DE102011109845A1

DE102011109845A1 - Anordnung zur Übertragung von elektromagnetischer Strahlung, vorzugsweise zur Beaufschlagung biologischer Strukturen mit Lichtenergie

Info

Publication number: DE102011109845A1
Application number: DE102011109845A
Authority: DE
Inventors: Mathias Auth; Lothar Brehm; Wolfgang Hämmerle; Jörg Kötzing; Marco Plötner; Jürgen Rosenkranz
Original assignee: J Plasma GmbH
Current assignee: J Plasma GmbH
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2012-05-10
Anticipated expiration: 2031-08-10
Also published as: WO2012059399A2; DE102011109845B4; WO2012059399A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Beaufschlagen biologischer Strukturen mit Lichtenergie, umfassend einen eine Pumplicht und/oder eine Laserquelle, ein optisches Strahlformungssystem, einen an das Strahlformungssystem gekoppelten Lichtwellenleiter zum Erzeugen eines von der durchlaufenen Leiterlänge und/oder einer Formänderung abhängenden Lichtintensitätsprofils umfassend einen Kern und ein den Kern umgebendes Cladding, mit einem freien distalen Faserende. Die Anordnung zeichnet sich durch eine den Kern und das Cladding durchziehende Brechzahl-Grabenstruktur aus einer Folge konzentrischer Zonen, wobei die Zonen als eine in radialer Richtung zumindest abschnittsweise alternierende Folge aus Bereichen mit einer relativ erniedrigten Brechzahl und einer relativ erhöhten Brechzahl ausgebildet sind. Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleiters für eine Anordnung zum gezielten Beaufschlagen biologischer Strukturen mit Lichtenergie erfolgt das Erzeugen eines bezüglich der Längsrichtung des Lichtwellenleiters variablen Brechzahlprofils durch ein Bereitstellen eines Glasrohres mit einer ersten Brechzahl und Beschichten des Glasrohres mit mindestens einer eine zweite Brechzahl aufweisenden Beschichtung, ein Ziehen des beschichteten Glasrohres zum Erzeugen einer Kapillare, und ein Kollabieren der Kapillare innerhalb eines bestimmten Bereiches und innerhalb einer bestimmten Kollabierlänge zum Erzeugen eines kollabierten Abschnittes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Beaufschlagen biologischer Strukturen mit Lichtenergie, umfassend einen Lichtwellenleiter zum Erzeugen eines von der durchlaufenen Leiterlänge und/oder einer Formänderung abhängenden Lichtintensitätsprofils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleiters für eine Anordnung zum gezielten Beaufschlagen biologischer Strukturen mit Lichtenergie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13 oder 19.
Derartige Anordnungen werden beispielsweise dazu benötigt, um unter endoskopischer Steuerung Manipulationen an Geweben von Hohlorganen vornehmen zu können oder Fremdkörper, beispielsweise Nieren- oder Gallensteine zu zertrümmern und damit deren Abgang zu erleichtern.
Für derartige Vorrichtungen wird auf Lichtwellenleiter zurückgegriffen, um die Strahlung endoskopisch an ihren Einwirkungsort zu leiten. Diese Lichtwellenleiter dienen entweder nur dem reinen Strahlungstransport oder sie sind als so genannte Pumpfasern ausgebildet, in denen kohärente Strahlung und damit Strahlung mit einer hohen Leistungsdichte erzeugt wird. In beiden Fällen ist der Lichtwellenleiter mit einer externen Strahlungsquelle gekoppelt. Diese erzeugt entweder die Laserstrahlung oder gibt Pumpstrahlung in den Lichtwellenleiter ab. In einem derartigen Fall dient der Lichtwellenleiter als Faserlaser, der die Laserstrahlung selbst generiert.
Die Laserstrahlung muss dabei genau auf den zu bewirkenden Zweck abgestimmt sein. Dies betrifft insbesondere die Gestaltung des Strahlquerschnittes, dessen Intensitätsverteilung und die Entscheidung, ob die Laserstrahlung kontinuierlich oder gepulst auf das jeweilige Wirkungsgebiet einwirken soll. So werden beispielsweise gepulste Laser zumeist zum Zertrümmern von Ablagerungen, beispielsweise von Nieren- oder Gallensteinen verwendet, weil dabei das umgebende Gewebe nicht koaguliert. Hingegen werden zum Koagulieren und zum Verschweißen von Gewebeteilen, wie zum Beispiel zur Behandlung von Netzhautablösungen so genannte continious wave-Laser verwendet.
Bekannte Anordnungen zum Übertragen elektromagnetischer Strahlung, insbesondere solcher zum gezielten Beaufschlagen biologischer Strukturen mit Lichtenergie, umfassen somit eine Laserquelle und ein an die Laserquelle gekoppeltes optisches Strahlformungssystem. Das Strahlformungssystem besteht aus optischen Elementen, wie beispielsweise Linsen, Blenden oder Gittern. An das Strahlformungssystem ist der Lichtwellenleiter angekoppelt. Das Strahlformungssystem und der Lichtwellenleiter erzeugen das von der durchlaufenen Leiterlänge und/oder einer Formänderung abhängende Lichtintensitätsprofil. Der Lichtwellenleiter umfasst einen Kern und ein den Kern umgebendes Cladding und weist ein freies distales Faserende auf.
Bei den bekannten Anordnungen wird sowohl der Strahlquerschnitt als auch die radiale Intensitätsverteilung des Strahls durch ein Zusammenwirken aus dem optischen Strahlformungssystem und dem Lichtwellenleiter bestimmt. Dies erfordert aufwändige Justierarbeiten. Aus diesem Grund ist das optische Strahlformungssystem auf den verwendeten Lichtleiter angepasst und geeicht. Als Folge davon lasst sich der Lichtwellenleiter nicht einfach austauschen und durch einen anderen Lichtwellenleiter ersetzen. Die gesamte Anordnung stellt somit eine auf einen einzigen Behandlungszweck spezialisierte Einheit dar. Ein weiteres Problem ist, dass für bestimmte medizinische Anwendungen, der Lichtwellenleiter in einem engen Radius gebogen werden muss. Bei herkömmlichen passiven Lichtleitfasern koppelt dann das Licht aus dem Kern in das umgebende Cladding aus. Dies führt zu einer deutlich verminderten Strahlqualität. Ein Maß zur Beurteilung dieses Phänomens ist der Dämpfungsanstieg bei 2 Windungen mit Krümmungsradius 7,5 mm und einer Wellenlänge von 850 nm.
Es besteht somit die Aufgabe, eine Anordnung zum Einleiten von Lichtenergie in biologisches Gewebe anzugeben, bei der im wesentlichen nur eine Laser- oder Pumplichtquelle und ein optisches Strahlformungssystem mit vielen unterschiedlichen Lichtwellenleitern so kombiniert werden kann, dass eine derartige Anordnung an den jeweils gewünschten Einsatz schnell und flexibel anpassbar ist. Es soll insbesondere möglich werden, einen Lichtwellenleiter gegen einen anderen auszutauschen, um somit die Anordnung einmal für einen ersten und das nächste Mal für einen anderen Einsatzzweck verwenden zu können. Des weiteren besteht die Aufgabe darin, ein für den jeweiligen Anwendungszweck geeignetes Strahlprofil am distalen Faserende zu erzeugen. In manchen medizinischen Applikationen ist beispielsweise die Ausbildung eines ringförmigen Strahlprofils gewünscht.
Bei besonders präzisen Anwendungen, wie dem Laserskalpell, ist ein besonders gutes Strahlprofil wünschenswert, so dass eine weitere Aufgabe darin besteht eine Dämpfungserhöhung bei 2 Windungen mit Krümmungsradius 7,5 mm und einer Wellenlänger von 850 nm von kleiner 0,2 db zu erreichen.
Die Aufgabe wird mit einer Anordnung zur Übertragung von elektromagnetischer Strahlung, vorzugsweise zur Beaufschlagung biologischer Strukturen mit Lichtenergie, umfassend eine Laserquelle, ein optisches Strahlformungssystem, einen an das Strahlformungssystem gekoppelten Lichtwellenleiter zum Erzeugen eines von der durchlaufenen Leiterlänge und/oder einer Formänderung abhängenden Lichtintensitätsprofils, umfassend einen Kern und ein den Kern umgebendes Cladding, mit einem freien distalen Faserende gelöst, wobei die Anordnung sich erfindungsgemäß durch eine den Kern und das Cladding durchziehende Brechzahl-Grabenstruktur aus einer Folge konzentrischer Zonen auszeichnet, wobei die Zonen als eine in radialer Richtung zumindest abschnittsweise alternierende Folge aus Bereichen mit einer relativ erniedrigten Brechzahl und einer relativ erhöhten Brechzahl ausgebildet sind.
Im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen kommt erfindungsgemäß somit ein Lichtwellenleiter zur Anwendung, dessen Querschnittsstruktur nicht allein durch die bekannte Zweiteilung aus Faserkern und Cladding bestimmt ist. Vielmehr ist diese Struktur durch eine Brechzahl-Grabenstruktur überlagert, die sowohl die Brechzahl des Kerns als auch des Claddings modifiziert und moduliert. Dadurch kann sowohl die Ausbreitung der Lichtwellen in Richtung des Lichtwellenleiters als auch deren Propagation in das Cladding hinein sehr genau beeinflusst werden. Hierdurch ist es insbesondere möglich, über eine fest vorgegebene Länge des Lichtwellenleiters eine an dessen Ende definierte Intensitätsverteilung des Strahlflecks zu erreichen.
Bei einer weiteren Ausgestaltung ist die Folge der konzentrischen Zonen innerhalb der Brechzahl-Grabenstruktur an verschiedenen Orten in Längsrichtung des Lichtwellenleiters verschieden ausgebildet. Das bedeutet, dass in einem ersten Abschnitt des Lichtwellenleiters eine erste Brechzahl-Grabenstruktur vorhanden ist, die mit zunehmender Länge des Lichtwellenleiters über einen Übergangsbereich in einen zweiten Abschnitt übergeht, bei dem eine andere Brechzahl-Grabenstruktur vorhanden ist. Dadurch propagiert das Licht in dem ersten Abschnitt im Vergleich zur Propagation in dem zweiten Abschnitt auf verschiedene Weise. So kann das Licht zum Beispiel im ersten Abschnitt im Kern eingekoppelt werden und wird im zweiten Abschnitt in das Cladding verlagert. Dadurch lässt sich zum Beispiel eine punktförmige in eine ringförmige Intensitätsverteilung überführen.
Zweckmäßigerweise ist die Brechzahl-Grabenstruktur durch eine obere Hüllkurve, eine untere Hüllkurve und eine zwischen der unteren und der oberen Hüllkurve oszillierende Zonenfunktion bestimmt. Dabei weist die obere Hüllkurve eine im Bereich des Kerns zumindest abschnittweise graduell zu niedrigeren Brechzahlen verlaufende glockenförmige Form einer Gaußkurve, einer Lorentzkurve, einer Parabel oder dergleichen Form und im Bereich des Claddings einen konstanten Verlauf auf. Der Ausdruck „Parabel” schließt dabei jegliche, durch Polynome gebildete Kurvenabschnitte ein. Die untere Hüllkurve besitzt im Bereich des Kerns und des Claddings einen linearen, vorzugsweise konstanten, oder graduellen Verlauf.
Dabei bestimmt die Zonenfunktion die Periodizität der Brechzahl-Grabenstruktur sowie die Breiten der Gräben und die Breiten der dazwischen gelegenen Stufen aber auch die Form der Gräben selbst über den gesamten Faserquerschnitt. Als Zonenfunktion kann prinzipiell jede Funktion mit einem periodischen Verlauf und einer beliebigen Periodenform verwendet werden. Derartige Funktionen werden vor allem in Hinblick auf deren Periodenlänge, die dabei eingenommenen Abstände der Nullstellen und die Werte der Maxima bzw. der Minima, d. h. durch deren Amplitude, charakterisiert. Als Zonenfunktionen kommen insbesondere Funktionen mit einem sinusartigen Verlauf, aber vor allem Rechteckfunktionen oder auch Sägezahnfunktionen in Anwendung. Die Zonenfunktion generiert dabei die Grabenbreite, die Grabenabstände, d. h. die Breite der zwischen den Gräben vorhandenen Stufen und die Grabenformen im Brechzahlprofil über dem gesamten Faserquerschnitt.
Durch die Hüllkurven werden die maximal möglichen Grabentiefen und die maximal möglichen Höhen der Stufen und damit gewissermaßen die „Amplituden” der Gräben festgelegt. Die Hüllkurven bestimmen dabei nicht in jedem Fall die Größe jeder einzelnen Amplitude der Zonenfunktion, obwohl es natürlich möglich ist, die Hüllkurven auch als diskrete Punktfolgen zu definieren, wobei jeder Punkt der Punktfolge einem zumindest lokalen Maximum bzw. einem zumindest lokalen Minimum der Zonenfunktion zugeordnet ist.
Im Allgemeinen geben die Hüllkurven jedoch untere und obere Schranken zumindest für die lokalen Maxima und Minima der Zonenfunktion vor.
In radialer Richtung alternieren somit Zonen aus unterschiedlichen Brechzahlen. Der Brechzahlverlauf springt somit zwischen einem lokalen Maximum und einem lokalen Minimum. Die Größe der lokalen Maxima und der lokalen Minima wird dabei durch die obere bzw. die untere Hüllkurve bestimmt. Die obere Hüllkurve ist im Bereich des Kerns glockenförmig, d. h. insbesondere in Form einer Potenz- oder Exponentialfunktion sowie parabel-, lorentz- oder gaußkurvenförmig ausgebildet. Die lokalen Maxima des Brechzahlverlaufs sind daher im Kern größer und nehmen zum Cladding hin ab. Im Bereich des Claddings besitzt die obere Hüllkurve einen linearen Verlauf oder ist bevorzugt konstant. Die lokalen Maxima des Brechzahlverlaufs sind also in letzterem Fall gleich groß.
Die untere Hüllkurve bestimmt die Tiefe der lokalen Minima des radialen Brechzahlverlaufs. Sie ist linear ausgebildet und kann konstant oder graduell sein. Bei einer konstanten unteren Hüllkurve sind alle lokalen Minima im Brechzahlverlauf gleich tief. Bei einem graduellen Verlauf ist die Tiefe der lokalen Minima abhängig vom Radius des Lichtwellenleiters und nimmt mit dem Radius hin zu oder auch ab.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Brechzahl-Grabenstruktur eine konstante obere Hüllkurve auf, während die untere Hüllkurve einen linearen, vorzugsweise konstanten, oder graduellen Verlauf besitzt. Bei einem derartigen Fall gibt es in den Maxima des Brechzahlverlaufs keinen Unterschied zwischen dem Kern und dem Cladding des Lichtwellenleiters.
Für die oszillierende Zonenfunktion können zwei wesentliche Grundformen realisiert sein. Bei einer ersten Ausführungsform weist die oszillierende Zonenfunktion einen in radialer Richtung oszillierenden ersten sinus- bzw. cosinusartigen und/oder Rechteckverlauf auf. Bei diesem ersten Cosinus- bzw. Rechteckverlauf hat die Zonenfunktion im radialen Nullpunkt ein lokales Maximum. In einem derartigen Fall weist der Lichtwellenleiter somit einen Kern mit einer hohen Brechzahl im Zentrum auf. Ein derartiger Lichtwellenleiter sammelt das eingekoppelte Licht zunächst im Kern. Durch eine geeignete Modulation der Brechzahl kann eine niedrige Dämpfungserhöhung von kleiner als 0,2 db bei 2 Windungen mit Krümmungsradius 7,5 mm erreicht werden.
Die Verlauf der Sinus- bzw. Rechteckfunktion bildet dabei mit der Brechzahl der Bezugsmatrix eine Fläche in Form eines Integrals. Es hat sich herausgestellt, dass eine Fläche betraglich zwischen 20·10^–3 und 60·10^–3 [μm·Δn], insbesondere Flächen zwischen 25·10^–3 und 30·10^–3 [μm·Δn] bezogen auf die Faser besonders vorteilhaft sind.
Bei einer Ausführungsform ist der Sinusförmige- bzw. Recheckverlauf abschnittsweise mit wenigstens einer Zone mit Brechzahl der Matrix unterbrochen.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die oszillierende Zonenfunktion einen in radialer Richtung oszillierenden zweiten Sinusförmigen oder Rechteckverlauf auf, wobei die Zonenfunktion im radialen Nullpunkt ein lokales Minimum aufweist. In einem derartigen Fall ist die Brechzahl im Zentrum des Kerns im Vergleich zur Umgebung abgesenkt. Ein so ausgebildeter Lichtwellenleiter verdrängt das eingekoppelte Licht in die Randbereiche des Kerns oder auch teilweise in das Cladding hinein.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist ein sich in Längsrichtung des Lichtwellenleiters erstreckender Übergangsbereich vorgesehen, bei dem die Zonenfunktion von dem ersten Sinusförmigen- oder Rechteckverlauf in den zweiten Sinusförmigen-Rechteckverlauf übergeht. In einem derartigen Fall leitet der Lichtwellenleiter das eingekoppelte Licht zunächst im Kernbereich der Faser und überführt es anschließend in den Rand des Kerns und/oder in das Cladding hinein. Ein so ausgebildeter Lichtwellenleiter ermöglicht es somit, innerhalb des Lichtwellenleiters ein punkt- oder gausförmiges Strahlprofil in ein ringförmiges Strahlprofil umzusetzen.
Bei einer weiteren Ausgestaltung weist die Zonenfunktion eine von der radialen und/oder der Längsrichtung des Lichtwellenleiters abhängende Periodizität mit einer von der radialen Richtung und/oder der Längsrichtung abhängenden Grabenbreite und/oder Grabentiefe auf. In einem solchen Fall ist die Breite der lokalen Maxima und/oder der lokalen Minima innerhalb der Zonenfunktion und damit der Brechzahl-Grabenstruktur vom Radius abhängig. Die Breiten der Maxima und/oder der Minima können daher zum Rand der Lichtleitfaser hin zu- oder abnehmen.
Weiterhin ist es bei einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Frequenz der Modulation konstant ist. Das führt zu Strukturen mit gleichen Abständen.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Frequenz der Modulation in Abhängigkeit vom Radius moduliert. Dabei kann die Modulation einer Gesetzmäßigkeit folgen oder aber auch ohne einen mathematischen Zusammenhang sein.
Die konzentrischen Zonen können bei einer Ausführungsform eine Querschnittsgeometrie aufweisen, die von der Längsrichtung des Lichtwellenleiters abhängt. Dabei ist an einer ersten Stelle des Lichtwellenleiters eine erste Querschnittsgeometrie, beispielsweise eine Kreisform, vorhanden, während an einer zweiten Stelle des Lichtwellenleiters eine andere Querschnittsgeometrie, zum Beispiel ein Hexagon, vorhanden ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform besteht das Cladding aus einer konzentrischen Anordnung aus einem inneren ersten Cladding und einem das erste Cladding außen umschließenden zweiten Cladding, wobei vorzugsweise eines dieser Claddings laseraktive Elementverbindungen enthält. In diesem Fall wirkt der Lichtwellenleiter als Faserlaser, der mit Pumplicht beaufschlagt wird und Laserstrahlung emittiert.
Bei einer weiteren Ausführungsform weisen das erste Cladding und/oder die konzentrischen Zonen eine polygonale, insbesondere eine oktagonale, eine viereckige oder eine hexagonale Querschnittssymmetrie und/oder eine nicht zentrosymmetrische Struktur auf. Diese Ausgestaltungen richten sich nach den innerhalb des Lichtwellenleiters anzuregenden und/oder sich ausbreitenden Schwingungsmoden.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleiters für eine Anordnung zum gezielten Beaufschlagen biologischer Strukturen mit Lichtenergie zeichnet sich dadurch aus, dass ein bezüglich der Längsrichtung des Lichtwellenleiters variables Brechzahlprofil mit folgenden Herstellungsschritten erzeugt wird.
Es erfolgt zunächst ein Bereitstellen eines Glasrohres mit einer ersten Brechzahl und Beschichten des Glasrohres mit mindestens einer eine zweite Brechzahl aufweisenden Beschichtung. Anschließend wird das beschichtete Glasrohr gezogen und es wird eine Kapillare erzeugt. Die Kapillare wird im Anschluss daran innerhalb eines bestimmten Bereiches und innerhalb einer bestimmten Kollabierlänge zum Kollabieren gebracht. Dabei wird ein kollabierter Abschnitt erzeugt.
Bei einer Ausgestaltung des Herstellungsverfahrens erfolgt nach dem Erzeugen der Kapillare ein Aufkollabieren mindestens eines weiteren Rohres mit dem gewünschten Brechzahlverlauf.
Das Kollabieren der Kapillare kann bei einer ersten Ausführungsform in einem online-Prozess erfolgen, dabei wird in einem Ziehabschnitt das Ziehen einer Endloskapillare ausgeführt, wobei durch eine Druckdifferenz zwischen Außen- und Kapillarinnendruck deren unkontrolliertes Zusammenfallen verhindert wird. Die Endloskapillare wird unterbrechungsfrei in einen Kollabierabschnitt eingeführt und dort alternierend kollabiert und nicht kollabiert. Abschließend erfolgt ein Konfektionieren von Lichtleiter-Einzelstücken, wobei jedes Lichtleiter-Einzelstück jeweils mindestens einen kollabierten Abschnitt und mindestens einen Kapillarabschnitt enthält.
Alternativ dazu kann das Kollabieren der Kapillare in einem offline-Prozess erfolgen. Dabei wird nach dem Erzeugen der Kapillare ein Vereinzelungsschritt zum Erzeugen mindestens eines Kapillaren-Einzelstückes ausgeführt. Das Kapillaren-Einzelstück wird abschnittsweise kollabiert, wobei das Lichtleiter-Einzelstück mit mindestens einem kollabierten Abschnitt und mindestens einem Kapillarabschnitt erzeugt wird.
Das abschnittsweise Kollabieren wird zweckmäßigerweise durch einen induzierten Kollabiervorgang mit folgenden Schritten ausgeführt:
Es erfolgt ein Erwärmen oder ein Beibehalten einer Erweichungstemperatur in der Kapillare mittels einer Wärmestrecke. Als nächstes wird eine Druckdifferenz zwischen der Kapillaraußen- und der Kapillarinnenseite und/oder entlang der Längsachse der Kapillare erzeugt. Dies erfolgt vorzugsweise durch das Anlegen eines Vakuums an die Innenwand der Kapillare und/oder durch ein Ausführen eines punktuell von außen einwirkenden Druckluftstoßes auf die erwärmte Kapillare. Die Druckdifferenz entlang der Kapillarlängsachse ergibt sich dadurch, dass die Kapillare durchströmt wird, wobei sich infolge des Strömungswiderstandes innerhalb der Kapillare ein Druckgefälle zwischen dem Kapillarenanfang und dem Kapillarenende ergibt. Dadurch wird eine die Kapillare in Längsrichtung durchlaufende Kollabierwelle ausgelöst, die innerhalb der Wärmestrecke verläuft.
Bei dieser Vorgehensweise wird somit der mechanisch instabile Zustand einer erwärmten und erweichten Kapillare dahingehend ausgenutzt, dass auf den Körper der Kapillare eine Störung ausgeübt wird. Die Kapillare fällt in sich zusammen und dieser Prozess setzt sich über den erweichten Kapillarabschnitt hinweg fort. Im Ergebnis liegt dann ein kollabierter Abschnitt vor, der in einen nicht kollabierten Abschnitt übergeht.
Das Erzeugen eines bezüglich der Längsrichtung des Lichtwellenleiters variablen Brechzahlprofils mit folgenden Herstellungsschritten kann auch mit folgenden Fertigungsschritten erfolgen:
Es wird zunächst ein Kernstab mit einer ersten Brechzahl oder einem ersten Brechzahlverlauf bereitgestellt. Anschließend erfolgt ein sukzessives Aufkollabieren von Rohren mit verschiedenen Rohrbrechzahlen zum Erzeugen eines Brechzahlverlaufs auf den Kernstab und/oder ein Ausführen einer Direktbeschichtung des Kernstabs mit wenigstens einer Glasschicht mit einer gewünschten Brechzahl mit Hilfe des Chemical vapor deposition Verfahrens und/oder des Plasma outside Vapor deposition Verfahrens und/oder der Flammenpyrolyse und/oder durch ein Zusammensintern entsprechender Glasrußschichten.
Zweckmäßigerweise wird das sukzessive Aufkollabieren der Rohre und das Ausführen der Direktbeschichtung im Wechsel und/oder in wiederholten Prozessschritten ausgeführt, sodass dadurch nach und nach das gewünschte Brechzahlprofil aufgebaut wird.
Die Anordnung und das Verfahren zum Herstellen der Anordnung sollen nachfolgend anhand beispielhafter Ausführungsformen näher erläutert werden. Zur Verdeutlichung dienen die beigefügten 1 bis ... Es werden für gleiche oder gleichwirkende Teile die selben Bezugszeichen verwendet.
Es zeigt:
1 eine beispielhafte Zonenfunktion mit einem zentralen lokalen Maximum,
2 eine beispielhafte obere Hüllkurve und eine beispielhafte untere Hüllkurve,
3 eine übereinander gelegte Darstellung einer Zonenfunktion mit einem lokalen Minimum mit einer oberen und einer unteren Hüllkurve,
4 einen durch die Überlagerung der unteren Hüllkurve, der oberen Hüllkurve und der Zonenfunktion beschriebenen relativen Brechzahlverlauf,
5 einen anderen relativen Brechzahlverlauf durch Überlagerung der Hüllkurven mit einer anderen Zonenfunktion,
6 einen beispielhaften Brechzahlverlauf mit einer graduellen Grabenflanke,
7 einen beispielhaften Brechzahlverlauf mit einem Graben mit einer graduellen Grabenflanke und mindestens einem weiteren Graben,
8 einen Brechzahlverlauf mit einem unmittelbar an einen Kern anschließenden Graben, einer Zwischenstufe und mindestens einem weiteren äußeren Graben,
9 einen Brechzahlverlauf nach 8, wobei der an den Kern anschließende Graben und der mindestens eine äußere Graben eine gleiche Tiefe aufweisen,
9a einen Brechzahlverlauf mit einer unmittelbar an den Kern anschließenden Stufe und einer Fortsetzung des graduellen Brechzahlverlaufs des Kerns im angrenzenden Graben,
10 einen Brechzahlverlauf gemäß der 8 oder 9, wobei der mindestens eine äußere Graben eine größere Tiefe aufweist,
10a einen Brechzahlverlauf gemäß der Ausführungsform aus 10 mit einem direkten Übergang zwischen Stufe 16 und Graben 17,
11 einen Brechzahlverlauf mit einem abgestufen Übergang von einer zentralen Kernzone zu einem daran anschließenden äußeren Graben,
12 ein beispielhaftes weiteres Brechzahlprofil mit einer ortsabhängigen Lichtintensitätsverteilung innerhalb des Lichtleiters,
13 einen schematischen Lichtwellenleiter mit verschiedenen Brechzahlprofilen an verschiedenen Stellen des Lichtwellenleiters,
14 eine Vorrichtung zum abschnittsweisen Kollabieren mittels einer äußeren Druckbeaufschlagung,
15 eine Vorrichtung zum abschnittsweisen Kollabieren durch Anlegen eines Unterdrucks,
16 einen beispielhaften Aufbau einer wahlweise laparoskopisch oder endoskopisch verwendbaren Einrichtung.
Nachfolgend sollen zunächst einige beispielhafte Brechzahlverläufe für Lichtwellenleiter beschrieben werden, mit denen sich ein von der Länge des Lichtwellenleiters bzw. der Pumpfaser abhängiges radiales Lichtintensitätsprofil erzeugen lässt. Bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen wird grundsätzlich davon ausgegangen, dass der Lichtwellenleiter nicht primär aus einem Kern und einem umgebenden Cladding aufgebaut ist, sondern dass der gesamte Querschnitt des Leiters ein modifiziertes Brechzahlprofil, insbesondere ein Brechzahl-Grabenprofil, aufweist, das sowohl den zentralen Bereich des Lichtwellenleiters als auch die umgebende Mantelzone durchzieht. Dies ist besonders bei solchen Ausführungsformen von Bedeutung, bei denen innerhalb des Lichtwellenleiters einige an einem ersten Ort im Zentrum der Faser gelegene Bereiche in Bereiche übergehen, die sich an einem zweiten Ort der Faser in deren Randbereich befinden.
Das Brechzahl-Grabenprofil kann sich über die Länge des Lichtwellenleiters hinweg ändern. Das bedeutet, dass der Lichtwellenleiter an einer ersten Stelle in der Nähe der Lichtquelle oder dem Ort der Lichteinkopplung ein erstes Brechzahl-Grabenprofil aufweist, das im Bereich einer weiter vom Einkoppelpunkt entfernten Übergangszone schließlich in ein zweites Brechzahl-Grabenprofil im Bereich eines Endabschnittes bzw. des Lichtaustrittspunktes des Lichtwellenleiters übergeht.
In den nachfolgenden Darstellungen ist der Verlauf einer relativen Brechzahl Δn in Abhängigkeit vom Radius R des Lichtwellenleiters gezeigt. Die relative Brechzahl Δn beschreibt eine auf einen Normwert bezogene Brechzahldifferenz. Sie kann daher sowohl positiv als auch negativ sein. Der Normwert der Brechzahl entspricht zweckmäßigerweise der Brechzahl einer reinen Quarzglasmatrix oder eines anderen als Grundmaterial des Lichtwellenleiters verwendeten Glas- oder auch Kunstwerkstoffes.
Das Brechzahl-Grabenprofil besteht aus einer Überlagerung aus einer Zonenfunktion und einer oder mehrerer Hüllkurven. Dabei bestimmt die Zonenfunktion die Periodizität der Brechzahl-Grabenstruktur sowie die Breiten der Gräben und die Breiten der dazwischen gelegenen Stufen aber auch die Form der Gräben selbst, während durch Hüllkurven die Grabentiefen und die Höhen der Stufen und damit gewissermaßen die „Amplituden” der Gräben festgelegt sind.
Der genaue Verlauf der vom Radius abhängenden Brechzahlgraduierung im Zentrum der Faser kann auf verschiedene Weise gewählt bzw. durch Funktionen des Radius beschrieben werden. Zweckmäßig ist hier ein Rückgriff auf Potenzfunktionen der folgenden Art, wobei die Parameter a und α je nach Anwendungszweck mit verschiedenen Werten belegt werden können, die konkret für eine spezielle Preform oder einen speziellen Lichtwellenleiter gültig sind. Δn(R) = Δn_max·(1–( R / α)^α)
Dabei beschreibt Δn_max die maximale Brechzahldifferenz bei R = 0, also im Zentrum der Faser, und a den Radius eines vorgesehenen Zentralbereichs der Faser. Diese Funktion stellt eine beispielhafte Hüllkurve für den Verlauf des Brechzahlprofils Faserzentrum dar.
1 zeigt eine erste beispielhafte Zonenfunktion 1. Diese besteht in diesem Beispiel aus einer periodischen Rechteckfunktion aus einer Folge von relativen Maxima 2 und relativen Minima 3, die sprungförmig ineinander übergehen. Die Zonenfunktion besteht aus einer periodischen Folge aus Gräben der Breite b und dazwischen angeordneten Stufen der Breite a.
Die Zonenfunktion ist wegen der axialen Symmetrie des Lichtwellenleiters bezüglich des Nullpunktes des Radius symmetrisch. Im hier vorliegenden Fall weist die Zonenfunktion ein bei R = 0 gelegenes lokales Minimum auf.
2 zeigt beispielhafte Hüllkurven 4. Im hier vorliegenden Fall ist eine obere Hüllkurve 5 und eine untere Hüllkurve 6 vorgegeben. Die obere Hüllkurve weist zwei Abschnitte auf. In einem ersten, in der Umgebung des Zentrums des Lichtwellenleiters gelegenen Abschnitt, ist die obere Hüllkurve parabelförmig ausgebildet. Sie weist bei R = 0 einen Scheitelpunkt S auf und fällt auf einen Wert C bei einem Radius R_c ab. Die obere Hüllkurve bleibt schließlich für wachsende Radien konstant.
Die untere Hüllkurve 6 weist in diesem Beispiel einen für alle Radien konstanten und hier negativen Wert D auf.
3 zeigt eine Darstellung mit einer Zonenfunktion 1 und den übereinander gelegten Hüllkurven 5 und 6. Im her vorliegenden Beispiel weist die Zonenfunktion 1 in der Umgebung von R = 0 ein zentrales Minimum auf. Die Hüllkurven entsprechen der Darstellung aus 2. Der aus diesen drei Kurven entstehende Brechzahlverlauf ergibt sich durch eine geeignete multiplikative und/oder additive Überlagerung alter drei Kurven. Die Zonenfunktion wird mit anderen Worten durch die obere und die untere Hüllkurve moduliert. Dabei beschränkt die obere Hüllkurve die in der Zonenfunktion enthaltenen Maxima und die untere Hüllkurve die in der Zonenfunktion enthaltenen Minima.
Ein Beispiel für diese Überlagerung, insbesondere der Modulation, ist in 4 dargestellt. Die obere Hüllkurve 5 entspricht in ihrer Form dem Verlauf der Hüllkurven aus den 2 und 3. Die untere Hüllkurve 6 weist in diesem Beispiel eine zentrale Stufe 7 auf und fällt außerhalb des zentralen Bereichs auf einen Wert D ab. Die Zonenfunktion besteht aus einer Folge rechteckförmiger Maxima und Minima.
Die Überlagerung der Hüllkurven und der Zonenfunktion führt nun zu einem Brechzahl-Grabenprofil 8 mit einem zentralen Graben 9 innerhalb eines Bereiches 10 mit einer relativ erhöhten Brechzahl einerseits und einer Folge von Gräben innerhalb einer außerhalb des zentralen Bereiches gelegenen Zone 11 andererseits. Das so gebildete Brechzahl-Grabenprofil entspricht klassisch einem Lichtwellenleiter mit einem brechzahlerhöhten Kern und einem brechzahlerniedrigten Cladding, wobei der Kernbereich in seinem Zentrum relativ brechzahlerniedrigt ist. Die zentrale Brechzahlerniedrigung führt zu einer ringförmigen Intensitätsverteilung innerhalb des Kernbereiches und verhindert zugleich eine Propagation des Lichtes in den Bereich des Claddings oder beeinflusst durch selektive Bragg-Reflexionen innerhalb des dort vorhandenen Grabenprofils die Propagation im Mantel in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichts.
5 zeigt eine Überlagerung aus Hüllkurven und Zonenfunktion, bei der in der Umgebung des zentralen Bereiches 10 ein gradueller, insbesondere ein parabelförmiger, Brechzahlverlauf gegeben ist, der bei wachsenden Radien in eine durch die Zonenfunktion beeinflusste Grabenstruktur im Mantelbereich 11 übergeht. In dem hier gegebenen Beispiel weist der zentrale Bereich kein lokales Minimum auf. Das Brechzahlprofil entspricht insofern einem klassischen Lichtwellenleiter aus brechzahlerhöhtem Kern und brechzahlerniedrigtem Cladding, bei dem die Lichtwellenleitung innerhalb des Kerns erfolgt und eine punktförmige Intensitätsverteilung zur Folge hat, die durch Bragg-Reflexionen innerhalb der Grabenstruktur des Claddings beeinflusst ist.
Die Zonenfunktion kann natürlich auch nur abschnittsweise ausgebildet und insbesondere nur auf ein bestimmtes Intervall des Radius begrenzt sein. Als Folge davon sind nur innerhalb eines bestimmten Teils des Querschnitts des Lichtwellenleiters nur eine begrenzte Anzahl von Gräben, beispielsweise einer, zwei oder drei, vorhanden. Die 6 bis 11 zeigen diesbezügliche Beispiele.
6 zeigt ein Brechzahlprofil 8, gebildet aus einer parabelförmigen oberen Hüllkurve 5 und einer konstanten unteren Hüllkurve 6, bei der die Zonenfunktion ein zentrales lokales Minimum 9 und ein bei einem endlichen Radius gelegenes äußeres lokales Minimum in Form eines Grabens 12 aufweist. Das zentrale lokale Minimum 9 kann auch entfallen. Das Brechzahlprofil weist eine an den zentralen parabelförmigen Verlauf anschließende Stufe 13 mit einer Breite a auf, die in eine graduelle Grabenflanke 14 der Breite c übergeht. Die graduelle Flanke kann dabei insbesondere ebenfalls parabelförmig ausgebildet sein und sich in seinem Verlauf an den graduellen Abfall im zentralen Bereich anschließen. Der Graben 12 weist in seinem Minimum eine Breite b auf.
Bei dem in 7 gezeigten Brechzahlprofil entspricht die obere Hüllkurve 5 der oberen Hüllkurve aus 6. Die untere Hüllkurve 6 ist in diesem Beispiel aber als linear ansteigende Hüllkurve ausgebildet, während die Zonenfunktion zwei Minima enthält. Das entstehende Brechzahlprofil weist einen parabelförmigen Verlauf innerhalb eines zentralen Abschnittes des Lichtwellenleiterquerschnitts auf, der in eine Stufe 13 der Breite a übergeht und graduell in den ersten Graben 12 mit der Breite b einmündet. Weiter außen schließt sich ein weiterer Graben 14a mit der Breite d an. Die linear ansteigende untere Hüllkurve bedingt eine abnehmende Tiefe des Grabens 14a im Vergleich zum Graben 12. Der zentrale Graben 9 ist optional und kann je nach gewünschter Lichtpropagation auch entfallen.
Es können auch mehrere obere oder untere Hüllkurven vorgesehen sein. 8 zeigt ein diesbezügliches Beispiel. Die obere Hüllkurve 5 besteht in diesem Beispiel aus einem parabelförmigen Abschnitt im Zentrum und zwei Teilkurven 5a und 5b. Diese Teilkurven grenzen zum einen die relative Höhe eine lokalen Maximums der Zonenfunktion ein und geben andererseits eine Nulllinie für den relativen Brechzahlverlauf vor. Bei dem hier gezeigten Beispiel geht der parabelförmige Verlauf der Brechzahl übergangslos in einen ersten Graben 15 mit einer Breite c über. Der Graben wird durch eine Stufe der Breite b von einem weiteren Graben 17 getrennt, dessen Tiefe durch eine linear ansteigende untere Hüllkurve deutlich geringer ist. Der Graben 17 weist eine Breite d auf. Die Lage des Grabens 17 in Bezug auf die Stufe 16 kann variabel sein. So ist es insbesondere möglich, dass der Graben 17 unmittelbar an die Stufe anschließt. Im hier vorliegenden Fall ist der Graben 17 zur Stufe 16 beabstandet.
Der in 8 gezeigte Verlauf kann durch Verschiebungen und Änderungen der Anstiege der Hüllkurven in weiten Bereichen modifiziert sein. Die 9, 9a, 10 und 10a zeigen hierzu entsprechende Beispiele.
Im in 9 vorliegenden Beispiel ist die untere Hüllkurve 6 konstant. Der Graben 15 und der Graben 17 weisen dadurch die gleiche Tiefe auf. Bei dem Beispiel aus 10 ist die untere Hüllkurve 6 abfallend ausgebildet. Die Tiefe des Grabens 17 ist daher größer als die des Grabens 15.
Bei der in 9a gezeigten Ausführungsform ist die obere Hüllkurve 5 im zentralen Bereich des Lichtwellenleiters so ausgebildet, dass diese in eine Stufe 15a einmündet, aber nicht sofort in den ersten Graben 15 übergeht. Darüber hinaus setzt sich der graduierte Verlauf der oberen Hüllkurve im Bereich einer inneren Flanke 15b des inneren Grabens fort.
Sowohl in dem in 9 als auch in dem in 10 gezeigten Beispiel kann der Graben 17 auch unmittelbar an die Stufe 16 anschließen oder auch wie hier vorliegend zur Stufe beabstandet sein. Die 9a und 10a zeigen hierzu entsprechende Beispiele.
11 zeigt eine untere Hüllkurve 6 mit einer stufenförmigen Gestaltung und einem abnehmenden Verlauf. Die obere Hüllkurve entspricht den vorherigen Ausführungsbeispielen. Die untere Hüllkurve besteht aus eine stufenförmig abfallenden Folge aus Einzelstufen der Breite a, die insgesamt eine Breite c einnehmen und schließlich in einen Einzelgraben der Breite b einmünden. In diesem Fall ist das Brechzahlprofil ausschließlich durch die beiden Hüllkurven bestimmt.
12 zeigt ein beispielhaftes Brechzahlprofil für eine Lichtpropagation quer zur Längsachse des Lichtwellenleiters mit einer schematischen Darstellung der Intensitätsverteilung an verschiedenen Orten innerhalb des Lichtleiters. Dem hier vorliegenden Brechzahlprofil liegt eine Zonenfunktion mit einem relativen Minimum 3 im Zentrum des Lichtwellenleiters bei R = 0, und relativen Maxima 2 für größere Radien zugrunde. Diese werden wiederum von weiter außen gelegenen relativen Minima 3 begrenzt. Die Zonenfunktion ist zum Rand des Lichtwellenleiters konstant. Die untere Hüllkurve 6 weist im Zentrum bei R = 0 ein Maximum auf und fällt für größere Radien linear ab. Die obere Hüllkurve weist eine nach unten offene parabelförmige Gestalt auf.
Im Ergebnis wird dadurch ein Brechzahlprofil 8 gebildet, bei dem im Zentrum des Lichtwellenleiters ein Graben 18 vorhanden ist, der sich innerhalb eines hinsichtlich der Brechzahl graduell parabelförmig abfallenden Kernbereichs 18a befindet. Dieser graduelle Kernbereich mündet in einen den Kernbereich konzentrisch umgebenden Graben 19 ein. Die dort vorliegende Brechzahl ist niedriger als die Brechzahl des zentralen Grabens 18. Die gesamte Anordnung aus zentralem Graben, graduellem Kern und äußerem Graben 19 ist von einem Mantel 20 umgeben, der eine brechzahlerhöhte Stufe 20a aufweist. Dabei sind vor allem zwei Brechzahldifferenzen von Bedeutung. Eine erste Brechzahldifferenz Δn₁ beschreibt die Tiefe des zentralen Grabens 18 in Bezug auf das Brechzahlmaximum des graduellen Kernbereichs 18a. Eine zweite Brechzahldifferenz Δn₂ gibt die Differenz zwischen der Brechzahl des zentralen Grabens und der Brechzahl des konzentrischen äußeren Grabens 19 an.
Die sich durch dieses Brechzahlprofil ergebende ortsabhängige Intensitätsverteilung innerhalb des Lichtleiters ist darunter schematisch dargestellt. Die Darstellung zeigt unterschiedliche Stellen L₁ bis L₄ mit den dort vorliegenden Intensitätsverteilungen I₁ bis I₄. Das Licht innerhalb des Lichtwellenleiters propagiert in diesem Beispiel von links nach rechts, es tritt an einem Punkt L₀ ein und durchläuft den Lichtwellenleiter bis zum Punkt L₄ und darüber hinaus. Das Licht wird am Punkt L₀ in den zentralen Bereich des Lichtwellenleiters eingekoppelt. An dem kurz dahinter liegenden Punkt L₁ liegt daher noch eine auf den Kern des Lichtwellenleiters begrenzte Intensitätsverteilung I₁ des Lichts vor. Unter dem Einfluss des zentralen Grabens 18 propagiert das eingekoppelte Licht aus dem Zentrum des Lichtwellenleiters zunehmend nach außen, so dass sich nach einer bestimmten Wegstrecke unter dem Einfluss des äußeren konzentrischen Grabens 19 am Ort L₂ eine Intensitätsverteilung I₂ innerhalb des Kerns einstellt, bei der das Licht zunehmend nach außen propagiert. Der Graben 19 weist eine endliche, im Bereich der Lichtwellenlänge liegende Breite auf. Das Licht propagiert somit in den Mantelbereich 20 hinein. Daher stellt sich am Ort 13 eine Intensitätsverteilung I₃ ein, bei der das Licht teilweise in den Mantelbereich 20, und zwar insbesondere in die dort brechzahlerhöhte Stufe 20a propagiert ist. Diese in den Mantel übergehende Propagation setzt sich fort, sodass am Ort L₄ eine Intensitätsverteilung vorliegt, bei der die ursprünglich in den Kern eingekoppelte Anfangsintensität teilweise in den Mantel des Lichtwellenleiters übergetreten ist. Dabei ist die anfänglich punkt- bzw. scheibenförmige Intensitätsverteilung in eine ringförmige Verteilung umgeformt worden. Im äußersten Bereich des Lichtwellenleiters wird ein Heraustreten der gesamten Lichtintensität aus der Leiterflanke dadurch verhindert, indem der gesamte Lichtleiter mit einem oberflächlichen Coating aus einem Material mit einer besonders niedrigen Brechzahl, insbesondere einem Acrylat oder einem vergleichbaren Kunststoff überdeckt ist.
Zum Erreichen einer selektive und Mehrfachringverteilung kann noch ein weiterer und hier nicht gezeigter Graben angeschlossen werden. Dessen Brechzahlabsenkung würde im Vergleich zu der Brechzahldifferenz Δn₂ noch ein wenig tiefer sein. Der Graben wäre überdies breiter. Es könnten dann mehrere konzentrische Ringe erzeugt werden.
Dabei ist die Gestaltung des Brechzahlprofils für die Geschwindigkeit der radialen Propagation des Lichtes von besonderer Bedeutung. Die erste Brechzahldifferenz Δn₁ bestimmt dabei die Geschwindigkeit der Propagation den Kernbereich 18a des Lichtwellenleiters und daher den Abstand zwischen den Orten L₁ und L₂ des Lichtwellenleiters. Die innerhalb des Kernbereichs verlaufende radiale Propagation erfolgt umso schneller und der Abstand der Orte L₁ und L₂ ist umso kürzer, je größer die Brechzahldifferenz Δn₁ ist. Das bedeutet, dass die Länge des Lichtwellenleiters, die mindestens dafür benötigt wird, um eine auf den Kern beschränkte und damit enge ringförmige Intensitätsverteilung zu erreichen, über die Brechzahldifferenz Δn₁ und damit letztlich über die Zonenfunktion und die Hüllkurven festgelegt werden kann.
Es lässt sich somit ein Lichtwellenleiter schaffen, der erstens zentral eingekoppeltes Licht von einer punkt- oder scheibenförmigen Intensitätsverteilung in eine enge ringförmige und einer aufgeweitet ringförmige Intensitätsverteilung überführt und dessen Länge zweitens genau auf die notwendigen Intensitätsverteilungen abgestimmt werden kann. Dabei ist nur ein Brechzahlprofil an jeder beliebigen Stelle des Lichtwellenleiters notwendig, das auch entlang des Lichtwellenleiters, d. h. an den einzelnen Orten L₁ bis L₄ nicht wechseln muss. Weiterhin wird die gesamte Transformation des Intensitätsprofils innerhalb des Lichtwellenleiters ausgeführt, ohne dass zusätzliche aufwändige nach- oder vorgeschaltete Optiken notwendig werden.
Dadurch kann der Lichtwellenleiter in seiner Dimensionierung sehr genau auf die genaue Art und Weise abgestimmt werden, in der ein Eingriff am biologischen Gewebe ausgeführt werden soll. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn erstens eine bestimmte Intensitätsverteilung an ein an einem bestimmten Ort im Körper gelegenes Gewebe einwirken soll, aber zweitens übermäßig große Längen des Lichtwellenleiters aus Intensitätsgründen oder auch aus praktischen Anwendungsgründen vermieden werden sollen oder, beispielsweise bei durch die Bauchdecke ausgeführten laparoskopischen Eingriffen im Bauchraum, zum Beispiel bei der Zertrümmerung von Gallensteinen, nicht zweckmäßig oder nicht erwünscht sind. Umgekehrt kann es natürlich auch wünschenswert sein, dass eine bestimmte Mindestlänge des Lichtwellenleiters gesichert wird. Dies ist besonders dann der Fall, wenn der Lichtwellenleiter endoskopisch, d. h. über die Körperhöhlen, insbesondere über den Magen-Darm-Trakt, zugeführt werden soll. Hier kann über die Gestaltung des Brechzahlprofils eine entsprechende Längenanpassung erreicht werden.
13 zeigt einen schematischen Lichtwellenleiter 22, dessen Brechzahlprofil an unterschiedlichen Stellen des Lichtwellenleiters unterschiedliche Gestaltungen aufweist. Der Lichtwellenleiter ist in seiner Länge in drei Abschnitte unterteilt. In einem ersten Abschnitt 22a erfolgt die Lichtpropagation mit einem punkt- bzw. scheibenförmigen Intensitätsprofil. Eine Lichtpropagation quer zur Längsrichtung des Lichtwellenleiters findet nicht statt. In einem zweiten Abschnitt 23 weist das propagierte Licht eine ringförmige Intensitätsverteilung auf. Das Licht propagiert dabei entweder zusätzlich quer zur Längsrichtung des Lichtwellenleiters oder innerhalb eines ringförmigen Bereichs.
In einem zwischen dem ersten und dem dritten Abschnitt gelegenen Übergangsabschnitt 24 geht die punkt- oder scheibenförmige Intensitätsverteilung in die ringförmige Intensitätsverteilung über.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel des Lichtwellenleiters erfolgt die Transformation des Intensitätsprofils durch drei verschiedene Brechzahlprofile 25, 26 und 27. Bei dem ersten Brechzahlprofil 25 wird im einfachsten Fall auf ein stufenförmiges Brechzahlprofil ohne Grabenstruktur zurückgegriffen. Hierbei liegt im Zentrum des Lichtwellenleiters eine erste Brechzahl n₁ und außerhalb eines gewissen Radius eine zweite niedrigere Brechzahl n₂ vor.
Bei dem zweiten Brechzahlprofil 26 innerhalb des zweiten Abschnitts 23 liegt ein ringförmiges Brechzahlprofil vor. Dabei ist im Zentrum des Lichtwellenleiters ein Bereich mit einer Brechzahl n₃ vorgesehen, der ringförmig von einem Bereich mit der Brechzahl n₁ umgeben ist. Es gilt dabei, dass n₁ > n₃ ist. Der gesamte Bereich ist von einem äußeren Mantel mit der Brechzahl n₂ umgeben. Dabei ist n₂ < n₁, wobei n₂ kleiner, gleich oder auch größer als n₃ sein kann.
Bei dem dritten Brechzahlprofil 27 innerhalb des Übergangsbereiches 24 ist ein Übergangskern 28 mit der Brechzahl n₁ vorhanden, der durch einen Spalt 29 aufgeteilt ist. Dieser Spalte erweitert sich in Richtung des zweiten Abschnitts 23 und weist die Brechzahl n₃ auf.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist der erste Abschnitt 22 als Faser mit einem massiven Querschnitt ausgebildet, während der zweite Abschnitt 23 als eine Kapillare vorliegt. Der Übergangsabschnitt 24 bildet in diesem Fall einen Übergang von dem kapillarartigen Abschnitt, der in Richtung des ersten Abschnitts 22 kollabiert ist. In diesem Fall ist der Spalt 29 als ein Luftspalt ausgebildet, der sich in Richtung des Abschnitts 23 zu einem Kapillarinnenvolumen bzw. zu einem Hohlraum erweitert.
Eine derartige Gestaltung des Lichtwellenleiters lässt sich durch ein abschnittsweises Kollabieren erreichen. Die 14 und 15 zeigen hierzu verschiedene Herstellungsschritte.
Für das abschnittsweise Kollabieren bieten sich verschiedene Vorgehensweisen an. 14 zeigt einen Vorrichtungsaufbau für ein abschnittsweise Kollabieren mittels äußerer Druckbeaufschlagung. Bei diesem Beispiel wird die zunächst kapillarartige Faser von rechts kommend in eine Kollabiervorrichtung 30 eingeführt. Diese besitzt zweckmäßigerweise einen zylindrischen, insbesondere einen hohlzylindrischen Aufbau. Sie besteht aus einer allseitig um die Faser herum angeordneten Heizeinrichtung 31, die beispielsweise in Form einer Heizwendel, einer Heißlufteinrichtung oder eines Brenners ausgebildet ist. Natürlich kann die Kollabiervorrichtung auch aus geöffneten Strukturen, wie z. B. Platten oder halbkreisförmigen Elementen bestehen, was hinsichtlich des Einspannens der Kapillare bei einer Ausführungsform Vorteile bietet.
Weiterhin ist eine Einrichtung zum Ausüben eines Kollabierimpulses vorgesehen. Diese ist insbesondere in Form einer Drucklufteinrichtung 32 ausgeführt, die die innerhalb der Kollabiereinrichtung durchlaufende Faser zweckmäßigerweise ebenfalls allseitig umgibt. Während aber die Heizeinrichtung über eine bestimmte Länge der Kollabiervorrichtung verteilt ist, ist die Drucklufteinrichtung vorzugsweise in einem Abschnitt der Kollabiervorrichtung konzentriert.
Zum Betreiben der Kollabiervorrichtung wird beispielsweise wie folgt verfahren: Zunächst wird eine kapillarartige Faser in die Kollabiervorrichtung eingeführt und dort durch die Heizeinrichtung 31 erwärmt, bis das Material der Faser erweicht und fließfähig wird. Durch eine kurze Beaufschlagung der Faser durch die Drucklufteinrichtung 32 wird die erweichte Röhrenform an einem Punkt gezielt zum Kollabieren gebracht. Da sich die erwärmte und fließfähige Faser in einem instabilen Zustand befindet, setzt sich der Kollabiervorgang wellenförmig über den erwärmten und fließfähigen Faserbereich hinweg fort, bis der gesamte innerhalb der Kollabiervorrichtung enthaltene Teil der Faser kollabiert ist. Dabei bleibt der außerhalb der Kollabiervorrichtung befindliche kapillarartige Abschnitt unkollabiert und geht in den kollabierten Bereich 22a über.
Längere kollabierte Abschnitte, die über den Bereich der Kollabiervorrichtung hinausreichen, können hergestellt werden, indem die Faser schrittweise in die Kollabiervorrichtung hineinbewegt und fortschreitend kollabiert wird.
Die in 14 gezeigte Kollabiervorrichtung eignet sich zur Fertigung von Lichtwellenleitern mit einer grundsätzlich nicht begrenzten Länge.
15 zeigt eine weitere Ausführungsform der Kollabiervorrichtung 30. Die Kollabiervorrichtung ist in diesem Fall zweigeteilt. Sie besteht aus einer zylinderförmigen Heizeinrichtung 31, die die Faser allseitig und zylindrisch umschließt, und einer Vakuumeinrichtung 33, die sich am Ende der kapillarartigen Faser 22 befindet. Diese verfügt über eine Absaugeinrichtung 34, die intervallartig aktiviert wird.
Die in 15 gezeigte Kollabiervorrichtung eignet sich vorwiegend für das teilweise Kollabieren von Lichtwellenleitern mit einer bereits fertig konfektionierten Länge. Die kapillarartige Faser wird mit einem Ende in die Heizeinrichtung 31 eingeführt und dort bis zum Fließpunkt erwärmt. Zum Einführen kann auf eine Zuführeinrichtung 35 zurückgegriffen werden, die als ein Teil der Vakuumeinrichtung 33 ausgebildet ist. Die Zuführeinrichtung umschließt das kapillarartige Ende der Faser luftdicht.
Zum Kollabieren wird nun die Absaugeinrichtung 34 aktiviert. Dadurch strömt Luft durch das kapillarartige Faserstück. Der dabei am offenen Ende innerhalb der Heizeinrichtung befindliche Faserabschnitt wird durch die bei der Strömung auftretenden Turbulenzen zum Kollabieren gebracht und diese Kollabierbewegung setzt sich wellenartig durch den erwärmten Bereich der Faser hinweg fort. Die Faser kann nun über die Zuführeinrichtung aus der Heizeinrichtung herausgezogen werden.
Die Verwendung einer Kollabiereinrichtung nach 15 empfiehlt sich dann, wenn vorwiegend kurze Faserstücke mit fertigen Längen teilkollabiert werden sollen.
Die Orientierung der in den 14 und 15 gezeigten Anordnungen ist grundsätzlich beliebig. Obwohl die Fasern gemäß den Figuren horizontal geführt werden, kann es sich als zweckmäßig erweisen, die gesamten Vorrichtungen vertikal anzuordnen. In einem derartigen Fall ist die Heizeinrichtung so ausgeführt, dass die Faser in deren zylindrischen Körper eintaucht, wobei insbesondere bei der Ausführungsform aus 15 die Zuführeinrichtung als vertikal verschiebbare, d. h. absenkbare Komponente, ausgeführt ist.
zur Fertigung sowohl der später abschnittsweise kollabierten Kapillare gemäß der Ausführungsformen aus den 13 bis 15 als auch der davor erläuterten Brechzahlprofile wird zunächst eine Preform hergestellt, deren Querschnittsgröße in einem nachfolgenden Ziehprozess entsprechend verkleinert wird. Das Ergebnis dieses Ziehprozesses ist dann entweder die Lichtleitfaser mit den vorher erläuterten Brechzahlprofilen oder die zum abschnittsweisen Kollabieren vorgesehene Kapillare.
Zur Fertigung der Preform kann auf eine Reihe an sich bekannter Herstellungsverfahren zurückgegriffen werden. Die betrifft insbesondere ein Bereitstellen eines Ausgangs- oder Kernstabes mit einer vorbestimmten Brechzahl bzw. einer die Brechzahl bestimmenden Dotierung. Auf diesen Ausgangsstab werden nun sukzessive weitere Glasrohre mit den gewünschten Brechzahlen aufkollabiert und in einem Wärmeprozess mit dem Ausgangsstab verbunden. Dadurch findet insbesondere eine Grenzflächendiffusion der in den einzelnen Rohren vorhandenen Dotanden statt, die zu den graduellen Brechzahlprofilen in den vorhergehend erwähnten Beispielen führt.
Diese Grenzflächendiffusion kann in Abhängigkeit von den konkret gegebenen Fertigungsbedingungen auch unterbleiben. In einem derartigen Fall bilden sich in der Preform scharf begrenzte Brechzahlbereiche heraus, die beim nachfolgenden Ziehen des Lichtwellenleiters zu den erwähnten Brechzahlgräben innerhalb des Faserquerschnitts führen.
Bei einer anderen Art und Weise der Preformfertigung wird auf einen röhrenförmigen Ausgangsstab zurückgegriffen, auf dessen Innenseite eine thermophoretisch Abscheidung von Glasmaterial in einem Heißluft- oder Flammenstrom erfolgt. Hierbei lassen sich gezielte Schichtdicken mit einer vorbestimmten Brechzahl einstellen. Dieses inwändig beschichtete Rohr kann entweder selbst zu einem Lichtwellenleiter, also selbst zu einer Faser, kollabiert werden oder seinerseits auf einen Ausgangstab oder einen Verbund aus Stab und Kapillare aufgeschoben und aufkollabiert werden.
Diese Herstellungs- und Behandlungsverfahren können ebenso mit Gasphasenabscheideverfahren, insbesondere mit chemischen Gasphasenabscheideverfahren und/oder Plasma-Abscheideverfahren kombiniert werden. Hierbei wird ein entweder massiver oder röhrenförmiger Ausgangsstab oder ein Verbund aus Ausgangsstab und aufkollabierten Röhren in eine Drehvorrichtung eingespannt und beispielsweise in den Flammenbereich eines sich darunter in Längsrichtung bewegenden Plasmabrenners gebracht. Über eine Zuführung verschiedener Dotanden und weiterer Zusätze kann die Brechzahl des im Plasmastrom abgeschiedenen Glasmaterials gezielt beeinflusst werden.
16 zeigt einen beispielhaften Aufbau einer wahlweise laparoskopisch oder endoskopisch verwendbaren Einrichtung zur Zertrümmerung von Nieren- oder Gallensteinen mittels Lichtenergie. Die Einrichtung besteht aus einer Strahlenquelleneinheit 37, die insbesondere als eine Lasereinheit ausgeführt ist, und einem Lichtleitbündel 38 mit einer endständigen Ausgangsoptik 39. Das Lichtleitbündel ist mittels einer Steckverbindung 40 mit der Strahlenquelleneinheit 37 verbunden. Sie ist somit gegen anders gestaltete Lichtleitbündel austauschbar.
Innerhalb der Strahlenquelleneinheit befindet sich eine Lichtquelle 41, die wahlweise Laserstrahlung oder inkohärente Strahlung im optischen Spektralbereich abgibt. Diese wird über eine Koppeloptik 43 an einen optischen Ausgang 44 und damit auf das Lichtleitbündel 38 geschaltet.
Das Lichtleitbündel ist aus mehreren Lichtwellenleitern zusammengesetzt. Ein zentraler Lichtwellenleiter 45 führt das von der Strahlenquelleneinheit erzeugte Licht, insbesondere die dort erzeugte Laserstrahlung. Dieser enthält einen Kern 46 und eine Mantelzone 47 mit einem entsprechenden Brechzahlprofil, insbesondere einem der vorhergehend genannten Brechzahlprofile. Das Brechzahlprofil des Lichtwellenleiters ist so ausgebildet, dass dass von der Lichtquelle 41 erzeugtes und auf den Kern 46 eingekoppeltes Licht weitgehend innerhalb des Kerns propagiert und am Ende das Gewebe 49 mit einem ringförmigen Strahlquerschnitt beleuchtet.
Der Lichtleiter ist von einer Reihe von bildgebenden oder das Gewebe beleuchtenden Lichtleitfasern 48 umgeben, über die ein Bild des Operationsgebietes über das Lichtleitbündel nach außen geleitet werden kann, oder über die das Gewebe beleuchtet wird.
Zur Durchführung des Eingriffs wird das Lichtleitbündel 38 auf endoskopischem Wege zum Operationsgebiet 49 vorgeschoben. Dabei wird das Lichtleitbündel von der Lichtquelle 41 zunächst mit inkohärentem optisch sichtbaren Licht beaufschlagt. Das Licht propagiert durch den Kern 46 des Pumplichtleiters und/oder die Lichtleitfasern 48 und erhellt das vor dem Lichtleitbündel liegende Gewebe. Das Operationsgebiet wird über die bildgebenden Lichtleitfasern 48 betrachtet und kann anvisiert werden.
Zum Ausführen des operativen Eingriffs wird die Lichtquelle 41 in einen Lasermodus versetzt. Das in den Kern des zentralen Lichtwellenleiters 45 eingekoppelte Laserlicht propagiert in dessen Mantelzone 47, tritt mit einem ringförmigen Intensitätsprofil an der Ausgangsoptik 39 aus und wirkt dort auf das Gewebe 49 ein.
Der Gegenstand der Erfindung wurde anhand beispielhafter Ausführungsformen erläutert. Im Rahmen fachmännischen Handelns sind weitere Ausführungsformen möglich. Diese ergeben sich insbesondere aus den Unteransprüchen.
Bezugszeichenliste

1: Zonenfunktion
2: relatives Maximum
3: relatives Minimum
4: Hüllkurve
5: obere Hüllkurve
5a, b: Teilkurven
6: untere Hüllkurve
7: zentrale Stufe
8: Brechzahl-Grabenprofil
9: zentraler Graben
10: Kernbereich
11: Mantelbereich
12: Graben als äußeres lokales Minimum
13: Stufe, anschließend an zentralen Bereich
14: graduelle Grabenflanke
14a: weiterer äußerer Graben
15: übergangslos anschließender erster Graben
15a: Zwischenstufe
15b: innere Flanke
16: Stufe
17: weiterer Graben
18: zentraler Graben
18a: parabelförmig abfallender Kernbereich
19: umgebender Graben
20: Mantelbereich
20a: Mantelstufe
22: Lichtwellenleiter mit unterschiedlichen Brechzahlprofilen
22a: Abschnitt mit scheibenförmigem Intensitätsprofil
23: Abschnitt mit ringförmigem Intensitätsprofil
24: Übergangsabschnitt
25: erstes Brechzahlprofil
26: zweites Brechzahlprofil
27: drittes Brechzahlprofil
28: Übergangskern
29: Spalt
30: Kollabiervorrichtung
31: Heizeinrichtung
32: Drucklufteinrichtung
33: Vakuumeinrichtung
34: Absaugeinrichtung
35: Zuführeinrichtung
37: Strahlenquelleneinheit
38: Lichtleitbündel
39: Ausgangsoptik
40: Steckverbindung
41: Lichtquelle
43: Koppeloptik
44: optischer Ausgang
45: zentraler Lichtwellenleiter
46: Kern des zentralen Lichtwellenleiters
47: Mantelzone des zentralen Lichtwellenleiters
48: bildgebende Lichtleitfasern
49: Gewebe

Claims

Anordnung zur Übertragung von elektromagnetischer Strahlung, vorzugsweise zur Beaufschlagung biologischer Strukturen mit Lichtenergie, umfassend eine Pumplicht- und/oder eine Laserquelle, ein optisches Strahlformungssystem, einen an das Strahlformungssystem gekoppelten Lichtwellenleiter zum Erzeugen eines von der durchlaufenen Leiterlänge und/oder einer Formänderung abhängenden Lichtintensitätsprofils umfassend einen Kern und ein den Kern umgebendes Cladding, mit einem freien distalen Faserende, gekennzeichnet durch eine den Kern und das Cladding durchziehende Brechzahl-Grabenstruktur (8) aus einer Folge konzentrischer Zonen, wobei die Zonen als eine in radialer Richtung zumindest abschnittsweise alternierende Folge aus Bereichen mit einer relativ erniedrigten Brechzahl und einer relativ erhöhten Brechzahl ausgebildet sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folge der konzentrischen Zonen innerhalb der Brechzahl-Grabenstruktur an verschiedenen Orten in Längsrichtung des Lichtwellenleiters verschieden ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechzahl-Grabenstruktur durch eine obere Hüllkurve (5), eine untere Hüllkurve (6) und eine zwischen der unteren und der oberen Hüllkurve oszillierende Zonenfunktion (1) bestimmt ist, wobei die obere Hüllkurve eine im Bereich des Kerns zumindest abschnittweise graduell zu niedrigeren Brechzahlen verlaufende glockenförmige Gestaltung in Form einer Exponentialfunktion, einer Potenzfunktion, einer Gaußkurve, einer Lorentzkurve, einer Parabel oder dergleichen Form und im Bereich des Claddings einen konstanten Verlauf aufweist und die untere Hüllkurve im Bereich des Kerns und des Claddings einen linearen, vorzugsweise konstanten, oder graduellen Verlauf besitzt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechzahl-Grabenstruktur (8) eine konstante obere Hüllkurve aufweist und die untere Hüllkurve einen linearen, vorzugsweise konstanten, oder einen graduellen Verlauf besitzt.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oszillierende Zonenfunktion (1) einen in radialer Richtung oszillierenden ersten Rechteckverlauf aufweist, bei dem die Zonenfunktion im radialen Nullpunkt ein lokales Maximum hat.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die oszillierende Zonenfunktion (1) einen in radialer Richtung oszillierenden zweiten Rechteckverlauf aufweist, wobei die Zonenfunktion im radialen Nullpunkt ein lokales Minimum aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein sich in Längsrichtung des Lichtwellenleiters erstreckender Übergangsbereich (24) vorgesehen ist, bei dem die Zonenfunktion von dem ersten Rechteckverlauf in den zweiten Rechteckverlauf übergeht.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zonenfunktion (1) eine von der radialen und/oder der Längsrichtung des Lichtwellenleiters abhängende Periodizität mit einer von der radialen Richtung und/oder der Längsrichtung abhängenden Grabenbreite und/oder Grabentiefe aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die konzentrischen Zonen eine von der Längsrichtung des Lichtwellenleiters abhängende Querschnittsgeometrie aufweisen.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Cladding aus einer konzentrischen Anordnung aus einem inneren ersten Cladding und einem das erste Cladding außen umschließenden zweiten Cladding besteht, wobei vorzugsweise eines dieser Claddings laseraktive Elementverbindungen enthält.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Cladding und/oder die konzentrischen Zonen eine polygonale, insbesondere eine oktagonale, eine viereckige oder eine hexagonale Querschnittssymmetrie und/oder eine nicht zentrosymmetrische Struktur aufweisen.
Anordnung nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungserhöhung des Lichtwellenleiters, kleiner als 0,2 db bei 2 Windungen mit Krümmungsradius 7,5 mm und einer Wellenlänge von 850 nm ist.
Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleiters für eine Anordnung zum gezielten Beaufschlagen biologischer Strukturen mit Lichtenergie, gekennzeichnet durch das Erzeugen eines bezüglich der Längsrichtung des Lichtwellenleiters variablen Brechzahlprofils mit folgenden Herstellungsschritten: – Bereitstellen eines Glasrohres mit einer ersten Brechzahl und Beschichten des Glasrohres mit mindestens einer eine zweite Brechzahl aufweisenden Beschichtung, – Ziehen des beschichteten Glasrohres zum Erzeugen einer Kapillare, – Kollabieren der Kapillare innerhalb eines bestimmten Bereiches und innerhalb einer bestimmten Kollabierlänge zum Erzeugen eines kollabierten Abschnittes.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erzeugen der Kapillare ein Aufkollabieren mindestens eines weiteren Rohres mit dem gewünschten Brechzahlverlauf erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kollabieren der Kapillare in einem online-Prozess erfolgt, wobei in einem Ziehabschnitt das Ziehen einer Endloskapillare erfolgt, die Endloskapillare unterbrechungsfrei in einen Kollabierabschnitt eingeführt und dort alternierend kollabiert und nicht kollabiert wird und abschließend ein Konfektionieren von Lichtleiter-Einzelstücken erfolgt, wobei jedes Lichtleiter-Einzelstück jeweils mindestens einen kollabierten Abschnitt und mindestens einen Kapillarabschnitt enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kollabieren der Kapillare in einem offline-Prozess erfolgt, wobei nach dem Erzeugen der Kapillare ein Vereinzelungsschritt zum Erzeugen mindestens eines Kapillaren-Einzelstückes ausgeführt wird und das Kapillaren-Einzelstück abschnittsweise kollabiert wird, wobei das Lichtleiter-Einzelstück mit mindestens einem kollabierten Abschnitt und mindestens einem Kapillarabschnitt erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das abschnittsweise Kollabieren durch einen induzierten Kollabiervorgang mit folgenden Schritten ausgeführt wird – Erwärmen oder Beibehalten einer Erweichungstemperatur in der Kapillare mittels einer Wärmestrecke, – Anlegen einer Druckdifferenz zwischen der Kapillaraußen- und innenseite vorzugsweise durch Anlegen eines Vakuums an die Innenwand der Kapillare und/oder durch ein Ausführen eines punktuell von außen einwirkenden Druckluftstoßes auf die erwärmte Kapillare und Auslösen einer die Kapillare in Längsrichtung durchlaufenden Kollabierwelle innerhalb der Wärmestrecke.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlegen der Druckdifferenz mindestens teilweise ein Anlegen einer Druckdifferenz in Richtung der Kapillarlängsachse mit einer Ausbildung eines Staudrucks innerhalb der Kapillare beinhaltet.
Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleiters, gekennzeichnet durch das Erzeugen eines bezüglich der Längsrichtung des Lichtwellenleiters variablen Brechzahlprofils mit folgenden Herstellungsschritten: – Bereitstellen eines Kernstabs mit einer ersten Brechzahl oder einem ersten Brechzahlverlauf, – sukzessives Aufkollabieren von Rohren mit verschiedenen Rohrbrechzahlen zum Erzeugen eines Brechzahlverlaufs auf den Kernstab und/oder – Ausführen einer Direktbeschichtung des Kernstabs mit wenigstens einer Glasschicht mit einer gewünschten Brechzahl mit Hilfe des Chemical vapor deposition Verfahrens und/oder des Plasma outside Vapor deposition Verfahrens und/oder der Flammenpyrolyse und/oder durch zusammensintern entsprechender Glasrußschichten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sukzessive Aufkollabieren der Rohre und das Ausführen der Direktbeschichtung im Wechsel und/oder in wiederholten Prozessschritten ausgeführt wird.