改进化学沉积法(MCVD)合成大模场光纤.ppt

2019/12/17,fabricationoflargemodeareafiberbymcvd,组员介绍,1.大模场光纤分类,2.大模场光纤主要制备方法,3.mcvd工艺简介,4.mcvd工艺反应机理,5.气相掺杂mcvd工艺,6.mcvd法制备大模场光纤,1.大模场光纤分类,2.大模场光纤主要制备方法,改进化学沉积法（mcvd）,等离子体化学气相沉积法（pcvd）,外部气相沉积（ovd）,轴向气相沉积（vad）,四种工艺的比较,3.mcvd工艺简介,.recipedevelopmentmainvariablesforeachprocessstepsarefollowing:gasflows:bubblercarriergas,o2,he,cl2etc.preformtemperaturecarriagespeedsootboxpressurerampingofrelevantparameters,typicalmcvdproductiontubeisconstructedfrom3quartztubes,whichareweldedtogetherpriortomcvdprocessinlettube:lowqualityquartzsubstratetube:highqualitysyntheticsilicaformsfinalpreformexhausttube:lowqualityquartzsleevingtube:syntheticsilica,.tubepreparation,.firepolishing/etching,purpose:tocleantubeouterandinnersurfacetoimprovepreformqualitytemperature:1850-2200reactantflows:o2+fluorinesourceforetching,.claddingandcoredeposition,claddingdepositionpurpose:depositionofprotectionbarrierforcoretemperature:1900-2100typicalreactantflows：sicl4,o2,hecoredepositionpurpose:depositionofrefractiveindexdifferencetemperature:1900-2200typicalreactantflows：sicl4,o2,he,4.mcvd工艺反应机理,sicl4+o2=sio2+2cl2gecl4+o2=geo2+2cl24pocl3+3o2=2p2o5+6cl2,热泳效应,热泳现象指温度梯度不为零的气体或悬浮体中，粒子向较冷去域运动的现象,化学试剂首先是要通过量可控制的载体气体，通过这些载体气体如o2控制化学试剂的量。高纯度气体混合物通入到装在车床上的旋转石英管中，气流穿过此石英管时经过氢氧火炬区被加热。当石英管内的气体温度达到1300时发生均匀化学反应，反应生成颗粒状玻璃随后在热区下游沉积，移动火炬的热使物质融合并形成一个透明的玻璃状薄膜。,mcvd工艺原理图,实验室mcvd设备,5.气相掺杂mcvd工艺,通过这一气体输送单元，以he气为载气，将加热为气体的稀土螯合物及alcl3等物质输送至反应沉积区，与另一管道中输送过来的sicl4等玻璃形成物质气体同时发生沉积反应，沉积到沉积管内壁上，从而实现掺杂,系统示意图带有气相输送单元的mcvd,该工艺中，为得到均匀的掺杂效果，对沉积管头部带状燃烧器温度的调控至为关键若温度过高，稀土化合物会在到达反应沉积区之前发生分解，进而以不可控的行为在反应沉积区沉积，还有可能在输送管内发生碳沉积若温度过低，稀土化合物会在尚未到达带状燃烧器前在输送管内发生冷凝、重结晶等，影响反应区的沉积效率,6.mcvd法制备大模场光纤,光纤设计如根据单模传输和工作波段,最先确定纤芯半径v=2a/*na设计参数确定为:2a=51mna=0.150.01根据数值孔径的定义：na=(n12-n22)1/2,成分设计对于单模光纤：纤芯：sio2geo2包层：f-p5o2-sio2以sio2-geo2-f-p2o5玻璃体系为基础进行结构和沉积探究其中geo2是为了提高折射率：f是为了降低折射率，p2o5可以提高折射率，降低玻璃黏度和固有散射，通过控制掺杂的量就可以使玻璃折射率大于，小于或等于sio2的折折率原料：sicl4、sif4、gecl4、bcl3、bbr3、pcl3、pocl3、sf6、cf4、ccl2f2选择卤化物原料的原因：卤化物具有很高的饱和蒸汽压，在蒸发过程中可以去除过渡金属杂质，进一步提纯原料r.l.barns在thephotochemicalpurificationofreagentsusedinthemcvdprocess详细讲了卤化物去杂机制,1、石英反应管紧固在玻璃车床上不断旋转2、由高纯o2把液态原料sicl4,gecl4,pocl3等鼓泡载入反应管内3、由氢、氧火焰提供2000左右高温并沿反应管方向往复运动4、进入反应管的原料在高温下氧化反应沉积在管内壁上,经过若干次沉积后形成一定厚度的沉积层5、按常规工艺沉积隔离层,然后降低火焰温度到适宜范围去沉积sio2-geo2-p2o5芯层,未烧结的芯层呈不透明的疏松多孔状,参考文献：1jain,deepak,et.scalingthemodeareaofrare-earthdopedstepindexfiberundercurrentstateoftheartmcvdtechnologyjcleo:scienceandinnovations,cleo-si20152peng,kun,et.yb-dopedlarge-mode-arealaserfiberfabricatedbyhalide-gas-phase-dopingtechniquejlaserphysics,20153fermann,m.e.,et.ultrafastfibrelasersjnaturephotonics,20134张明慧，基于mcvd的光纤预制棒制备及其特性研究，20125jamesedgarphillips,modifiedchemicalvapordepositionandcharacterizationofrareea