一种用于制备单晶包层的方法及装置与流程

1.本说明书涉及单晶光纤技术领域，特别涉及一种用于制备单晶包层的方法及装置。


背景技术：

2.基于光纤结构的激光器因其优良的性能，广泛应用于光电子、光通讯、超导技术等领域。单晶光纤结合了晶体和光纤的优势，具有更加优良的性能，例如，较高的机械强度、较高的热导率、较高的泵浦效率、较高的光束质量、较低的传输损耗等。单晶纤芯外表面的单晶包层可以将光信号封闭在纤芯中传播，进一步提高单晶光纤的激光性能。现有单晶包层的制备对装置要求高，且操作难度较大。因此，有必要提供一种用于制备单晶包层的方法及装置，以方便快捷地制备单晶包层。


技术实现要素：

3.本技术实施例之一提供一种用于制备单晶包层的方法，该单晶包层制备方法包括：制备非晶相物料；熔化所述非晶相物料以形成非晶相熔体；将光纤浸没于所述非晶相熔体中；基于所述非晶相熔体和所述光纤，在所述光纤外周形成非晶相包层；以及对所述非晶相包层进行晶化处理，得到所述单晶包层。
4.在一些实施例中，制备非晶相物料包括：将原料熔化以形成原料熔体；以及通过喷射流体对所述原料熔体进行分散降温处理，以形成所述非晶相物料。
5.在一些实施例中，制备非晶相物料还包括：收集所述非晶相物料，在所述收集过程中，振荡所述非晶相物料。
6.在一些实施例中，将光纤浸没于所述非晶相熔体中包括：将所述光纤水平放置浸没于所述非晶相熔体中。
7.在一些实施例中，基于所述非晶相熔体和所述光纤，在所述光纤外周形成非晶相包层包括：在恒定温度下，在所述光纤外周形成所述非晶相包层。
8.在一些实施例中，该方法还包括：以预设提拉速率将外周形成有所述非晶相包层的光纤提拉出所述非晶相熔体，其中，在提拉过程中，对所述形成有所述非晶相包层的光纤进行后加热处理。
9.在一些实施例中，对所述非晶相包层进行晶化处理包括：在所述非晶相包层外周沉积晶化剂层；以及对沉积有晶化剂层的非晶相包层进行所述晶化处理。
10.在一些实施例中，对所述非晶相包层进行晶化处理的过程中，通入流动氧气。
11.本技术实施例之一提供一种用于制备单晶包层的装置，该述装置包括：非晶相物料制备组件，用于制备非晶相物料；非晶相包层制备组件，用于：熔化所述非晶相物料以形成非晶相熔体；将光纤浸没于所述非晶相熔体中；以及基于所述非晶相熔体和所述光纤，在所述光纤外周形成非晶相包层；以及单晶包层制备组件，用于对所述非晶相包层进行晶化处理，得到所述单晶包层。
12.在一些实施例中，非晶相物料制备组件包括：熔料部件，用于将原料熔化以形成原料熔体；以及分散降温部件，其中，所述分散降温部件包括：喷射元件，用于通过喷射流体对所述原料熔体进行分散降温处理，以形成所述非晶相物料；以及收集元件，用于收集所述非晶相物料。
附图说明
13.本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
14.图1是根据一些实施例所示的示例性单晶包层制备方法的流程图。
15.图2是根据一些实施例所示的示例性单晶包层制备装置的示意图。
16.图3是根据一些实施例所示的示例性熔料部件的结构示意图。
17.图4是根据一些实施例所示的示例性分散降温部件的结构示意图。
18.图5a是根据一些实施例所示的示例性夹持部件的结构示意图。
19.图5b是根据另一些实施例所示的示例性夹持部件的结构示意图。
20.图6a是根据一些实施例所示的示例性动力元件的结构示意图。
21.图6b是根据一些实施例所示的示例性电弧放电元件的结构示意图。
22.图中，200为单晶包层制备装置，210为非晶相物料制备组件，211为熔料部件，211
‑
1为主腔体，211
‑
11为腔体上盖，211
‑
111为凸台，211
‑
12为腔体下盖，211
‑
121为腔体下板，211
‑
1211为开孔，211
‑
122为腔体下盖架，211
‑
123为腔体下盖体，211
‑
1231为拉扣，211
‑
13为中间腔，211
‑
2为熔料腔体，211
‑
3为加热元件，211
‑
4为运动元件，211
‑
41为连接杆，212为分散降温部件，212
‑
1为喷射元件，212
‑
11为喷射口，212
‑
2为收集元件，212
‑
21为收集主体，212
‑
211为收集口，212
‑
212为孔，212
‑
22为收集框，212
‑
23为挡板，212
‑
3为振荡元件，220为非晶相包层制备组件，221为夹持部件，221
‑
1为夹持元件，221
‑
2为调节元件，221
‑
3为固定元件，230为单晶包层制备组件，231为电弧放电部件，231
‑
1为动力元件，231
‑
11为上下运动驱动件，231
‑
111为支架，231
‑
112为丝杆，231
‑
113为滑块，231
‑
114为第一驱动电机，231
‑
12为旋转运动驱动件，231
‑
121为支撑架，231
‑
122为连接件，231
‑
123为稳定件，231
‑
124为第二驱动电机，231
‑
2为电弧放电元件，240为监控组件，250为控制组件，260为显示组件，270为存储组件。
具体实施方式
23.为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
24.应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
25.如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
26.本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
27.图1是根据一些实施例所示的示例性单晶包层制备方法的流程图。在一些实施例中，该流程100可以由单晶包层制备装置(例如，单晶包层制备装置200)中的一个或多个组件执行。在一些实施例中，流程100可以由控制系统自动执行。例如，流程100可以通过控制指令实现，控制系统基于控制指令，控制各个组件完成流程100的各个操作。在一些实施例中，流程100可以半自动执行。例如，流程100的一个或多个操作可以由操作者手动执行。在一些实施例中，在完成流程100时，可以添加一个或以上未描述的附加操作，和/或删减一个或以上此处所讨论的操作。另外，图1中所示的操作的顺序并非限制性的。如图1所示，流程100包括下述步骤。
28.步骤110，制备非晶相物料。在一些实施例中，步骤110可以由非晶相物料制备组件210实现。
29.在一些实施例中，可以将用于制备非晶相物料的原料熔化以形成原料熔体，并对原料熔体进行冷却降温处理以制备非晶相物料。在一些实施例中，原料熔化过程可以通过熔料部件(例如，熔料部件211)实现。在一些实施例中，冷却降温处理可以通过降温部件(例如，分散降温部件212)实现。以下以非晶相物料为非晶yag(yttrium aluminum garnet，y3al5o
12
)为例进行说明。
30.在一些实施例中，原料可以是粉体、块状、颗粒等。
31.在一些实施例中，为了兼顾成本和后续生长的单晶包层的性能，原料的纯度可以在预设范围内。在一些实施例中，原料的纯度可以大于等于99.0％。在一些实施例中，原料的纯度可以大于等于99.9％。在一些实施例中，原料的纯度可以大于等于99.99％。在一些实施例中，原料的纯度可以大于等于99.999％。
32.在一些实施例中，原料与非晶相物料的组分可以相同或不同。
33.在一些实施例中，原料可以包括含钇的氧化物和含铝的氧化物。在一些实施例中，含钇的氧化物可以包括但不限于y2o3等。在一些实施例中，含铝的氧化物可以包括但不限于al2o3等。在一些实施例中，将含钇的氧化物和含铝的氧化物熔化的过程中，含钇的氧化物和含铝的氧化物可以发生化学反应(例如，固相反应)生成晶相yag熔体(例如，yag多晶熔体)。相应地，原料熔体即为晶相yag熔体。
34.在一些实施例中，原料可以包括晶相yag固体(例如，yag多晶粉体)。在一些实施例中，可以将晶相yag固体熔化以形成晶相yag熔体。相应地，原料熔体即为晶相yag熔体。与基于氧化物原料反应生成晶相yag熔体的方式相比，基于晶相yag固体获得晶相yag熔体的方式可以避免氧化物原料(例如，含钇的氧化物、含铝的氧化物)高温熔化时组分挥发或偏析，保证后续过程的准确性。
35.在一些实施例中，晶相yag固体可以通过固相反应法制得。在一些实施例中，可以将制备晶相yag固体所需的物料(例如，含钇的氧化物和含铝的氧化物)按预设比例混合后，在预设条件下进行煅烧以制得晶相yag固体。在一些实施例中，预设条件包括预设煅烧温度和预设煅烧时间。
36.在一些实施例中，为了提高所制备的晶相yag固体的纯度和质量，预设煅烧温度需要控制在预设范围内。在一些实施例中，预设煅烧温度可以在1400℃～1700℃的范围内。在一些实施例中，预设煅烧温度可以在1420℃～1680℃的范围内。在一些实施例中，预设煅烧温度可以在1440℃～1660℃的范围内。在一些实施例中，预设煅烧温度可以在1460℃～1640℃的范围内。在一些实施例中，预设煅烧温度可以在1480℃～1620℃的范围内。在一些实施例中，预设煅烧温度可以在1500℃～1600℃的范围内。在一些实施例中，预设煅烧温度可以在1520℃～1580℃的范围内。在一些实施例中，预设煅烧温度可以在1540℃～1560℃的范围内。
37.在一些实施例中，为了提高煅烧效率并保证所制备的晶相yag固体的质量，预设煅烧时间需要控制在预设范围内。在一些实施例中，预设煅烧时间可以在5h～25h的范围内。在一些实施例中，预设煅烧时间可以在6h～24h的范围内。在一些实施例中，预设煅烧时间可以在7h～23h的范围内。在一些实施例中，预设煅烧时间可以在8h～22h的范围内。在一些实施例中，预设煅烧时间可以在9h～21h的范围内。在一些实施例中，预设煅烧时间可以在10h～20h的范围内。在一些实施例中，预设煅烧时间可以在10.5h～19.5h的范围内。在一些实施例中，预设煅烧时间可以在11h～19h的范围内。在一些实施例中，预设煅烧时间可以在11.5h～18.5h的范围内。在一些实施例中，预设煅烧时间可以在12h～18h的范围内。在一些实施例中，预设煅烧时间可以在12.5h～17.5h的范围内。在一些实施例中，预设煅烧时间可以在13h～17h的范围内。在一些实施例中，预设煅烧时间可以在13.5h～16.5h的范围内。在一些实施例中，预设煅烧时间可以在14h～16h的范围内。在一些实施例中，预设煅烧时间可以在14.5h～15.5h的范围内。
38.在一些实施例中，晶相yag固体可以通过化学共沉淀法制得。在一些实施例中，可以将包含钇和铝的金属盐溶液与沉淀剂(例如，碱性溶液)混合，得到包括前驱体的溶液。进一步地，对包括前驱体的溶液进行过滤、干燥和煅烧处理，可以制得晶相yag固体。在一些实施例中，可以将钇和铝对应的氧化物(例如，氧化钇和氧化铝)溶解于酸溶液(例如，盐酸、硫酸、硝酸)得到对应的金属盐溶液。相应地，包含钇和铝的金属盐溶液可以包括硝酸铝和硝酸钇、氯化铝和氯化钇等。在一些实施例中，沉淀剂可以包括氨水或碳酸氢铵中的至少一种。
39.在一些实施例中，晶相yag固体还可以通过其他方法制得，例如，溶胶
‑
凝胶法、溶剂(例如，水)热法等。
40.在一些实施例中，可以根据原料性质，确定熔化的相关参数。在一些实施例中，熔化相关参数可以由控制组件250确定。针对不同的原料，设置相应的熔化相关参数，可以实现原料熔化过程的自动控制。
41.在一些实施例中，原料性质可以包括但不限于原料的状态(例如，粉体、块体、颗粒)、组分、纯度等。
42.在一些实施例中，熔化相关参数可以包括但不限于升温速率、熔化温度、保温时间
等。
43.在一些实施例中，为了提高原料的熔化效率并保证原料熔体的质量，升温速率需要控制在预设范围内。在一些实施例中，升温速率可以在1℃/min～12℃/min的范围内。在一些实施例中，升温速率可以在1.5℃/min～11.5℃/min的范围内。在一些实施例中，升温速率可以在2℃/min～11℃/min的范围内。在一些实施例中，升温速率可以在2.5℃/min～10.5℃/min的范围内。在一些实施例中，升温速率可以在3℃/min～10℃/min的范围内。在一些实施例中，升温速率可以在3.5℃/min～9.5℃/min的范围内。在一些实施例中，升温速率可以在4℃/min～9℃/min的范围内。在一些实施例中，升温速率可以在4.5℃/min～8.5℃/min的范围内。在一些实施例中，升温速率可以在5℃/min～8℃/min的范围内。在一些实施例中，升温速率可以在5.5℃/min～7.5℃/min的范围内。在一些实施例中，升温速率可以在6℃/min～7℃/min的范围内。
44.在一些实施例中，为了使原料充分反应或熔化以保证原料熔体的质量，熔化温度需要控制在预设范围内。在一些实施例中，熔化温度可以在1900℃～2100℃的范围内。在一些实施例中，熔化温度可以在1910℃～2090℃的范围内。在一些实施例中，熔化温度可以在1920℃～2080℃的范围内。在一些实施例中，熔化温度可以在1930℃～2070℃的范围内。在一些实施例中，熔化温度可以在1940℃～2060℃的范围内。在一些实施例中，熔化温度可以在1950℃～2050℃的范围内。在一些实施例中，熔化温度可以在1960℃～2040℃的范围内。在一些实施例中，熔化温度可以在1970℃～2030℃的范围内。在一些实施例中，熔化温度可以在1980℃～2020℃的范围内。在一些实施例中，熔化温度可以在1990℃～2010℃的范围内。
45.在一些实施例中，为了使原料充分反应或熔化以保证原料熔体的质量，保温时间需要控制在预设范围内。在一些实施例中，保温时间可以在2h～12h的范围内。在一些实施例中，保温时间可以在3h～11h的范围内。在一些实施例中，保温时间可以在3.5h～10.5h的范围内。在一些实施例中，保温时间可以在4h～10h的范围内。在一些实施例中，保温时间可以在4.5h～9.5h的范围内。在一些实施例中，保温时间可以在5h～9h的范围内。在一些实施例中，保温时间可以在5.5h～8.5h的范围内。在一些实施例中，保温时间可以在6h～8h的范围内。在一些实施例中，保温时间可以在6.5h～7.5h的范围内。
46.在一些实施例中，结合上文，得到原料熔体后，可以对原料熔体进行冷却降温处理以制备非晶相物料。在一些实施例中，可以通过喷射流体对原料熔体进行分散降温处理，以形成非晶相物料。通过喷射流体，可以将原料熔体分散成细小的熔体液滴，相应可以增加原料熔体与流体或空气的接触面积，使原料熔体快速降温，从而提高非晶相物料的形成效率和质量。
47.在一些实施例中，可以根据原料熔体性质，确定冷却降温的相关参数。在一些实施例中，冷却降温相关参数可以由控制组件250确定。针对不同的原料熔体，设置相应的冷却降温相关参数，可以使非晶相物料的制备过程具有自适应性，保证不同场景下均可以制备质量较高的非晶相物料。
48.在一些实施例中，原料熔体性质可以包括但不限于原料熔体的种类、温度、粘度等。
49.在一些实施例中，冷却降温的相关参数可以包括但不限于降温速率、降温温度区
间、降温过程的压力等。在一些实施例中，冷却降温的相关参数可以包括但不限于流体性质、喷射角度、喷射压力、喷射口与原料熔体的距离等。
50.在一些实施例中，流体性质可以包括流体的种类、状态、导热系数等。在一些实施例中，流体的种类可以包括但不限于n2、co2、空气、惰性气体等。在一些实施例中，流体的状态可以包括气态或液态。例如，n2可以指氮气或液氮。液氮在喷射或将原料熔体分散的过程中，可以气化吸收原料熔体的热量，使原料熔体可以更快速降温，提高非晶化处理效率，保证非晶相物料的质量。
51.在一些实施例中，喷射角度可以指流体的喷射方向与水平面所成的角度。在一些实施例中，为了使原料熔体快速降温以获得高质量的非晶相物料，喷射角度需要控制在预设范围内。在一些实施例中，喷射角度可以在20
°
～70
°
范围内。在一些实施例中，喷射角度可以在25
°
～65
°
范围内。在一些实施例中，喷射角度可以在30
°
～60
°
范围内。在一些实施例中，喷射角度可以在35
°
～55
°
范围内。在一些实施例中，喷射角度可以在40
°
～50
°
范围内。
52.在一些实施例中，喷射压力可以指施加于流体的作用力。在一些实施例中，为了使原料熔体充分分散以快速降温，进一步获得高质量的非晶相物料，喷射压力需要控制在预设范围内。在一些实施例中，喷射压力可以在0.1mpa～2.5mpa范围内。在一些实施例中，喷射压力可以在0.2mpa～2.2mpa范围内。在一些实施例中，喷射压力可以在0.4mpa～2mpa范围内。在一些实施例中，喷射压力可以在0.6mpa～1.8mpa范围内。在一些实施例中，喷射压力可以在0.8mpa～1.6mpa范围内。在一些实施例中，喷射压力可以在1mpa～1.4mpa范围内。在一些实施例中，喷射压力可以在1.1mpa～1.3mpa范围内。
53.在一些实施例中，为了使原料熔体充分分散以快速降温，进一步获得高质量的非晶相物料，喷射口与原料熔体的距离需要控制在预设范围内。在一些实施例中，喷射口与原料熔体的距离可以在3cm～12cm范围内。在一些实施例中，喷射口与原料熔体的距离可以在4cm～11cm范围内。在一些实施例中，喷射口与原料熔体的距离可以在5cm～10cm范围内。在一些实施例中，喷射口与原料熔体的距离可以在6cm～9cm范围内。在一些实施例中，喷射口与原料熔体的距离可以在7cm～8cm范围内。
54.在一些实施例中，非晶相物料的制备参数(例如，包括上述熔化相关参数和/或冷却降温相关参数)可以通过机器学习模型确定。在一些实施例中，控制组件250和/或其他处理设备可以基于历史原料性质、历史原料熔体性质、历史非晶相物料的制备参数(例如，历史熔化相关参数、历史冷却降温相关参数)等，训练机器学习模型。例如，机器学习模型的输入可以包括原料性质，输出可以包括熔化相关参数。又例如，机器学习模型的输入可以包括原料熔体性质，输出可以包括冷却降温相关参数。又例如，机器学习模型的输入可以包括原料性质，输出可以包括非晶相物料的制备参数。
55.在一些实施例中，机器学习模型的输入还可以包括环境条件(例如，湿度、温度)。
56.在一些实施例中，还可以基于更新的实验数据动态更新机器学习模型的参数，提升机器学习模型的综合学习能力，以确定更准确的非晶相物料的制备参数。
57.在一些实施例中，控制组件250可以基于原料性质和/或原料熔体性质以及训练好的机器学习模型，确定非晶相物料的制备参数(例如，熔化相关参数、冷却降温相关参数)。在一些实施例中，控制组件250还可以根据实际情况(例如，环境条件)对机器学习模型输出的非晶相物料的制备参数做适应性调整，以适应不同的实际情况。
58.在一些实施例中，非晶相物料的制备参数还可以通过其他方式确定。例如，统计数据、经验参数、用户自定义等方式确定。
59.在一些实施例中，结合上文，被分散的细小的熔体液滴经过快速降温处理可以形成非晶相物料(细小的非晶相熔体和/或非晶相固体颗粒)。在一些实施例中，制备非晶相物料后，可以收集非晶相物料。在一些实施例中，在收集过程中，可以振荡非晶相物料，以避免细小的非晶相熔体和/或非晶相固体颗粒粘附在降温部件(例如，分散降温部件212)内壁，以提高原料利用率。关于振荡过程的更多描述可见图4及其描述，此处不再赘述。
60.步骤120，熔化非晶相物料以形成非晶相熔体。在一些实施例中，步骤120可以由非晶相包层制备组件220实现。
61.以下以非晶相物料为非晶yag(yttrium aluminum garnet，y3al5o
12
)为例进行说明。
62.在一些实施例中，为了避免非晶相物料在熔化过程中出现晶化，同时保证非晶相物料熔化形成非晶相熔体，非晶相物料的熔化温度需要控制在预设范围内。在一些实施例中，非晶相物料的熔化温度可以在1500℃～1800℃的范围内。在一些实施例中，非晶相物料的熔化温度可以在1520℃～1780℃的范围内。在一些实施例中，非晶相物料的熔化温度可以在1540℃～1760℃的范围内。在一些实施例中，非晶相物料的熔化温度可以在1560℃～1740℃的范围内。在一些实施例中，非晶相物料的熔化温度可以在1580℃～1720℃的范围内。在一些实施例中，非晶相物料的熔化温度可以在1600℃～1700℃的范围内。在一些实施例中，非晶相物料的熔化温度可以在1620℃～1680℃的范围内。在一些实施例中，非晶相物料的熔化温度可以在1640℃～1660℃的范围内。
63.在一些实施例中，为了使非晶相物料充分熔化以形成非晶相熔体，在非晶相物料的熔化温度下需要保温预设时间，保温预设时间需要控制在预设范围内。在一些实施例中，保温预设时间可以在2h～15h的范围内。在一些实施例中，保温预设时间可以在3h～13h的范围内。在一些实施例中，保温预设时间可以在4h～11h的范围内。在一些实施例中，保温预设时间可以在5h～10h的范围内。在一些实施例中，保温预设时间可以在6h～9h的范围内。在一些实施例中，保温预设时间可以在7h～8h的范围内。
64.步骤130，将光纤浸没于非晶相熔体中。在一些实施例中，步骤130可以由非晶相包层制备组件220实现。
65.在一些实施例中，光纤可以是预先制备完成的。在一些实施例中，可以首先制备晶棒，然后通过酸溶液溶解细化、研磨、抛光等得到光纤。
66.在一些实施例中，光纤可以是掺杂或非掺杂光纤。以yag单晶光纤为例，光纤可以是掺杂或非掺杂yag单晶光纤。在一些实施例中，掺杂yag中的掺杂元素(例如，稀土元素)可以以替位掺杂的方式占据yag中的y
3
。在一些实施例中，掺杂yag的分子式可以表示为x
3x
y
3(x
‑
1)al5o
12
，其中，x表示掺杂元素(例如，nd、pr、cr、tb、ho、tm、yb中的至少一种)，x表示掺杂元素的掺杂浓度。在一些实施例中，掺杂元素的掺杂浓度可以根据实际需求确定。
67.在一些实施例中，可以将光纤水平放置浸没于非晶相熔体中。通过水平放置光纤，可以避免光纤外周的非晶相熔体在重力作用下发生滑移而导致后续制得的非晶相包层的厚度不均匀。在本说明书中，“水平放置”可以指与水平面的夹角小于预设阈值。在一些实施例中，预设阈值可以在0
°
～15
°
范围内。在一些实施例中，预设阈值可以在2
°
～13
°
范围内。
在一些实施例中，预设阈值可以在4
°
～11
°
范围内。在一些实施例中，预设阈值可以在6
°
～9
°
范围内。在一些实施例中，预设阈值可以在7
°
～8
°
范围内。在一些实施例中，预设阈值可以在0
°
～5
°
范围内。在一些实施例中，预设阈值可以在1
°
～4
°
范围内。在一些实施例中，预设阈值可以在2
°
～3
°
范围内。
68.在一些实施例中，若无需考虑包层厚度或厚度要求不高时，还可以将光纤以其他方式浸没于非晶相熔体中，例如，垂直放置、倾斜放置等。
69.步骤140，基于非晶相熔体和光纤，在光纤外周形成非晶相包层。在一些实施例中，步骤140可以由非晶相包层制备组件220实现。
70.由于非晶相熔体具有一定粘度，相应地，在一些实施例中，可以在恒定温度下，通过非晶相熔体粘附的方式在光纤外周形成非晶相包层。
71.在一些实施例中，恒定温度可以包括恒定温度值。在一些实施例中，恒定温度值可以包括非晶相物料的熔化温度范围内的特定温度值。以非晶yag熔体为例，特定温度值可以是1500℃～1800℃范围中的特定温度值。例如，特定温度值可以是1500℃、1550℃、1600℃、1650℃、1700℃、1750℃、1800℃等。
72.在一些实施例中，恒定温度可以包括恒定温度范围。在一些实施例中，恒定温度范围可以包括非晶相物料的熔化温度范围内的特定温度区间。以非晶yag熔体为例，特定温度区间可以是1500℃～1800℃范围中的特定温度区间。例如，特定温度区间可以是1500℃～1550℃、1550℃～1600℃、1600℃～1650℃、1650℃～1700℃、1700℃～1750℃、1750℃～1800℃等。
73.由于非晶相熔体的粘度随温度变化而变化，相应地，在一些实施例中，可以通过调整温度调节非晶相熔体的粘度，以进一步调节非晶相包层的厚度。
74.在一些实施例中，可以在预设降温区间内通过降温方式使非晶相熔体在光纤外周结晶以生长非晶相包层。
75.在一些实施例中，为了保证非晶相包层的质量，预设降温区间需要控制在预设范围内。在一些实施例中，预设降温区间可以在10℃～60℃的范围内。在一些实施例中，预设降温区间可以在15℃～55℃的范围内。在一些实施例中，预设降温区间可以在20℃～50℃的范围内。在一些实施例中，预设降温区间可以在22℃～48℃的范围内。在一些实施例中，预设降温区间可以在24℃～46℃的范围内。在一些实施例中，预设降温区间可以在26℃～44℃的范围内。在一些实施例中，预设降温区间可以在28℃～42℃的范围内。在一些实施例中，预设降温区间可以在30℃～40℃的范围内。在一些实施例中，预设降温区间可以在32℃～38℃的范围内。在一些实施例中，预设降温区间可以在34℃～36℃的范围内。
76.在一些实施例中，为了使非晶相包层的厚度均匀，且保证其质量，降温速率需要控制在预设范围内。在一些实施例中，降温速率可以在0.2℃/h～8℃/h的范围内。在一些实施例中，降温速率可以在0.3℃/h～7℃/h的范围内。在一些实施例中，降温速率可以在0.4℃/h～6℃/h的范围内。在一些实施例中，降温速率可以在0.5℃/h～5℃/h的范围内。在一些实施例中，降温速率可以在1℃/h～4.5℃/h的范围内。在一些实施例中，降温速率可以在1.5℃/h～4℃/h的范围内。在一些实施例中，降温速率可以在2℃/h～3.5℃/h的范围内。在一些实施例中，降温速率可以在2.5℃/h～3℃/h的范围内。
77.在一些实施例中，在非晶相包层的形成过程中，可以通过监测组件(例如，监控组
件240)监测非晶相包层的相关参数。进一步地，控制组件(例如，控制组件250)可以基于相关参数，实时调整包层形成参数。
78.在一些实施例中，非晶相包层的相关参数可以包括但不限于非晶相包层的生长厚度、均匀性、外表面的平整度等。
79.在一些实施例中，包层形成参数可以包括但不限于恒定温度值、恒定温度范围、降温区间、降温速率、光纤与非晶相熔体的接触时间等。
80.例如，当非晶相包层的不同位置的厚度或平整度的差值高于预设范围，说明非晶相包层厚度不均匀或平整度较差。相应地，控制组件(例如，控制组件250)可以缩小降温区间、降低降温速率，从而调整非晶相包层的厚度或平整度。又例如，当非晶相包层的厚度低于预设包层厚度，控制组件(例如，控制组件250)可以增加光纤与非晶相熔体的接触时间，从而调整非晶相包层的厚度。
81.在一些实施例中，包层形成参数可以通过机器学习模型确定和/或调整。在一些实施例中，控制组件(例如，控制组件250)和/或其他处理设备可以基于历史非晶相包层的相关参数和历史包层形成参数，训练机器学习模型。机器学习模型的输入可以包括光纤相关参数(例如，光纤的种类、光纤的尺寸)和非晶相包层的相关参数(例如，非晶相包层的厚度、表面平整度)，输出可以包括包层形成参数。
82.在一些实施例中，机器学习模型的输入还可以包括环境条件(例如，湿度、温度)。
83.在一些实施例中，还可以基于更新的实验数据动态更新机器学习模型的参数，提升机器学习模型的综合学习能力，以确定更准确的包层形成参数。
84.在一些实施例中，控制组件(例如，控制组件250)可以基于光纤相关参数、非晶相包层的相关参数和训练好的机器学习模型，确定和/或自动调整包层形成参数，以实现非晶相包层生长过程中的自动实时控制。在一些实施例中，可以根据实际情况(例如，环境条件)对机器学习模型输出的包层形成参数做适应性调整，以适应不同的实际情况。
85.在一些实施例中，包层形成参数还可以通过其他方式确定。例如，统计数据、经验参数、用户自定义方等方式确定。
86.在一些实施例中，在光纤外周形成非晶相包层后，可以以预设提拉速率将外周形成有非晶相包层的光纤提拉出非晶相熔体。
87.预设提拉速率会影响非晶相包层的质量，进而影响后续所制备的单晶包层的质量。例如，预设提拉速率太小，会导致非晶相包层在提拉出非晶相熔体的过程中发生晶化，进而影响非晶相包层的质量；而预设提拉速率太大，外周形成有非晶相包层的光纤会由于快速提拉导致温度梯度太大而开裂，进而影响非晶相包层的质量。因此，在一些实施例中，为了保证非晶相包层的质量，预设提拉速率需要控制在预设范围内。在一些实施例中，预设提拉速率可以为200mm/h～3000mm/h的范围内。在一些实施例中，预设提拉速率可以为300mm/h～2500mm/h的范围内。在一些实施例中，预设提拉速率可以为400mm/h～2000mm/h的范围内。在一些实施例中，预设提拉速率可以为500mm/h～1500mm/h的范围内。在一些实施例中，预设提拉速率可以为600mm/h～1300mm/h的范围内。在一些实施例中，预设提拉速率可以为700mm/h～1200mm/h的范围内。在一些实施例中，预设提拉速率可以为800mm/h～1100mm/h的范围内。在一些实施例中，预设提拉速率可以为900mm/h～1000mm/h的范围内。
88.在一些实施例中，在提拉过程中，还可以对形成有非晶相包层的光纤进行后加热
处理。在一些实施例中，后加热处理可以通过后加热部件(例如，电阻加热部件、感应加热部件)实现。后加热处理可以形成一个温度场，以避免外周形成有非晶相包层的光纤提拉出非晶相熔体时因温度梯度太大而开裂。本说明书实施例中，除非有特别说明，温度场和温度梯度可以替换使用。在一些实施例中，后加热处理形成的温度场可以是轴向(即提拉方向)温度梯度递增、轴向温度梯度递减或轴向温度梯度恒定的温度场。
89.步骤150，对非晶相包层进行晶化处理，得到单晶包层。在一些实施例中，步骤150可以由单晶包层制备组件230实现。
90.在一些实施例中，晶化处理可以包括电弧放电处理。在一些实施例中，电弧放电处理可以指利用电弧放电等离子体产生的高温对非晶相包层进行晶化处理。在一些实施例中，可以通过控制电压或电流，以控制电弧放电等离子体产生的温度。在一些实施例中，该温度(可以称之为“晶化处理温度”)可以低于非晶相包层的熔化温度，以避免非晶相包层回熔。在一些实施例中，电弧放电处理可以通过电弧放电部件(例如，电弧放电部件231)实现。电弧放电处理产生的能量集中，升温快，可以提高晶化效率，且电弧放电的形状可以与形成有非晶相包层的光纤的形状(例如，柱形)相适配，使晶化过程更充分，提高晶化处理的一致性。
91.在一些实施例中，晶化处理还可以包括其他处理方式，例如，加热处理、激光退火处理等。
92.下面以对yag非晶相包层进行晶化处理得到yag单晶包层为例进行说明。
93.在一些实施例中，为了提高晶化处理效率，且保证单晶包层的质量，晶化处理温度需要控制在预设范围内。在一些实施例中，晶化处理温度可以为1000℃～1500℃的范围内。在一些实施例中，晶化处理温度可以为1050℃～1450℃的范围内。在一些实施例中，晶化处理温度可以为1100℃～1400℃的范围内。在一些实施例中，晶化处理温度可以为1150℃～1350℃的范围内。在一些实施例中，晶化处理温度可以为1200℃～1300℃的范围内。
94.在一些实施例中，晶化处理时间可以根据非晶相包层的厚度确定。
95.在一些实施例中，对非晶相包层进行晶化处理的过程中，可以通入流动氧气，以避免单晶包层出现氧缺陷，进一步提高单晶包层的质量。
96.在一些实施例中，为了保证单晶包层的质量，氧气流速需要控制在预设范围内。在一些实施例中，氧气流速可以在1l/min～20l/min范围内。在一些实施例中，氧气流速可以在2l/min～19l/min范围内。在一些实施例中，氧气流速可以在3l/min～18l/min范围内。在一些实施例中，氧气流速可以在4l/min～17l/min范围内。在一些实施例中，氧气流速可以在5l/min～16l/min范围内。在一些实施例中，氧气流速可以在6l/min～15l/min范围内。在一些实施例中，氧气流速可以在7l/min～14l/min范围内。在一些实施例中，氧气流速可以在8l/min～13l/min范围内。在一些实施例中，氧气流速可以在9l/min～12l/min范围内。在一些实施例中，氧气流速可以在10l/min～11l/min范围内。
97.在一些实施例中，可以在非晶相包层外周沉积晶化剂层，并对沉积有晶化剂层的非晶相包层进行晶化处理。
98.在一些实施例中，晶化剂可以包括但不限于mgo、ga2o3、cr2o3、zro2、la2o3等。
99.在一些实施例中，可以将晶化剂与乙醇或水按预设质量比混合，形成悬浊液。进一步地，将非晶相包层浸没于悬浊液中，以在非晶相包层外周沉积晶化剂层。在一些实施例
中，晶化剂层可以指悬浊液附着在非晶相包层外周形成的包含晶化剂的液膜。
100.在一些实施例中，为了使晶化剂层能稳定沉积在非晶相包层外周，以进一步进行晶化处理得到高质量的单晶包层，预设质量比需要控制在预设范围内。在一些实施例中，预设质量比可以为1:2～1:26的范围内。在一些实施例中，预设质量比可以为1:3～1:24的范围内。在一些实施例中，预设质量比可以为1:4～1:22的范围内。在一些实施例中，预设质量比可以为1:5～1:20的范围内。在一些实施例中，预设质量比可以为1:6～1:18的范围内。在一些实施例中，预设质量比可以为1:7～1:16的范围内。在一些实施例中，预设质量比可以为1:8～1:14的范围内。在一些实施例中，预设质量比可以为1:9～1:12的范围内。在一些实施例中，预设质量比可以为1:10～1:11的范围内。
101.在晶化处理过程中，光纤可以作为非晶相包层晶化处理的种子层或衬底，使晶化过程从光纤外表面(或非晶相包层内表面)向非晶相包层外表面进行。通过引入晶化剂层，可以使晶化过程从非晶相包层外表面向非晶相包层内表面(或光纤外表面)进行。也就是说，通过引入晶化剂层，可以使非晶相包层的晶化处理同时从非晶相包层内表面和非晶相包层外表面向非晶相包层中间部位进行，相应可以加快非晶相包层的晶化处理，缩短晶化时间，提高晶化处理效率。
102.在一些实施例中，对非晶相包层进行晶化处理之后，还可以清洗单晶包层外周，以除去残余在单晶包层外周的晶化剂层。在一些实施例中，清洗方式可以包括但不限于浸泡、超声振荡等。
103.应当注意的是，上述有关流程100的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本技术的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本技术的指导下可以对流程100进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本技术的范围之内。例如，流程100还可以用于制备其它包层，而不限于yag单晶包层。又例如，可以将原料熔化形成原料熔体后，以较高的冷却速率快速冷却原料熔体以形成非晶相物料。
104.图2是根据一些实施例所示的示例性单晶包层制备装置的示意图。
105.在一些实施例中，单晶包层制备装置200可以包括非晶相物料制备组件210、非晶相包层制备组件220和单晶包层制备组件230。
106.非晶相物料制备组件210可以用于制备非晶相物料。关于制备非晶相物料的相关描述可以参见本说明书其他部分(例如，图1及其相关描述)，在此不再赘述。
107.在一些实施例中，非晶相物料制备组件210可以包括熔料部件211和分散降温部件212。
108.在一些实施例中，熔料部件211可以用于将原料熔化以形成原料熔体。在一些实施例中，熔料部件211可以包括主腔体211
‑
1、熔料腔体211
‑
2、加热元件211
‑
3和运动元件211
‑
4。更详细的描述可以参见图3及其描述，在此不再赘述。
109.在一些实施例中，分散降温部件212可以用于对原料熔体进行分散降温处理，以形成非晶相物料。在一些实施例中，分散降温部件212可以包括喷射元件212
‑
1、收集元件212
‑
2和振荡元件212
‑
3。更详细的描述可以参见图4及其描述，在此不再赘述。
110.非晶相包层制备组件220可以用于熔化非晶相物料以形成非晶相熔体，将光纤浸没于非晶相熔体中，以及基于非晶相熔体和光纤，在光纤外周形成非晶相包层。关于形成非晶相包层的相关描述可以参见本说明书其他部分(例如，图1及其相关描述)，在此不再赘
述。
111.在一些实施例中，非晶相包层制备组件220可以包括夹持部件221和包层制备腔体(图中未示出)。
112.在一些实施例中，包层制备腔体可以用于熔化非晶相物料以形成非晶相熔体。
113.在一些实施例中，可以通过夹持部件221夹持光纤，以将光纤浸没于非晶相熔体中。在一些实施例中，夹持部件221可以包括夹持元件221
‑
1、调节元件221
‑
2和固定元件221
‑
3。更详细的描述可以参见图5a、图5b及其描述，在此不再赘述。
114.单晶包层制备组件230可以用于对非晶相包层进行晶化处理以得到单晶包层。关于对非晶相包层进行晶化处理以得到单晶包层的相关描述可以参见本说明书其他部分(例如，图1及其相关描述)，在此不再赘述。
115.在一些实施例中，单晶包层制备组件230可以包括电弧放电部件231。
116.在一些实施例中，电弧放电部件231可以用于对非晶相包层进行电弧放电处理。在一些实施例中，电弧放电部件231可以包括动力元件231
‑
1和电弧放电元件231
‑
2。更详细的描述可以参见图6a、图6b及其描述，在此不再赘述。
117.在一些实施例中，单晶包层制备装置200还可以包括监控组件240和控制组件250。监控组件240可以用于监控非晶相包层的相关参数。控制组件250可以用于基于相关参数实时调整包层形成参数。在一些实施例中，控制组件250还可以用于训练前文所述的机器学习模型。关于非晶相包层的相关参数、基于相关参数实时调整包层形成参数以及训练机器学习模型的相关描述可以参见本说明书其他部分(例如，图1及其描述)，在此不再赘述。
118.在一些实施例中，单晶包层制备装置200还可以包括显示组件260，用于显示熔化相关参数、冷却降温相关参数、非晶相包层的相关参数等。
119.在一些实施例中，单晶包层制备装置200还可以包括存储组件270，用于存储实验数据、统计数据、机器学习模型等。
120.应当注意的是，上述有关单晶包层制备装置200的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本技术的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本技术的指导下可以对单晶包层制备装置200进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本技术的范围之内。
121.图3是根据本说明书一些实施例所示的示例性熔料部件的结构示意图。
122.如图3所示，熔料部件211可以包括主腔体211
‑
1、熔料腔体211
‑
2、加热元件211
‑
3和运动元件211
‑
4。
123.在一些实施例中，主腔体211
‑
1可以是容纳熔料部件211各个元件的场所。在一些实施例中，主腔体211
‑
1的形状可以包括但不限于圆柱形、长方体、立方体等。在一些实施例中，主腔体211
‑
1可以密封。
124.在一些实施例中，主腔体211
‑
1可以设有保温层，用于对主腔体211
‑
1进行保温。在一些实施例中，保温层的材质可以包括但不限于石墨毡、氧化锆毡、保温砖等保温材料。
125.在一些实施例中，主腔体211
‑
1可以包括腔体上盖211
‑
11、腔体下盖211
‑
12和中间腔211
‑
13。在一些实施例中，腔体上盖211
‑
11和腔体下盖211
‑
12的形状和尺寸可以与中间腔211
‑
13相配合，以实现主腔体211
‑
1的密封。
126.在一些实施例中，腔体上盖211
‑
11内侧可以设有凸台211
‑
111。在一些实施例中，腔体上盖211
‑
11和/或凸台211
‑
111可以由保温材料制得。在一些实施例中，凸台211
‑
111的
尺寸可以与中间腔211
‑
13上部相配合，以减小中间腔211
‑
13的多余空间，提高其保温效果。
127.在一些实施例中，腔体下盖211
‑
12可以由保温材料制得。在一些实施例中，腔体下盖211
‑
12可以包括腔体下板211
‑
121、腔体下盖架211
‑
122和腔体下盖体211
‑
123。
128.在一些实施例中，腔体下板211
‑
121上可以设有贯穿腔体下板211
‑
121的开孔211
‑
1211，用于原料熔体穿过，以对其进行后续分散降温处理以形成非晶相物料。
129.在一些实施例中，腔体下盖架211
‑
122可以均匀或非均匀分布在腔体下板211
‑
121上。
130.在一些实施例中，腔体下盖体211
‑
123可以由保温材料制得。腔体下盖体211
‑
123上可以设有拉扣211
‑
1231。在一些实施例中，可以通过拉扣211
‑
1231将腔体下盖体211
‑
123放置于腔体下板211
‑
121下部，并使其卡接于腔体下盖架211
‑
122上，以密封中间腔211
‑
13。在一些实施例中，可以通过拉扣211
‑
1231将腔体下盖体211
‑
123移出腔体下盖架211
‑
122，以便于原料熔体穿过开孔211
‑
1211，以进行后续分散降温处理。
131.在一些实施例中，熔料腔体211
‑
2可以用于放置及熔化原料。在一些实施例中，熔料腔体211
‑
2可以位于主腔体211
‑
1内部。在一些实施例中，熔料腔体211
‑
2的材质可以包括但不限于石墨、石英、氧化铝、氧化锆、铱、铂、钨、钽、钼中的至少一种。
132.在一些实施例中，加热元件211
‑
3可以用于加热熔料腔体211
‑
2以熔化原料。在一些实施例中，加热元件211
‑
3的加热方式可以包括但不限于电阻加热、感应加热等。在一些实施例中，加热元件211
‑
3为电阻加热元件时，其可以包括但不限于高阻石墨、硅钼棒(mosi2)、镍铬丝(ni
‑
cr)、铁铬铝丝(fe
‑
cr
‑
al)、镍铁丝(ni
‑
fe)、镍铜丝(ni
‑
cu)、碳化硅棒(sic)等。
133.在一些实施例中，运动元件211
‑
4可以用于带动熔料腔体211
‑
2运动。在一些实施例中，可以通过运动元件211
‑
4带动熔料腔体211
‑
2倾斜预设角度，以使熔料腔体211
‑
2内部的原料熔体倾倒出，以穿过开孔211
‑
1211。
134.在一些实施例中，运动元件211
‑
4可以包括连接杆211
‑
41。在一些实施例中，中间腔211
‑
13上可以设有连接杆211
‑
41穿过的通孔。连接杆211
‑
41的一端可以与熔料腔体211
‑
2固定连接，另一端可以穿过中间腔211
‑
13上的通孔。
135.在一些实施例中，可以通过手动方式转动(例如，通过扳手转动)连接杆211
‑
41以带动熔料腔体211
‑
2运动。
136.在一些实施例中，运动元件211
‑
4还可以包括驱动元件(图中未示出)。驱动元件可以用于驱动连接杆211
‑
41运动，以带动熔料腔体211
‑
2运动。
137.图4是根据本说明书一些实施例所示的示例性分散降温部件的结构示意图。
138.如图4所示，分散降温部件212可以包括喷射元件212
‑
1和收集元件212
‑
2。
139.在一些实施例中，喷射元件212
‑
1可以用于喷射流体。在一些实施例中，喷射元件212
‑
1可以包括喷射主体(图中未示出)和喷射口212
‑
11。在一些实施例中，如图4所示，流体可以从喷射口212
‑
11喷射出来，以对从熔料部件211(例如，开孔211
‑
1211)流出的原料熔体r进行分散降温处理，以形成非晶相物料。
140.在一些实施例中，收集元件212
‑
2可以用于收集非晶相物料。在一些实施例中，收集元件212
‑
2可以包括收集主体212
‑
21、收集框212
‑
22和挡板212
‑
23。
141.在一些实施例中，收集主体212
‑
21可以是具有部分开口(如图4中虚线l所示)的内
部中空的环形腔体。在一些实施例中，收集主体212
‑
21的开口弧度(如图4中虚线l所示)可以根据喷射口212
‑
11与收集主体212
‑
21的距离、喷射角度、喷射压力等确定。在一些实施例中，收集主体212
‑
21的材质可以包括但不限于石墨、铜、铝、银等具有较高导热系数的材料，以使部分细小的非晶相熔体可以进一步散热，以冷却形成非晶相固体颗粒。
142.在一些实施例中，收集主体212
‑
21的环形腔体外侧下部设有收集口212
‑
211。
143.在一些实施例中，收集框212
‑
22可以设置在收集口212
‑
211下部，用于收集非晶相物料(例如，细小的非晶相熔体、非晶相固体颗粒)。
144.在一些实施例中，如图4所示，挡板212
‑
23可以均匀或非均匀地排布在收集主体212
‑
21的环形腔体内侧。在一些实施例中，收集主体212
‑
21的内侧上挡板212
‑
23附近可以设有孔212
‑
212，以便于经过分散降温处理得到的细小非晶相熔体和/或非晶相固体颗粒(如图4中b所示)可以经与挡板212
‑
23碰撞减速后，通过孔212
‑
212进入收集主体212
‑
21的腔体内部，再由收集口212
‑
211进入收集框212
‑
22。
145.在一些实施例中，分散降温部件212还可以包括振荡元件212
‑
3，用于在收集过程中，振荡经过分散降温处理后的非晶相物料(例如，非晶相熔体、非晶相固体颗粒)，以避免细小的非晶相熔体和/或非晶相固体颗粒粘附在分散降温部件212(例如，收集主体212
‑
21)内壁，提高原料利用率。
146.在一些实施例中，振荡元件212
‑
3可以设置在收集主体212
‑
21上。在一些实施例中，振荡元件212
‑
3可以包括但不限于振荡器。
147.图5a是根据本说明书一些实施例所示的示例性夹持部件的结构示意图。图5b是根据本说明书另一些实施例所示的示例性夹持部件的结构示意图。
148.在一些实施例中，夹持部件221可以包括夹持元件221
‑
1、调节元件221
‑
2和固定元件221
‑
3。
149.在一些实施例中，夹持元件221
‑
1可以包括至少两个夹持杆。至少两个夹持杆可以均匀排布在固定元件221
‑
3的一端。在一些实施例中，如图5a所示，夹持杆夹持光纤的一侧可以具有弧度。在一些实施例中，如图5b所示，夹持杆夹持光纤的一侧可以不具有弧度。
150.在一些实施例中，调节元件221
‑
2与固定元件221
‑
3可以相适配，用于调节夹持元件221
‑
1的张开或闭合程度，以稳定夹持光纤。
151.在一些实施例中，如图5a和图5b所示，调节元件221
‑
2可以设置在固定元件221
‑
3外周。在一些实施例中，固定元件221
‑
3的外周可以设有外螺纹，调节元件221
‑
2的内部可以设有内螺纹。外螺纹与内螺纹可以相适配。通过调节(例如，顺时针或逆时针旋转)调节元件221
‑
2在固定元件221
‑
3上的旋进或旋出进程，可以使调节元件221
‑
2的一端调节夹持元件221
‑
1的张开或闭合程度。
152.图6a是根据一些实施例所示的示例性动力元件的结构示意图。图6b是根据一些实施例所示的示例性电弧放电元件的结构示意图。
153.在一些实施例中，电弧放电部件231可以包括动力元件231
‑
1和电弧放电元件231
‑
2。
154.在一些实施例中，动力元件231
‑
1可以用于驱动形成有非晶相包层的光纤m上下运动和/或旋转运动。在一些实施例中，动力元件231
‑
1可以包括上下运动驱动件231
‑
11和旋转运动驱动件231
‑
12。
155.在一些实施例中，上下运动驱动件231
‑
11可以包括支架231
‑
111、丝杆231
‑
112、滑块231
‑
113和第一驱动电机231
‑
114，用于驱动形成有非晶相包层的光纤m上下运动。
156.在一些实施例中，支架231
‑
111可以用于支撑丝杆231
‑
112、滑块231
‑
113和第一驱动电机231
‑
114。
157.在一些实施例中，丝杆231
‑
112可以设置于支架231
‑
111上。在一些实施例中，丝杆231
‑
112可以与支架231
‑
111的部分杆平行设置。
158.在一些实施例中，滑块231
‑
113可以套设于丝杆231
‑
112上。在一些实施例中，滑块231
‑
113的一端可以与旋转运动驱动件231
‑
12(例如，支撑架231
‑
121)连接(例如，焊接)。
159.在一些实施例中，第一驱动电机231
‑
114可以用于驱动丝杆231
‑
112旋转，进而带动滑块231
‑
113沿丝杆231
‑
112上下运动，进一步带动旋转运动驱动件231
‑
12上下运动。
160.在一些实施例中，旋转运动驱动件231
‑
12可以包括支撑架231
‑
121、连接件231
‑
122、稳定件231
‑
123和第二驱动电机231
‑
124，用于驱动形成有非晶相包层的光纤m旋转运动。
161.在一些实施例中，支撑架231
‑
121可以用于支撑稳定形成有非晶相包层的光纤m。在一些实施例中，支撑架231
‑
121的高度与形成有非晶相包层的光纤m可以相适配。
162.在一些实施例中，连接件231
‑
122可以用于连接固定形成有非晶相包层的光纤m。在一些实施例中，连接件231
‑
122可以与支撑架231
‑
121连接(例如，焊接)。在一些实施例中，连接件231
‑
122的结构可以与夹持部件221相同或不同。
163.在一些实施例中，稳定件231
‑
123可以与支撑架231
‑
121连接(例如，焊接)。在一些实施例中，稳定件231
‑
123可以设有与形成有非晶相包层的光纤m相适配的凹孔，用于稳定形成有非晶相包层的光纤m，防止其发生偏移。
164.在一些实施例中，第二驱动电机231
‑
124可以用于通过传动件(例如，皮带、齿条)带动连接件231
‑
122旋转，进而带动形成有非晶相包层的光纤m旋转。
165.在一些实施例中，电弧放电元件231
‑
2可以用于对非晶相包层进行电弧放电处理，以在非晶相包层外周形成高温区g。实施例
166.按照化学计量比称取纯度大于99.9％的y2o3粉体和al2o3粉体，混合均匀后放入坩埚内。将坩埚置于马弗炉内进行煅烧，煅烧温度为1400℃～1700℃，煅烧时间为5h～25h，制得yag多晶粉体。
167.以1℃/min～12℃/min的升温速率对yag多晶粉体进行加热处理，在加热处理过程中通入流量为1l/min～5l/min的流动的氩气和氮气。升温至1900℃～2100℃，保温2h～12h，得到yag熔体。
168.将yag熔体倒出，启动喷射元件，通过喷射液氮对yag熔体进行分散降温处理，得到细小的非晶yag熔体和非晶yag固体颗粒。喷射角度为20
°
～70
°
，喷射压力为0.1mpa～2.5mpa，喷射元件的喷射口与yag熔体的距离为3cm～12cm。在分散降温处理过程中，振荡非晶yag熔体和非晶yag固体颗粒。
169.在1500℃～1800℃下熔化非晶yag熔体和非晶yag固体颗粒，并保温2h～15h，得到非晶yag熔体。
170.利用夹持部件夹持掺杂yag单晶光纤纤芯，将其以与水平面的夹角为0
°
～15
°
浸没
于非晶yag熔体中。维持非晶yag熔体的温度在1500℃～1800℃的范围内，使非晶yag熔体粘附在掺杂yag单晶光纤纤芯外周形成非晶yag包层。
171.以200mm/h～3000mm/h的提拉速率将外周形成有非晶yag包层的掺杂yag单晶光纤提拉出非晶yag熔体，并将其浸没于悬浊液中，以在非晶yag包层外周沉积晶化剂层。其中，悬浊液为mgo与乙醇按1:2～1:26的质量比混合形成。对沉积有晶化剂层的非晶yag包层加热以进行晶化处理，晶化处理温度为1000℃～1500℃，晶化处理时间为2
‑
5天，得到yag单晶包层。在晶化处理过程中，通入流速为1l/min～20l/min的流动氧气。将yag单晶包层放入去离子水中并超声振荡，以除去残余在yag单晶包层外周的晶化剂层。
172.本技术实施例可能带来的有益效果包括但不限于：(1)单晶包层制备方法简单便捷，在制备过程中不会引入杂质(例如，助熔剂)，不污染环境，能耗低。(2)单晶包层制备装置简单，无需高压设备，便于操作和维护。(3)通过喷射流体方式对熔体进行快速分散降温处理，可以制得高质量的非晶相物料，进而可以制备得到高质量的非晶相包层及单晶包层。(4)通过对整个制备过程中制备参数的监控、控制和调整，提升单晶包层的质量。(5)通过引入晶化剂层，可以使非晶相包层的晶化处理同时从非晶相包层内表面和非晶相包层外表面向非晶相包层中间部位进行，可以加快非晶相包层的晶化处理，缩短晶化时间，提高晶化处理效率。
173.需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。
174.上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。
175.同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
176.此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
177.同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
178.一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有
±
20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本说明书一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
179.针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本说明书中的)也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。
180.最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。