一种用于气相法高温掺杂制棒的注入管装置及设备的制作方法

本发明涉及光纤光缆制备技术领域，尤其涉及一种用于气相法高温掺杂制棒的注入管装置及设备。

背景技术：

随全球激光技术飞速发展，激光器各个品类产品系列逐渐完善，激光加工渗透入制造业各个领域。激光器类型有气体激光器、液体激光器、固体激光器、半导体激光器、光纤激光器，其中光纤激光器与其他几种激光器对比，在维护成本、最大输出功率、电光转化率、泵浦寿命、稳定性、柔性加工等方面具有较明显的优势。光纤激光机可用于微电子、印刷、汽车、医疗设备、造船、航空等诸多行业，可加工材料涵盖从心脏支架和计算机存储芯片的微机械加工，直到厚管壁的深熔焊。使用操作灵活，是光纤激光器最具革命性的特点之一，能够轻松地集成于多轴机器人和振镜系统内。

光纤激光器器主要由泵浦源、耦合器、掺稀土元素光纤、谐振腔等部件构成，其中掺稀土光纤占光纤激光器总成本的近12％；国内很多企业多数是采购进口的掺稀土元素光纤，近几年，国产替代进口持续推进，也激起了国内企业在掺稀土元素光纤领域的投入；其中在低功率领域已完成进口替代，中功率领域加速替代过程中，而高功率领域国产化率正处于稳步提升中，国产替代进口正在如火如荼的进行中。

制备掺稀土光纤预制棒的mcvd方法主要分为液相掺杂法和气相掺杂法。液相掺杂法是制备掺稀土光纤预制棒最早采用的工艺方法,它是通过mcvd工艺在反应管内壁沉积结构疏松的沉积层,将这种结构疏松的沉积层浸泡在含有稀土离子的溶液中,使沉积层吸附溶液中的稀土离子,然后再经过脱水、玻璃化等工艺将稀土离子掺杂进反应管中。气相掺杂法是近些年发展出来的一种工艺方法，它是通过mcvd工艺沉积包层,但是芯区稀土材料的沉积是通过将含有稀土元素的稀土螯合物或者稀土氯化物以气体的方式带到mcvd反应管内,在管外热源的作用下,与mcvd通入的硅、磷等一起产生氧化反应,迁移并沉积到反应管内壁,直接形成掺杂芯区。相比于液相掺杂法,气相掺杂法的工艺更加简便,沉积预制棒的剖面更精细，可灵活控制掺杂浓度,均匀性好,芯径可大可小。

现有的用于气相法高温掺杂制棒设备(mcvd设备)的注入管装置中，是在金属保温隔热套管外缠绕加热带的方式进行加热，这样容易导致金属保温隔热套管内温度不均而凝结产生结晶而堵塞管路，从而影响生产效率。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种受热更加均匀的用于气相法高温掺杂制棒的注入管装置及设备。

本发明所采用的技术方案为：一种用于气相法高温掺杂制棒的注入管装置，其特征在于：包括内置于保温隔热套管内的气体输送管及加热测温棒，所述保温隔热套管设置于高纯石英套管内，所述气体输送管为耐腐蚀不锈钢材质。

按上述技术方案，所述加热测温棒设于保温隔热套管的中间位置，所述气体输送管至少为两个，布置在加热测温棒的外周。

按上述技术方案，所述保温隔热套管包括金属套管和在金属套管外包覆的保温层。

按上述技术方案，所述保温层的厚度为1～1.3mm。

按上述技术方案，所述保温层为耐高温胶带。

按上述技术方案，所述原料输送管的输出端穿过密封元

件通入反应管中，所述密封元件的外周与高纯石英套管内壁密封配置。

按上述技术方案，所述密封元件为全氟橡胶密封块。

一种用于气相法高温掺杂制棒设备，其特征在于：包括如上所述的注入管装置，所述注入管装置的输出端与反应管及车床制棒系统相配置，所述注入管装置的输入端与高温掺杂系统相配置。

按上述技术方案，注入管装置通过气端旋转密封装置支撑固定，所述反应管通过旋转密封装置与两端卡盘夹持旋转密封。

本发明所取得的有益效果为：

1、本发明提供的加热及测温棒与多根气体输送管直接接触，提高了导热效率，同时外设保温隔热管，待加热及测温棒升到设定温度200℃以上后，将使得气体输送管受热更均匀、温场更稳定，不会因保温隔热管内温度不均而凝结产生结晶、从而气体输送管，提高了生产效率，节省了维护时间与成本。

2、本发明通过将测温单元集成到加热棒内，相比以往的在金属套管内注入测温计的方式，减少了测温热电偶单元，以节省出更多的安装空间以增加保温层的厚度，提高保温效果；

3、本发明的金属套管及气体输送管均为耐腐蚀不锈钢材质，使得其能够承受反应气体的腐蚀性，使用寿命更长；

4、本发明的气体输送管通过密封元件置入反应管内，保证了保温隔热管尾端的密封性，以防在预制棒制备过程中，气体倒灌入高纯石英管内，腐蚀保温隔热管与气体输送管。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种用于气相法高温掺杂制棒的注入管装置的结构图。

图2为图1的a-a向示意图。

图3为本发明实施例提供的一种用于气相法高温掺杂制棒设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1、2所示，本实施例提供了一种用于气相法高温掺杂制棒的注入管装置，包括内置于保温隔热套管内的气体输送管5及加热测温棒4，所述保温隔热套管设置于高纯石英套管1内，所述气体输送管5为耐腐蚀不锈钢材质，具体为不锈钢管或合金管，所述加热测温棒的发热单元的材质是加热丝，可根据所需加热温度来选择加热丝的电阻值，方便在使用时调节电压大小精准控制加热棒温度；内置的测温单元使用的是k型热电偶。其中，所述加热测温棒4设于保温隔热套管的中间位置，所述气体输送管5至少为两个，布置在加热测温棒的外周，本实施例以设有三根气体输送管5为例进行说明，三根气体输送管5均匀的布置在加热测温棒4的外周。本发明通过设置加热及测温棒4与多根气体输送管5直接接触，提高了导热效率，同时外设保温隔热管，待加热及测温棒升到设定温度200℃以上后，将使得气体输送管受热更均匀、温场更稳定，不会因保温隔热管内温度不均而凝结产生结晶、从而气体输送管，提高了生产效率，节省了维护时间与成本。

本实施例中，所述保温隔热套管包括金属套管2和在金属套管外包覆的保温层3。所述保温层的厚度为1.2mm。所述保温层为耐高温胶带。耐高温胶带对金属套管2起到保温的效果，不会因金属套管2与空气接触快速降温、而使得通过气体输送管5内200℃以上的高温蒸气的温度降低，同时使得金属套管2内形成一个较为稳定的温场。具体实施时，将耐高温胶带均匀缠绕在金属套管2上，实施过程中观察胶带没有褶皱情况，以便金属套管2注入高纯石英套管1内。金属套管2注入高纯石英管1后，观察金属套管2是否有松动情况，间隙过大将影响高纯石英管1的使用寿命.其中金属套管为不锈钢套管。

当原料输送管与反应管7相配置时，所述气体输送管5的输出端穿过密封元件6通入反应管中，所述密封元件的外周与高纯石英套管1内壁密封配置。本实施例中，所述密封元件6为全氟橡胶密封块。高纯石英管1和全氟橡胶密封块将金属套管2以及气体输送管5包裹密封，使金属套管2及气体输送管5与注入的反应管7中的化学反应环境隔离，不被环境中的酸性气体倒灌与腐蚀。

将加热测温棒4和3根气体输送管5插入金属套管2并调整好位置后，确保气体输送管5多出1.5cm的距离，以便全氟橡胶密封块的安装，保证金属套管2右端的密封性，以防在预制棒制备过程中，气体倒灌入高纯石英管1内，腐蚀金属套管2与气体输送管5；为了方便全氟橡胶块定位，气体输送管5与金属套管2之间的间隙一般为0.1-0.3mm，防止间隙过大导致气体输送管5在金属套管2内晃动。此外，实际操作时，为了保证全氟橡胶密封块的开孔能准确对准气体输送管5，需要使用工装棒调整气体输送管5的位置。

如图3所示，本实施例还提供了一种用于气相法高温掺杂制棒设备，包括如上所述的注入管装置10，所述注入管装置10的输出端与反应管7及车床制棒系统11相配置，所述注入管装置的输入端与高温掺杂系统9相配置，其中，注入管装置10通过气端旋转密封装置12支撑固定，所述反应管7通过旋转密封装置12与两端卡盘夹持旋转密封。其中，高温掺杂系统、气端旋转密封装置12、车床制棒系统11均为现有技术。需生产掺稀土元素的预制棒时，掺稀土元素的混合气体则通过注入管装置10进入反应管7，并在加热区产生沉积反应。生产时，生产工艺人员根据所需生产的掺稀土元素的预制棒，可根据配方控制高温掺杂系统9中质量流量计mfc的气体流量以及车床制棒系统11中燃烧器运行速度以及反应管7的旋转速度等。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。