稀土摻雜光纖的制作與普通光纖的制作相比,除了都同樣需要進(jìn)行沉積外,還需要進(jìn)行"摻雜"的操作。目前的沉積方法有外部氣相沉積法(OVD: Outside Vapour Deposition)、軸向氣相沉積法(VAD: Vapour Axial Deposit)改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積法(MCVD: Modified Chemical Vapor Deposition)、等離子化學(xué)氣象沉積法(PCVD: Plasma Asisted Chmical Vapor Deposition)及直接納米粒子沉積法(DND: Direct Nanoparticle Deposition)[4i]。而摻雜方法按照摻雜物的形態(tài)可分為氣相摻雜和溶液摻雜兩大類。其中,MCVD法結(jié)合溶液慘雜技術(shù)由于其操作簡單、摻雜溶液濃度及組分容易控制,它也是最常用的稀土摻雜光纖制作方法。

在MCVD結(jié)合溶液摻雜的制棒過程中,影響光纖最終性能的好壞主要由疏松層的質(zhì)量和摻雜操作來決定。之前有研究指出,反向沉積疏松層有利于摻雜濃度的提高。印度中央玻璃與陶瓷研究所的M. Pal等人指出采用反向沉積疏松層,比在1200~1300 °C時(shí)正向沉積疏松層制得的摻雜光纖要有較大的纖芯厚度,較高的數(shù)值孔徑以及較高的摻雜效率,并且提出了 "預(yù)燒結(jié)"更能保證疏松層質(zhì)量。俄羅斯的V.F.Khopin等人對于最優(yōu)化的預(yù)燒結(jié)的溫度和溶液浸泡的時(shí)間做了研究,并指出了由于酒精比水有較小的表面張力,因此用酒精作為溶劑會(huì)使完全浸透的時(shí)間變得更短。在文中給出的濃度范圍內(nèi),稀土離子在最終預(yù)制棒中的濃度與溶液中的濃度成正比。同為印度中央玻璃與陶瓷研究所的A.Dhar等人做了一系列的實(shí)驗(yàn),給出了很多有用的結(jié)論1)疏松層的厚度與沉積溫度和組分有關(guān),Ge和P的摻入會(huì)減小沉積厚度,增大疏松孔,并且疏松層沉積溫度的降低增大了疏松孔面積相對于沉積面積的比值,從而導(dǎo)致?lián)姐s濃度的提高;2)摻雜溶液本身的組分和溶劑對光纖中輯離子的濃度都有影響,其中招離子濃度的提高會(huì)使輯離子濃度提高,酒精作為溶劑比水作為溶劑更有利于輯離子濃度的提高。澳大利亞悉尼大學(xué)光纖技術(shù)中心的F.Z. Tang等人對制作共摻輯、錦的光纖有著深入的研究,得到了如下的結(jié)論1)多次浸泡和熱處理的溶液摻雜法能夠有效的提高光纖預(yù)制棒中輯和銀的含量;2)對只摻輯/共摻銀、銀的的光纖預(yù)制棒分別進(jìn)行測試,發(fā)現(xiàn)無論是鉺含量曲線還是預(yù)制棒折射率分布圖上都會(huì)在芯子的中心出現(xiàn)一個(gè)"凹陷",而銀、鋁共摻的預(yù)制棒沒有這種情況;3)浸泡和熱處理的次數(shù)越多,提高鉺和鋁的含量。

在疏松層沉積前驅(qū)物確定的情況下,疏松層的質(zhì)量只與沉積溫度有關(guān),并且疏松層的好壞可以用疏松孔面積相對于沉積面積的比值這個(gè)參量來定量的衡量;摻雜溶液的組分對提高最終預(yù)制棒中鉺的存在量有著非常大的影響,尤其是鍋的加入對于輯濃度的提高尤為明顯,并且溶劑的選擇會(huì)影響溶液的滲透程度。稀土摻雜的機(jī)理主要停留在離子的吸附效應(yīng)，在疏松層及摻雜溶液確定的情況下對摻雜機(jī)理的研究同樣有助于提高摻雜效率。由于疏松層實(shí)際上是一個(gè)多孔介質(zhì)。