一种低损耗光纤预制棒、制备方法及光纤与流程

：本发明属于光纤预制棒制备，特别涉及一种低损耗光纤预制棒、制备方法及光纤。

背景技术

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背景技术：

1、光纤通信具有传输容量大、传输距离远、传输速度快等特点，被广泛用于长途干线网、城域网以及接入网等光通信网络。降低光纤衰减系数可以有效提高光纤通信系统的传输距离，大大减少中继站的数量和成本，对优化传输系统结构和降低运营成本具有重要意义，尤其是海底光纤。

2、在光纤的芯层及内包层进行碱金属掺杂可以优化芯包层之间的粘度匹配，有效降低光纤的衰减。目前普遍采用扩散法向石英玻璃管中掺杂碱金属元素，此法利用加热高纯度的碱金属元素(纯度99.9％以上)等原料蒸汽，将碱金属元素引入管中，然后利用外部局部热源加热玻璃管，从而向玻璃管的内表面扩散。掺杂完毕加热该玻璃管使其熔缩，为了去除在掺杂碱金属元素的同时所添加的ni和fe等过渡金属元素，还需要对玻璃管的内表面进行一定厚度的刻蚀。专利us20140127507a1，us9229160b2，cn102627400b，cn102603179a等均通过连续移动的热源加热放入玻璃管内的碱金属原料，通过管内扩散法在玻璃管内壁掺入碱金属，然而，该工艺制备出来的光纤预制棒芯部尺寸受限，制备大尺寸预制棒时掺杂浓度受限，进而大尺寸预制棒不能达到降低衰减的目的。本申请针对上述现有技术的不足，提供一种大尺寸高浓度的预制棒芯部的光纤预制棒的制备方法。

3、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、本发明的目的在于提供一种低损耗光纤预制棒、制备方法及光纤，从而克服上述现有技术中的缺陷。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种低损耗光纤预制棒，包括外芯层和内芯层，所述外芯层为掺杂有碱金属的四孔石英管，所述内芯层为掺杂有碱金属的石英棒，所述内芯层位于四孔石英管内，外芯层和内芯层熔缩为一体。

3、本发明还提供一种低损耗光纤预制棒的制备方法，包括以下步骤：

4、s1：制备碱金属掺杂的内芯层，其中碱金属是指ia族金属元素，选自li、na、k、rb、cs、fr，本发明中碱金属选自钾；

5、s2：打磨内芯层外圆，再对内芯层进行延伸，延伸后分切备用，打磨外圆时对外圆的各部位进行碱金属浓度测试，磨除浓度相对较低的部分；

6、s3：制备碱金属掺杂的外芯层，其中碱金属是指ia族金属元素，选自li、na、k、rb、cs、fr，本发明中碱金属选自钾；

7、s4：将s2的内芯层装入s3的外芯层内熔缩成低损耗光纤预制棒。

8、进一步的，作为优选，所述s2打磨后用氢氟酸溶液浸泡10-20min后再进行延伸；打磨完成后通过氢氟酸溶液清洗，可以去除内芯层外表面的杂质，保证光纤的质量。

9、进一步的，作为优选，所述氢氟酸溶液的浓度为15-40％；在本发明中更优选氢氟酸的浓度为30％，浓度过低起不到酸洗的作用，而浓度过高则会造成内芯层外表面的损坏。

10、进一步的，作为优选，所述s3制备碱金属掺杂的外芯层包括以下步骤：

11、s31：选取石英管材，通过机加工的方式对石英管材进行打孔加工，加工成四孔石英管；

12、s32：将四孔石英管放置到15-40％浓度的氢氟酸溶液中浸泡10-20min，这样可以去除孔内壁表面的杂质，保证光纤的质量；在本发明中更优选氢氟酸的浓度为30％，浸泡时间为15min；

13、s33：将四孔石英管从氢氟酸溶液中取出后对内外表面进行刻蚀；

14、s34：刻蚀完成后往四孔石英管内通入碱金属热蒸汽，使得碱金属热蒸汽向石英管内表面扩散；

15、s35：对四孔石英管进行二次刻蚀，去除过度碱金属元素。

16、进一步的，作为优选，所述s33中通过刻蚀气体对四孔石英管内壁进行刻蚀；刻蚀气体可以采用sf6，刻蚀温度控制在1450-1850℃。

17、进一步的，作为优选，所述s34中四孔石英管放置在石墨炉中，石墨炉的加热温度为2000℃-2500℃；在本发明中更优选石墨烯的加热温度为2350-2450℃。

18、本发明还提供一种低损耗光纤，所述光纤由上述光纤预制棒拉丝而成。

19、与现有技术相比，本发明的一个方面具有如下有益效果：

20、(1)本发明在掺杂碱金属的四孔石英管内装入掺杂碱金属的石英棒后再进行整体熔缩形成光纤预制棒，可以制备更大尺寸的光纤预制棒，提高光纤预制棒的碱金属含量，降低光纤衰减；

21、(2)本发明在石英棒掺杂后进行外圆打磨加工，可以去除石英棒外表面碱金属浓度相对较低的部分，可以提高光纤预制棒的碱金属含量以及碱金属分布的均匀性，降低光纤衰减。

技术特征：

1.一种低损耗光纤预制棒，其特征在于：包括外芯层和内芯层，所述外芯层为掺杂有碱金属的四孔石英管，所述内芯层为掺杂有碱金属的石英棒，所述内芯层位于四孔石英管内，外芯层和内芯层熔缩为一体。

2.一种低损耗光纤预制棒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种低损耗光纤预制棒的制备方法，其特征在于，所述s2打磨后用氢氟酸溶液浸泡10-20min后再进行延伸。

4.根据权利要求2所述的一种低损耗光纤预制棒的制备方法，其特征在于，所述氢氟酸溶液的浓度为15-40％。

5.根据权利要求2所述的一种低损耗光纤预制棒的制备方法，其特征在于，所述s3制备碱金属掺杂的外芯层包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种低损耗光纤预制棒的制备方法，其特征在于，所述s33中通过刻蚀气体对四孔石英管内壁进行刻蚀。

7.根据权利要求5所述的一种低损耗光纤预制棒的制备方法，其特征在于，所述s34中四孔石英管放置在石墨炉中，石墨炉的加热温度为2000℃-2300℃。

8.一种低损耗光纤，其特征在于，所述光纤由权利要求1的光纤预制棒拉丝而成。

技术总结
本发明公开了一种低损耗光纤预制棒、制备方法及光纤，所述光纤预制棒包括外芯层和内芯层，所述外芯层为掺杂有碱金属的四孔石英管，所述内芯层为掺杂有碱金属的石英棒，所述内芯层位于四孔石英管内，外芯层和内芯层熔缩为一体；所述制备方法包括一下步骤S1：制备碱金属掺杂的内芯层；S2：打磨内芯层外圆，再对内芯层进行延伸，延伸后分切备用；S3：制备碱金属掺杂的外芯层；S4：将S2的内芯层装入S3的外芯层内熔缩成低损耗光纤预制棒。本发明在掺杂碱金属的四孔石英管内装入掺杂碱金属的石英棒后再进行整体熔缩形成光纤预制棒，可以制备更大尺寸的光纤预制棒，提高光纤预制棒的碱金属含量，降低光纤衰减。

技术研发人员：翟国华,孙楠,翟云霄,王明明,劳雪刚,王友兵
受保护的技术使用者：江苏亨通光导新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19