工業(yè)光纖激光器制造正成為石英光纖增長最快的市場之一。光纖激光器展現(xiàn)出了許多優(yōu)于二極管泵浦固體激光器的性能，諸如卓越的性能、優(yōu)良的可靠性、緊湊的體積、較高的效率，以及為用戶帶來的成本節(jié)省。特別是摻鐿光纖激光器，其在連續(xù)波和脈沖工作模式下，分別實現(xiàn)了數(shù)千瓦量級的功率輸出。[1]摻鐿光纖激光器應(yīng)用的不斷增多，激發(fā)了業(yè)界對各種類型的二氧化硅光纖的開發(fā)，而且每種光纖都具備獨特的屬性，以滿足特定的應(yīng)用需求。由于玻璃的設(shè)計和材料特性對光纖激光器的性能具有決定性的影響，因此光纖及其預(yù)制棒的制造也在不斷向前發(fā)展。 QPL6cU$&R  
0M[O(.x  
大多數(shù)二氧化硅光纖都是通過基于改進型化學(xué)氣相沉積（MCVD）法制作的光纖預(yù)制棒拉制而成。這種方法非常適合于制造傳輸用的無源光纖，但是不太適合于在預(yù)制棒的玻璃結(jié)構(gòu)中摻雜稀土離子�，F(xiàn)有的名為溶液摻雜技術(shù)就是為解決這個問題應(yīng)運而生的，但是仍然不能用于制造具有多層結(jié)構(gòu)、設(shè)計復(fù)雜的光纖。[2]為了彌補目前對光纖激光器的需求與現(xiàn)有稀土摻雜能力之間的差距，英國南安普頓大學(xué)光電子研究中心（ORC）開發(fā)出了兩項新技術(shù)——現(xiàn)場溶液摻雜技術(shù)和化學(xué)坩堝沉積技術(shù)。 [3,4] tXZE@JyuC  
}r%
Si  
現(xiàn)場溶液摻雜技術(shù) A}./ ;[  
(~}P.?C8  
在傳統(tǒng)的溶液摻雜方案中，一層稱為“Soot”的硅微粒首先被沉積在高純度玻璃基質(zhì)管的內(nèi)壁（見圖1）。Soot只有幾十微米厚，但是其較大的表面積使其具有了多孔結(jié)構(gòu)。這層硅微粒最終會形成光纖的纖芯。在硅微粒層沉積之后，玻璃管從制備預(yù)制棒的車床轉(zhuǎn)移到另外一個裝置上，這個裝置中包含溶有稀土離子和共摻雜離子（如鋁）的溶液。玻璃管在這個裝置中經(jīng)過一個指定的浸泡周期（一般為1個小時）后，再次被轉(zhuǎn)移到車床上。接下來，硅微粒層通過高溫熔結(jié)成玻璃體。每層摻雜都必須重復(fù)這個過程，這將會降低可用預(yù)制棒的產(chǎn)量，因為這個過程要連續(xù)轉(zhuǎn)移玻璃管。因此，這種技術(shù)并不適用于多于3到4層的摻雜。 u;-_%
?  
?ks3K-.4  
)83UF r4kP  
現(xiàn)場摻雜MCVD技術(shù)與傳統(tǒng)的溶液摻雜技術(shù)類似，但是其省去了在車床上轉(zhuǎn)移和重新安裝玻璃管這道工序，這使得整個過程更加高效、可靠，因而提高了預(yù)制棒的產(chǎn)量。這個過程首先也包括一個跟以前一樣的沉積Soot層的工序。然后，溶液通過裝配車床的尾端引入到Soot層中。一個小口徑玻璃管的一端被送到里面直到靠近Soot層，而該管的另一端與一個軟管相連，并通過一個泵輸送液體。在整個過程中，玻璃管保持在原位不動。當(dāng)Soot層被完全浸透后，導(dǎo)流管就會被移除，溶劑蒸發(fā)后就會留下稀土離子。當(dāng)這一層被完全烘干后，摻雜的氧化粒子就會進入玻璃。最后，玻璃管被熔融坍塌形成固體的玻璃預(yù)制棒。重復(fù)這個過程，可以實現(xiàn)多層摻雜。 fV}: