多模铒镱共掺光纤、芯棒及其制备方法、应用与流程

1.本发明属于光纤制备技术领域，具体涉及一种多模铒镱共掺芯棒制备方法、光纤、制备方法及其应用。


背景技术：

2.随着空间通信、激光雷达、医疗和军工等相关科技的发展，市场对高功率连续或者脉冲1550nm激光光源的需求日益迫切。特别是随着无人驾驶的商业模式的确定。1550nm波段的激光雷达凭借着人眼安全和可靠性强等优势在智慧驾驶领域引起了广泛关注。
3.铒镱共掺光纤激光器是降低1550nm波段激光雷达成本并实现推广的关键器件。就传统通信用掺铒光纤而言，一方面，由于er
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的吸收带窄以致泵浦源首先，常用的仅有980nm和1480nm激光器；另一方面，er
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吸收发射截面均很窄，导致光纤输出功率非常有限，从而限制了其在激光雷达领域的应用。而通过高浓度yb
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的共掺，利用yb
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吸收带较宽的优势以及er
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与yb
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之间的能量传递效应，可以有更多泵浦源选择并提高er
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的能量转换效率，即实现1550nm波段的高功率输出。
4.而现有技术采用反向沉积结合溶液法掺杂工艺制备铒镱共掺光纤，其采用反向沉积的方式，即火焰移动方向与原料沉积方向一致，先形成疏松层然后再进行溶液浸泡掺杂，但是这种工艺在沉积时高温火焰移动经过下游沉积的疏松层，使疏松层内的p2o5会被大量挥发，无法达到高掺p2o5的目的，而p2o5能够提高er
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和yb
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在二氧化硅的溶解度避免发生团簇，因此常规的制备方法无法得到具备高掺杂铒镱的共掺光纤。


技术实现要素：

5.针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种多模铒镱共掺光纤制备方法，通过高效沉积工艺实现p2o5的高掺杂，以解决铒镱共掺光纤内部易团簇，衰耗大的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供一种多模铒镱共掺光纤芯棒的制备方法，包括如下步骤：
7.s1、将原料混合均匀并通入石英玻璃管内进行正向沉积，在1300～1600℃下沉积并烧结得到芯层；所述原料包括sicl4、pocl3、铒离子螯合物、镱离子螯合物、o2和he；
8.s2、将烧结得到的芯层在石英衬管内熔缩得到芯棒。
9.作为本发明的进一步改进，步骤s1中所述pocl3的载气流量为250～280sccm，所述铒离子螯合物的载气流量为400～550sccm，所述镱离子螯合物的载气流量为400～600sccm。
10.作为本发明的进一步改进，步骤s1中所述sicl4的载气流量为25～30sccm。
11.作为本发明的进一步改进，步骤s1中所述o2/he的流量比为1.2～1.5。
12.作为本发明的进一步改进，步骤s1中所述原料还包括有alcl3，所述alcl3的载气流量为0～100sccm。
13.作为本发明的进一步改进，步骤s1中所述原料还包括有铈离子螯合物，所述铈离子螯合物的载气流量为0～100sccm。
14.本技术还包括一种多模铒镱共掺光纤芯棒制备方法制备得到的多模铒镱共掺光纤芯棒。
15.本技术还包括一种多模铒镱共掺光纤的制备方法，其还包括如下步骤：
16.s3、选用套管，将芯棒放入套管，采用管棒法制得预制棒；
17.s4、将预制棒在一定温度下拉制获得多模铒镱共掺光纤。
18.本技术还包括一种多模铒镱共掺光纤，其包括：
19.纤芯，所述纤芯包括有掺杂物p2o5、er2o3和yb2o3，其中所述p2o5的摩尔浓度为10～15mol％；所述er2o3的摩尔浓度为0.02～0.1mol％，yb2o3的摩尔浓度为0.8～1.6mol％，所述yb2o3和er2o3浓度比例在25～40之间；
20.包层，所述包层包覆于所述纤芯外周，所述包层为石英玻璃。
21.作为本发明的进一步改进，所述纤芯还包括有掺杂物al2o3和/或ceo2；所述al2o3的摩尔浓度为0～0.4mol％，所述ceo2的摩尔浓度为0～0.25mol％。
22.本技术还包括一种多模铒镱共掺光纤在1540～1560nm波段光纤激光器的应用。
23.上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
24.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：
25.(1)本发明的多模铒镱共掺光纤，其通过实现铒镱共掺光纤中p2o5的高掺杂，提高了er
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和yb
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在二氧化硅中的溶解度，避免其发生团簇；并且高掺杂的yb
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使得光纤中yb
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包围在er
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的周围，进一步避免了团簇现象，实现能量的高效传递。
26.(2)本发明的多模铒镱共掺光纤，其通过在光纤中掺杂少量al2o3和ceo2，其中少量al2o3可起到稳定玻璃结构和提高稀土离子溶解度的作用；而部分ceo2能够替代易于挥发的p2o5，起到抑制能量逆转换和er
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离子上转换发光的作用；并且al2o3和ceo2都比p2o5稳定，其可在一定程度上降低p2o5挥发带来的光纤折射率凹陷的问题，提高了光纤的光学性能。
27.(3)本发明的多模铒镱共掺光纤芯棒的制备方法，其通过采用正向沉积结合气相掺杂方式，在保证能够玻璃化的前提下将正向沉积温度控制在1300～1600℃下，实现沉积-气相掺杂-玻璃化同时进行，通过降低其沉积温度以降低p2o5在沉积过程中的挥发，使得该铒镱共掺光纤芯棒中p2o5的高掺杂，改善了芯棒折射率剖面中心凹陷的问题。
附图说明
28.图1是本发明空白例中铒镱共掺光纤中芯棒的折射率剖面图；
29.图2是本发明实施例1中多模铒镱共掺光纤中芯棒的折射率剖面图；
30.图3是本发明实施例2中多模铒镱共掺光纤中芯棒的折射率剖面图；
31.图4是本发明实施例3中多模铒镱共掺光纤中芯棒的折射率剖面图；
32.图5是本发明实施例4中多模铒镱共掺光纤的芯棒的折射率剖面图；
33.图6是本发明实施例5中多模铒镱共掺光纤的芯棒的折射率剖面图；
34.图7是本发明实施例5中多模铒镱共掺光纤的芯棒的折射率轴向均匀性曲线。
具体实施方式
35.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
36.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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的限制。
37.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
38.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
40.请参阅图1～7，本发明优选实施例中的多模铒镱共掺光纤，其包括有纤芯和包层，其中纤芯的主体为sio2，其内含有掺杂物，掺杂物具体包括p2o5、er2o3和yb2o3，其中p2o5的摩尔浓度为10～15mol％，er2o3的摩尔浓度为0.02～0.1mol％，yb2o3的摩尔浓度为0.8～1.6mol％；该包层设置在纤芯的外周，并且包层优选为石英玻璃。
41.本技术通过实现p2o5在光纤中的高掺杂，利用p2o5提高er
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和yb
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在二氧化硅中的溶解度以避免其发生团簇，进而实现高掺杂的yb
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包围在er
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的周围以进一步避免团簇现象，并利用yb
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吸收带较宽的优势以及er
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与yb
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之间的能量传递效应，提高er
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的能量转换效率，以实现其在1540～1560nm波段的高功率激光输出。
42.进一步地，作为本发明的优选实施例，本技术中的纤芯中还包括有掺杂物al2o3和/或ceo2，其中al2o3的摩尔浓度为0～0.4mol％，ceo2的摩尔浓度为0～0.25mol％。本技术通过在纤芯中掺杂al2o3，利用少量掺杂的al2o3起到稳定玻璃结构和提高稀土元素离子溶解度的作用。并且本技术中的al2o3的摩尔浓度需严格控制，掺杂过多的al2o3为降低玻璃体系中的声子能量，导致能量转换效率的降低。而ceo2能够部分替代易挥发的p2o5，起到抑制能量逆转换和er
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离子上转换发光的作用，提高了该多模铒镱共掺光纤的光纤光学性能。并且上述al2o3和ceo2都比p2o5稳定，可以在一定程度上改善挥发带来的光纤折射率凹陷问题。
43.进一步地本技术中的多模铒镱共掺光纤的yb2o3的摩尔浓度与er2o3的摩尔浓度的比值在25～40之间，使得具备足量的yb
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围绕在er
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的周围，确保能量的高转换效率。比例在25以上可以保证足够多的yb
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能够包围在er
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周围，实现高效的能量转递，同时这个比例的光纤适合用于短波信号光(1540～1560nm)和低输出功率(1～2w)的器件中。当比例小于25时，光纤的工作波长会往长波方向移动，且低功率输出条件下的光转换效率降低；当比例大于40时，er
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浓度偏低，会导致光纤整体的光光转换效率偏低。
44.进一步地，本技术包括一种多模铒镱共掺光纤在1540～1560nm波段光纤激光器的应用。具体地，常规掺铒光纤中，由于er
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的吸收带较窄以致使泵浦源首先，其常用的是980nm和1480nm的激光器，并且er
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的吸收发射界面均很窄，导致了光纤的输出功率非常有限，限制了其在光纤激光器的应用。本技术中高度浓度yb
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的共掺，利用yb
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吸收带较宽的特性以及er
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与yb
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之间的能量传递效应，可以有更多的泵浦源选择并提高er
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的能量转换效率，即实现该多模铒镱共掺光纤在1540～1560m波段光纤激光器的应用。
45.本技术还包括一种多模铒镱共掺光纤芯棒的制备方法，其用于制备上述多模铒镱共掺光纤，具体包括如下步骤：
46.s1、将原料混合均匀并通入石英玻璃管内进行正向沉积，在1300～1600℃下沉积并烧结得到芯层；其中，该原料包括sicl4、pocl3、铒离子螯合物、镱离子螯合物、o2和he；
47.s2、将烧结得到的芯层在石英衬管内熔缩得到芯棒；并且该熔缩温度为1900～2100℃。
48.更进一步地，针对该多模铒镱共掺光纤芯棒的制备方法，本技术对应包括有多模铒镱共掺光纤芯棒。
49.在上述多模铒镱共掺光纤芯棒的制备方法的基础上还包括多模共掺光纤的制备方法，其还包括如下步骤：
50.s3、选用套管，将芯棒与套管清洗，并将芯棒套入套管内，采用管棒法制得预制棒；
51.s4、将预制棒在一定温度下拉制获得多模铒镱共掺光纤。
52.具体地，本技术通过在1300～1600℃环境下进行正向沉积，其在保证能够玻璃化的前提下通过降低其正向沉积温度实现沉积-气相掺杂-玻璃化同时进行，减少p2o5在光纤中的挥发问题来实现高掺杂，同时高掺杂的p2o5可提高er
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和yb
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在二氧化硅(纤芯主体)中的溶解度以避免其发生团簇，进而实现yb
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的高掺杂并包围在er
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周围的铒镱共掺光纤结构，以实现该光纤在1540～1560nm波段的高功率激光输出。
53.具体地，本技术为了实现p2o5和yb2o3的高掺杂，其需要将sicl4的流量降低到25～30sccm，当sicl4的流量过大时，其掺杂溶度会受到现有气相掺杂工艺的限制。本技术需要将铒离子螯合物与镱离子螯合物生成为气体并通入到石英玻璃管内，铒离子螯合物与镱离子螯合物需要通过设备进行加热变为气态，其加热温度不能大于200℃，饱和蒸汽压受限，使得铒离子螯合物与镱离子螯合物的蒸发物被载气带出的量存在饱和量，为保证反应中掺杂物质(pocl3、镱螯合物、铒螯合物)与掺杂主体(sicl4)比例足够大以实现高掺杂，此处sicl4流量对应受限。
54.同时，为了降低沉积过程中p2o5的挥发，需要对应控制沉积温度到1300～1600℃，沉积温度过低会造成反应物无法完全反应，而沉积温度过高则会造成p2o5的挥发。而本技术中限制的反应温度能够确保玻璃化的前提下通过降低其正向沉积温度实现沉积-气相掺
杂-玻璃化的同时进行，以减少p2o5的挥发，实现在光纤中的高掺杂。且沉积过程中o2作为反应气体以及sicl4和pocl3的载气，并提供氧化气氛，he作为镱离子和铒离子螯合物的载气以及起到导热作用，并提供还原气氛；进一步地，he导热系数相对较高，使得火焰在对石英玻璃管进行加热后其内部原料均匀受热反应。而将o2/he的比值控制在1.2～1.5之间，是为了确保反应充分进行以生成sio2、er2o3、yb2o3、p2o5、al2o3、ceo2等。当二者比值过高时，o2浓度过高，会造成反应速率不可控，当o2浓度过低时，使得生成的sio2出现氧离子空位，影响生成铒镱共掺光纤的损耗。
55.本发明中的高掺杂的p2o5可提高er
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和yb
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在纤芯主体中的溶解度以避免其发生团簇，实现yb
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的高掺杂并包围在er
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的周围，形成铒镱共掺光纤结构，实现该光纤在1540～1560nm波段的高功率激光输出。
56.具体地，传统的mcvd沉积工艺如果采取正向沉积方式结合溶液法掺杂的工艺，即火焰移动方向与原料沉积方向一致，该沉积方式在高温火焰移动经过下游沉积的疏松层时，疏松层里的p2o5会被大量挥发，使得其无法达到高掺杂p2o5的目的。为了避免该问题，目前主流铒镱共掺光纤制备方法为mcvd反向沉积结合溶液掺杂的方法。此处反向沉积即为一种火焰移动方向与原料沉积方向相反的沉积方式，该方式下高温火焰不会移动经过沉积的疏松层，可减少p2o5的二次挥发，有利于实现p2o5的高掺杂。但是，mcvd反向沉积需要结合溶液掺杂技术，该方法过程繁琐并且不利于制备大芯径的预制棒而降低生产效率。
57.而还有一种结合螯合物蒸发系统(cds)的反向分布掺杂沉积的气相掺杂法，其先通过反向沉积的方式沉积高掺杂p2o5的疏松层，再利用cds将稀土螯合物通过疏松层内，最后再进行玻璃化和熔缩，实现气相掺杂。该种方式免除了溶液法的浸泡和反复接管的繁杂过程，但是分步沉积方式会使得沉积时间大量增加，约为一步式正向沉积方式的两倍沉积时间，其同样会限制光纤的生产效率。
58.基于此，本技术中的制备方法基于常规的mcvd结合常规的cds系统，采用正向高温沉积直接玻璃化的一步式气相掺杂方法，其通过相对较低的沉积玻璃化温度以减少p2o5等掺杂物在制备过程中的挥发，可成功制备出高掺杂的多模铒镱共掺光纤。
59.具体地，本技术中步骤s1中正向沉积方式为：
60.采用火焰移动方向与原料沉积方向相一致的方式对石英玻璃管进行加热使原料发生反应并沉积，且火焰的移动速度为120～130mm/min。优选地，上述火焰的移动速率优选为128mm/min。
61.进一步地，上述步骤s1中沉积时间为1～2h，沉积层数在20～30层。常规mcvd结合cds的气相掺杂工艺，在1800～2000℃高温下进行沉积烧结，这会导致其中的p2o5大量挥发，造成铒镱共掺光纤中的p2o5掺杂浓度较低。本技术通过降低沉积速率和沉积温度，在1300～1600℃环境下一步式进行沉积并实现玻璃化，避免形成疏松层的p2o5的二次挥发同时降低p2o5在高沉积温度下的二次挥发，最后在1900～2100℃的高温下将衬管熔缩得到芯棒结构。
62.进一步优选地，本技术中pocl3的载气流量为250～280sccm，铒离子螯合物的载气流量为400～550sccm，镱离子螯合物的载气流量为400～600sccm。
63.进一步地，本技术中的原料还包括有alcl3，该alcl3的载气流量为0～100sccm。上述alcl3的通入是为了通过反应将al2o3引入芯棒内，以提高稳定玻璃结构和提高稀土元素离子溶解度的作用。
64.进一步地，本技术中的原料还包括有铈离子螯合物，该铈离子螯合物的载气流量为0～100sccm。上述铈离子螯合物的通入是为了通过反应将ceo2引入芯棒内，以抑制能量的逆转换以及er
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离子上转换发光的作用。
65.进一步地，上述步骤s3中所采用管棒法的具体工艺为：根据所制备的芯棒直径，选取适配尺寸的套管，将套管和芯棒采用水洗和酸洗1～2h，干燥6～12h，将芯棒插入套管内，一端拉锥制成预制棒。优选地，此处适配尺寸的套管内径比芯棒直径大2～10mm。
66.可选地，在制备得到芯棒后，除了选用适配尺寸的套管，还可将芯棒腐蚀为对应尺寸的芯棒，同时腐蚀过程中为了避免芯棒锥部破裂，可在芯棒两端接一根短的石英棒。
67.进一步地，本技术中步骤s4中具体拉制工艺包括：将预制棒固定于拉丝塔上，通入氩气进行保护，该拉丝温度为1600～1900℃，且拉丝后的光纤直径为120～130μm；该光纤外周涂覆有紫外光固化树脂涂料，其涂覆直径为230～255μm。
68.优选地，此处光纤外周涂覆的紫外光固化树脂涂料为低折射率树脂涂料，其折射率优选为1.1～1.4。
69.下面根据上述多模铒镱共掺光纤制备方向制备得到多模铒镱共掺光纤。
70.空白例：
71.以现有技术制备的铒镱共掺光纤为比较对象，采用反向沉积结合溶液法掺杂工艺制备铒镱共掺光纤预制棒芯棒。
72.1、基于mcvd反向沉积工艺，在28*3的石英衬管中沉积疏松层，沉积过程中sicl4载气流量为200sccm，pocl3载气流量为300sccm，沉积温度为1450℃，沉积压力100pa，火焰移动速度128mm/min。
73.2、将沉积完的衬管泵端拉锥，然后将浓度1.5mol/l和0.05mol/l的ybcl3和ercl3混合溶液倒入衬管中，旋转浸泡2h。
74.3、浸泡2h后将泵端锥部敲破，将溶液倒出，然后将衬管在通氮气的情况下自然干燥4h。
75.4、干燥后的衬管在mcvd设备上重新接泵端延长管，经过干燥、除水、烧结、熔缩工艺制成预制棒芯棒。
76.5、将芯棒匹配套管制成预制棒并拉成光纤。
77.该方法制备光纤的芯棒折射率剖面如图1所示。
78.实施例1：
79.1、基于mcvd和常规cds技术在28*3的石英衬管中沉积玻璃芯层，沉积过程中sicl4载气流量为25sccm；pocl3的载气流量为250sccm，铒离子螯合物的载气流量为400sccm，镱离子螯合物的载气流量为400sccm，沉积温度为1300℃，沉积压力为100pa，火焰移动速度为128mm/min。
80.2、将沉积完的玻璃芯层的石英衬管在1900～2100℃下熔缩成实心的玻璃棒。
81.3、对制得的芯棒和尺寸匹配的套管进行清洗后采用管棒法组合成预制棒。
82.4、将预制棒在1800℃下拉制成光纤。
83.通过上述方式得到的多模铒镱共掺光纤，其纤芯内掺杂物包括有p2o5、er2o3和yb2o3，其中p2o5的浓度为10.0mol％，er2o3的浓度为0.02mol％，yb2o3的浓度为0.8mol％。
84.该方法制备光纤的芯棒的折射率剖面如图2所示。
85.实施例2：
86.1、基于mcvd和常规cds技术在28*3的石英衬管中沉积玻璃芯层，沉积过程中sicl4载气流量为30sccm，pocl3的载气流量为280sccm，铒离子螯合物的载气流量为450sccm，镱离子螯合物的载气流量为450sccm，铈离子螯合物的载气流量为100sccm，沉积温度为1600℃，沉积压力为100pa，火焰移动速度为128mm/min。
87.2、将沉积完的玻璃芯层的石英衬管在1900～2100℃下熔缩成实心的玻璃棒。
88.3、对制得的芯棒和尺寸匹配的套管进行清洗后采用管棒法组合成预制棒。
89.4、将预制棒在1800℃下拉制成光纤。
90.通过上述方式得到的多模铒镱共掺光纤，其纤芯内掺杂物包括有p2o5、ceo2、er2o3和yb2o3，其中p2o5的浓度为10.0mol％，ceo2的浓度为0.25mol，er2o3的浓度为0.04mol％，yb2o3的浓度为1.1mol％。
91.该方法制备光纤的芯棒的折射率剖面如图3所示。
92.实施例3：
93.1、基于mcvd和常规cds技术在28*3的石英衬管中沉积玻璃芯层，沉积过程中sicl4载气流量为30sccm；pocl3的载气流量为280sccm，铒离子螯合物的载气流量为450sccm，镱离子螯合物的载气流量为450sccm，铈离子螯合物的载气流量为100sccm，沉积温度为1850℃，沉积压力为100pa，火焰移动速度为128mm/min。
94.2、将沉积完的玻璃芯层的石英衬管在1900～2100℃下熔缩成实心的玻璃棒。
95.3、对制得的芯棒和尺寸匹配的套管进行清洗后采用管棒法组合成预制棒。
96.4、将预制棒在1800℃下拉制成光纤。
97.通过上述方式得到的多模铒镱共掺光纤，其纤芯内掺杂物包括有p2o5、ceo2、er2o3和yb2o3，其中p2o5的浓度为8.0mol％，ceo2的浓度为0.25mol，er2o3的浓度为0.03mol％，yb2o3的浓度为0.9mol％。
98.该方法制备光纤的芯棒的折射率剖面如图4所示。
99.实施例4：
100.1、基于mcvd和常规cds技术在28*3的石英衬管中沉积玻璃芯层，沉积过程中sicl4载气流量为25sccm，pocl3的载气流量为260sccm，alcl3的载气流量为50sccm，铒离子螯合物的载气流量为500sccm，镱离子螯合物的载气流量为500sccm，沉积温度为1550℃，沉积压力为100pa，火焰移动速度为128mm/min。
101.2、将沉积完的玻璃芯层的石英衬管在1900～2100℃下熔缩成实心的玻璃棒。
102.3、对制得的芯棒和尺寸匹配的套管进行清洗后采用管棒法组合成预制棒。
103.4、将预制棒在1800℃下拉制成光纤。
104.通过上述方式得到的多模铒镱共掺光纤，其纤芯内掺杂物包括有p2o5、er2o3和yb2o3，其中p2o5的浓度为14.0mol％，al2o3的浓度为0.3mol，er2o3的浓度为0.04mol％，yb2o3的浓度为1.3mol％。
105.该方法制备光纤的芯棒的折射率剖面如图5所示。
106.实施例5：
107.1、基于mcvd和常规cds技术在28*3的石英衬管中沉积玻璃芯层，沉积过程中sicl4载气流量为25sccm，pocl3的载气流量为260sccm，alcl3的载气流量为100sccm，铈离子螯合
物的载气流量为50sccm，铒离子螯合物的载气流量为550sccm，镱离子螯合物的载气流量为600sccm，沉积温度为1600℃，沉积压力为100pa，火焰移动速度为128mm/min。
108.2、将沉积完的玻璃芯层的石英衬管在1900～2100℃下熔缩成实心的玻璃棒。
109.3、对制得的芯棒和尺寸匹配的套管进行清洗后采用管棒法组合成预制棒。
110.4、将预制棒在1820℃高温下拉制成光纤。
111.通过上述方式得到的多模铒镱共掺光纤，其纤芯内掺杂物包括有p2o5、al2o3、ceo2、er2o3和yb2o3，其中p2o5的浓度为14.0mol％，al2o3的浓度为0.4mol％，ceo2的浓度为0.1mol％，er2o3的浓度为0.05mol％，yb2o3的浓度为1.5mol％。
112.该方法制备光纤的芯棒的折射率剖面如图6所示。
113.本技术中实施例1～5中多模铒镱共掺光纤的制备工艺条件如下：
[0114][0115][0116]
同时，根据上述方式制备得到实施例1～5中的多模铒镱共掺光纤的元素含量如下：
[0117][0118]
具体地，图1是空白例方法制备的铒镱共掺光纤中芯棒的折射率剖面图，其中芯棒制备采用的是反向沉积结合溶液法。图2、图3、图5、图6为本发明方法实施例1、实施例2、实施例4、实施例5制备的铒镱共掺光纤中芯棒的折射率剖面图，其中芯棒制备采用的是mcvd结合cds工艺正向沉积直接玻璃化的一步式气相掺杂方法。图4为实施例3制备的铒镱共掺光纤中芯棒的折射率剖面图，其中芯棒采用mcvd结合cds工艺正向沉积直接玻璃化的一步式气相掺杂方法，但沉积温度超过本发明限定的1300～1600℃范围。
[0119]
通过对比实施例1、实施例2、实施例4、实施例5与空白例，并参考图2、图3、图5、图6与图1，可以看出，本发明方法制备得到的光纤芯棒芯径较大，从而制备效率高，芯径较大的情况下单根芯棒可以拉制更多的光纤。
[0120]
通过对比实施例3与实施例2，并参考图4和图3，可以看出，当芯层沉积温度过高时，p2o5大量挥发，导致掺杂浓度降低，芯棒折射率降低，如图4；当沉积温度为1300～1600℃时，p2o5不会大量挥发，芯棒折射率较高，如图3。
[0121]
通过对比实施例2、4、5与实施例1，并参考图3、图5、图6与图2，当在芯棒制备过程中加入铈离子螯合物和/或alcl3气体时，该芯棒的折射率剖面中心凹陷问题得到一定的改善。光纤折射率凹陷优化的收益主要包括
①
提高光纤光学质量，如光束能量均匀性和传输模式稳定性；
②
提高光纤吸收系数；
③
提高光纤泵浦光和信号光的转换效率。
[0122]
另外，图7代表本发明方法制备的铒镱共掺光纤中芯棒的折射率轴向均匀性曲线，可以看出本技术实施例5中的光纤的掺杂轴向均匀性整体稳定性较好。其在50mm～450mm段之间的芯棒的delta％在1.2
±
0.05之间，能够作为有效芯棒投入拉丝。
[0123]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。