泡，去除雜質；
將所述正八邊形套管與所述光纖預製棒芯棒進行組合套裝成光纖預製棒組合件4；
將所述光纖預製棒組合件在拉絲塔上在線熔縮，拉絲和塗覆製成雙包層有源光纖。
具體來說，就是按照預製棒從裡到外的結構是順序，分別單獨製備各個部件，一方面能夠提升加工效率，保持結構和質量的可靠性，通過HF溶液，抑制雜質的引入；進一步，將獨立加工的芯棒和套管進行組裝，避免塑形造成光纖預製棒的損傷。
參見圖5，雙層塗覆包括：內塗層5和外塗層6。
具體的，所述製備正八邊形套管的步驟包括：單獨將圓形玻璃管進行機械打磨成正八邊形套管。即，將套管脫離芯棒獨立加工，完成後再和芯棒組裝，能夠避免加工雜質引入，同時避免損傷預製棒。
優選地，所述套管內壁與所述光纖預製棒芯棒的間隙小於或等於
0.5mm。
具體來說，所述套管為石英玻璃管，所述套管置於所述HF溶液中浸泡時間大於或等於15min；所述光纖預製棒芯棒置於所述HF溶液中浸泡時間大於或等於10min。通過HF容易去除掉加工過程中的雜質，保證光纖的質量可靠性。
本專利採用直接八邊形套管與芯棒組合拉絲的方法製備雙包層大模場有源光纖，其他諸如異型套管與芯棒組合拉絲製備雙包層大模場有源光纖等均為該專利的保護範圍。
本申請實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：
本申請實施例中提供的在線熔縮拉絲的增益光纖製備方法，一方面通過光纖加工過程有序加工，配合HF溶液浸泡操作，大大降低過程中的雜質引入，保證光纖的質量；另一方面，通過獨立加工成非圓外形的套管，而後再與芯棒組合套裝避免預製棒的塑形加工過程造成光纖預製棒損傷，同時保持較好的同心度；第三，非圓外形套管制備和光纖芯棒製備可獨立並行進行，大大提高了生產效率；第四，非圓外形套管可進行單獨測試，如有誤差，可採取適當的補救措施。
最後所應說明的是，以上具體實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照實例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。