一種氟鋯酸鹽包層玻璃光纖及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氟鋯酸鹽玻璃光纖，具體涉及一種氟鋯酸鹽包層玻璃光纖及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，石英光導(dǎo)纖維的損耗已經(jīng)降到0.2dB/km以下，多種特殊光纖層出不窮，而摻稀土元素的光纖由于具有光放大的特點，能滿足長途光纖通訊網(wǎng)中繼器的要求。這種光纖是以非晶態(tài)物質(zhì)玻璃為基質(zhì)，在其中摻入一定量的稀土離子，稀土離子能級豐富，可發(fā)出許多波段的光，在不同的基質(zhì)環(huán)境中可發(fā)出不同波段的光，稀土摻雜的玻璃光纖有廣闊的前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種氟鋯酸鹽包層玻璃光纖及其制備方法。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種氟鋯酸鹽包層玻璃光纖，包括纖芯和包層，所述的纖芯是由高濃度的Er3+，Yb3+離子摻雜的氟磷酸鹽玻璃構(gòu)成，所述的纖芯原料配方的摩爾組分是:23-30mol %的A1 (P03) 3，32-40mol % 的 BaF2，10_15mol % 的 CaF2，ll_13mol % 的 MgF2，12_18mol % 的 LiF，0.5-5mol % 的 ErF3,1-lOmol % 的 YbF3 ；
所述的包層原料配方的摩爾組分是:33-45mol%的(NH4) ZrF6，5-10 mol%的A1F3，32-40mol % 的 BaF2，12_16mol % 的 MgF2，12_18mol % 的 LiF。
[0005]—種氟鋯酸鹽包層玻璃光纖的制備方法，包括以下步驟:
(1)配料:以A1 (P03) 3，BaF2，CaF2，MgF2，LiF, ErF3, YbF3，(NH4) ZrF6, A1F3 為原料，按權(quán)利要求1中的摩爾組分比引入原料，充分攪拌均勻形成纖芯和包層的配合料；
(2)熔煉纖芯:將所述的纖芯配合料裝入剛玉坩禍，置于950-1100°C的高溫爐中熔制30-60min，熔融1.0公斤配合料；熔化后的纖芯熔液在950-1100°C澄清1小時，再攪拌5小時勻速降溫至750-800°C，葉槳轉(zhuǎn)速為60-70r/min，后勻速降溫至730_750°C保溫40分鐘；
(3)除水工藝:將熔煉后的纖芯熔液通干燥氣體鼓泡；
(4)熔煉包層:將所述的包層配合料裝入剛玉坩禍，熔煉過程與纖芯的熔煉過程相同；
(5)澆注:把800-1100°C的包層熔液緩慢從不銹鋼頂模端部倒入已事先預(yù)熱到300-450°C的不銹鋼筒模中，倒至近滿，然后快速從800-1100°C的硅碳棒電爐中取出纖芯熔液倒入頂模，使其覆蓋包層玻璃液一定高度；將筒模垂直而平穩(wěn)地提起，當把筒模提起時，筒模中心未凝固的包層玻璃液就會下漏出來，同時吸引頂模中的芯料玻璃熔體注入筒模的中心，芯料玻璃與筒模內(nèi)壁上的包層玻璃就構(gòu)成了雙層棒；
澆注完成后，將帶有玻璃熔體的模具一起放入已加熱到略低于玻璃轉(zhuǎn)變溫度幾度下的退火爐中進行精確退火，進行保溫約2小時，然后以2-8°C /h的速率降溫至室溫，退火結(jié)束后脫模，便得到光纖預(yù)制棒； (6)光纖拉制:將光纖預(yù)制棒固定在拉絲機上，在320-400°C的溫度下，將該玻璃光纖預(yù)制棒拉制成光纖。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的氟磷酸鹽玻璃具有良好的玻璃形成能力，高的吸收與發(fā)射截面，寬的有效熒光半高寬，長的熒光壽命；Er3+、Yb3+離子共摻氟磷酸鹽玻璃具有帶寬寬，增益平坦的優(yōu)點。
【具體實施方式】
[0007]實施例1:
一種氟鋯酸鹽包層玻璃光纖，包括纖芯和包層，所述的纖芯是由高濃度的Er3+，Yb3+離子摻雜的氟磷酸鹽玻璃構(gòu)成，所述的纖芯原料配方的摩爾組分是:23mol %的A1 (P03) 3，32mol % 的 BaF2，lOmol % 的 CaF2，llmol % 的 MgF2，12mol % 的 LiF，2mol % 的 ErF3,10mol% 的 YbF3 ；
所述的包層原料配方的摩爾組分是:33mol %的(NH4) ZrF6，5mol %的A1F3，32mol %的BaF2，12mol% 的 MgF2，18mol% 的 LiF。
[0008]—種氟鋯酸鹽包層玻璃光纖的制備方法，包括以下步驟:
(1)配料:以A1 (P03) 3，BaF2，CaF2，MgF2，LiF, ErF3, YbF3，(NH4) ZrF6, A1F3 為原料，按權(quán)利要求1中的摩爾組分比引入原料，充分攪拌均勻形成纖芯和包層的配合料；
(2)熔煉纖芯:將所述的纖芯配合料裝入剛玉坩禍，置于950°C的高溫爐中熔制30min，熔融1.0公斤配合料；熔化后的纖芯熔液在950°C澄清1小時，再攪拌5小時勻速降溫至750°C，葉槳轉(zhuǎn)速為60r/min，后勻速降溫至730°C保溫40分鐘；
(3)除水工藝:將熔煉后的纖芯熔液通干燥氣體鼓泡；
(4)熔煉包層:將所述的包層配合料裝入剛玉坩禍，熔煉過程與纖芯的熔煉過程相同；
(5)澆注:把800°C的包層熔液緩慢從不銹鋼頂模端部倒入已事先預(yù)熱到300°C的不銹鋼筒模中，倒至近滿，然后快速從800°C的硅碳棒電爐中取出纖芯熔液倒入頂模，使其覆蓋包層玻璃液一定高度；將筒模垂直而平穩(wěn)地提起，當把筒模提起時，筒模中心未凝固的包層玻璃液就會下漏出來，同時吸引頂模中的芯料玻璃熔體注入筒模的中心，芯料玻璃與筒模內(nèi)壁上的包層玻璃就構(gòu)成了雙層棒；
澆注完成后，將帶有玻璃熔體的模具一起放入已加熱到略低于玻璃轉(zhuǎn)變溫度幾度下的退火爐中進行精確退火，進行保溫約2小時，然后，以2°C /h的速率降溫至室溫，退火結(jié)束后脫模，便得到光纖預(yù)制棒；
(6)光纖拉制:將光纖預(yù)制棒固定在拉絲機上，在320°C的溫度下，將該玻璃光纖預(yù)制棒拉制成光纖。
[0009]實施例2:
一種氟鋯酸鹽包層玻璃光纖，包括纖芯和包層，所述的纖芯是由高濃度的Er3+，Yb3+離子摻雜的氟磷酸鹽玻璃構(gòu)成，所述的纖芯原料配方的摩爾組分是:26mol %的A1 (P03) 3，38mol % 的 BaF2，12mol % 的 CaF2，lOmol % 的 MgF2，12mol % 的 LiF，lmol % 的 ErF3, lmol %的 YbF3 ；
所述的包層原料配方的摩爾組分是:35mol %的(NH4) ZrF6，7mol %的A1F3，33mol %的BaF2，13mol% 的 MgF2，12mol% 的 LiF。
[0010]—種氟鋯酸鹽包層玻璃光纖的制備方法，包括以下步驟:
(1)配料:以A1 (P03) 3，BaF2，CaF2，MgF2，LiF, ErF3, YbF3，(NH4) ZrF6, A1F3 為原料，按權(quán)利要求1中的摩爾組分比引入原料，充分攪拌均勻形成纖芯和包層的配合料；
(2)熔煉纖芯:將所述的纖芯配合料裝入剛玉坩禍，置于1000°C的高溫爐中熔制45min，熔融1.0公斤配合料；熔化后的纖芯熔液在1000°C澄清1小時，再攪拌5小時勻速降溫至780°C，葉槳轉(zhuǎn)速為65r/min，后勻速降溫至740°C保溫40分鐘；
(3)除水工藝:將熔煉后的纖芯熔液通干燥氣體鼓泡；
(4)熔煉包層:將所述的包層配合料裝入剛玉坩禍，熔煉過程與纖芯的熔煉過程相同；
(5)澆注:把950°C的包層熔液緩慢從不銹鋼頂模端部倒入已事先預(yù)熱到375°C的不銹鋼筒模中，倒至近滿，然后快速從950°C的硅碳棒電爐中取出纖芯熔液倒入頂模，使其覆蓋包層玻璃液一定高度；將筒模垂直而平穩(wěn)地提起，當把筒模提起時，筒模中心未凝固的包層玻璃液就會下漏出來，同時吸引頂模中的芯料玻璃熔體注入筒模的中心，芯料玻璃與筒模內(nèi)壁上的包層玻璃就構(gòu)成了雙層棒；
澆注完成后，將帶有玻璃熔體的模具一起放入已加熱到略低于玻璃轉(zhuǎn)變溫度幾度下的退火爐中進行精確退火，進行保溫約2小時，然后，以5°C /h的速率降溫至室溫，退火結(jié)束后脫模，便得到光纖預(yù)制棒；
(6)光纖拉制:將光纖預(yù)制棒固定在拉絲機上，在360°C的溫度下，將該玻璃光纖預(yù)制棒拉制成光纖。
[0011]實施例3:
一種氟鋯酸鹽包層玻璃光纖，包括纖芯和包層，所述的纖芯是由高濃度的Er3+，Yb3+離子摻雜的氟磷酸鹽玻璃構(gòu)成，所述的纖芯原料配方的摩爾組分是:23mol %的A1 (P03) 3，32mol % 的 BaF2，lOmol % 的 CaF2，13mol % 的 MgF2，12mol % 的 LiF，5mol % 的 ErF3, 5mol %的 YbF3 ；
所述的包層原料配方的摩爾組分是:36mol%的(NH4)ZrF6，8 mol %的A1F3，32mol %的 BaF2，12mol% 的 MgF2，12mol% 的 LiF。
[0012]—種氟鋯酸鹽