DE69323980T2 - Verfahren zur Herstellung von Vorformen für optische Wellenleiter - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Vorformen für optische Wellenleiter

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Description

    Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen optischer Wellenleiter-Vorformen, aus denen optische Wellenleiter-Fasern gezogen werden.
  • Es gibt verschiedene bekannte Verfahren zum Herstellen von Vorformen, aus denen optische Wellenleiter-Fasern gezogen werden. Diese enthalten die Außendampf-Abscheidung (OVD), die modifizierte chemische Dampf-Abscheidung (MCVD), die Axial-Dampf- Abscheidung (VAD) sowie die plasmaunterstützte chemische Dampf- Abscheidung (PECVD).
  • Jedes einzelne der obigen Verfahren enthält üblicherweise folgende Schritte: i) das Liefern einer Dampf-Strömung mit Glas zum Bilden von Precursern bzw. Vorläufern für eine Oxydationsseite, wie z. B. die Flamme eines Gas/Sauerstoff-Brenners oder eine heiße Plasmazone neben einem Abscheidungssubstrat oder innerhalb einer Abscheidungsröhre; ii) die Oxydation des Dampf- Stroms zum Bilden eines Partikel- oder Ruß-Oxydationsprodukts; und iii) die Sammlung der Partikel oder des Ruß-Oxydationsprodukts auf dem Substrat oder der Röhre zum Bilden einer Vorform. (Bei dem PECVD-Prozeß wird das Glas direkt aus der Dampf- Phase auf die Röhre abgeschieden, und zwar ohne den dazwischen liegenden Ruß-Bildungsschritt.) Die resultierende Ruß-Vorform, welche durch das OVD- und VAD-Verfahren gebildet wird, wird dann weiterverarbeitet durch Sinterung, um ein klares Glas zu bilden, aus dem eine optische Wellenleiter-Faser gezogen wird. Vorformen, welche durch den MCVD- und PECVD-Prozeß erzeugt werden, sind im allgemeinen klar nach der Abscheidungsstufe und können ohne einen Sinterschritt in eine Faser gezogen werden. Dotierstoffe können ebenfalls in dem Dampf-Strom enthalten sein, um verschiedene Charakteristika des resultierenden Glases zu modifizieren, wie z. B. den Brechungsindex oder den Koeffizienten der thermischen Ausdehnung.
  • SiO&sub2;-basierte optische Wellenleiter-Fasern werden seit langem kommerziell bevorzugt. Durch Bereitstellen einer Vorform mit einem radial-variierenden Brechungsindex-Profil kann eine optische Wellenleiter-Faser mit den erforderlichen Wellenleiter- Charakteristika daraus gezogen werden. Zum Bereitstellen der geeigneten Wellenleiter-Charakteristika wurde SiO&sub2; mit verschiedenen Verbindungen dotiert, um seinen Brechungsindex zu ändern. Diese Verbindungen enthalten beispielsweise GeO&sub2;, TiO&sub2; sowie P&sub2;O&sub5;. Dämpfe mit diesen Verbindungen werden üblicherweise bereitgestellt unter Verwendung von Metall-Haliden wie z. B. GeCl&sub4;, TiCl&sub4; sowie POCl&sub3;. Siehe beispielsweise Blankenship U.S. Patent Nr. 4,314,837 (Blankenship '837).
  • Es ist ebenfalls bekannt, daß bestimmte Verbindungen, wie z. B. seltene Erdelemente, in die Glas-Struktur eingebaut werden können, um weitere optische Funktionen zu schaffen, nämlich einschließlich Laserbetrieb und Signalverstärkung. Siehe beispielsweise DiGiovanni et al., Europäische Patentanmeldung Nr. 0,469,795. Es ist ebenfalls bekannt, daß Verbindungen mit diesen Elementen in leicht verdampfbarer Form verfügbar sind, einschließlich der β-Diketonat-Komplexe. Siehe beispielsweise Miller et al. U.S. Patent Nr. 4,501,602. Ein exemplarisches Material zum Bereitstellen von ErO&sub2;-Vorläufern ist Erbium- Heptafluoromethyloktanedion, Er(fod)&sub3;.
  • Weitere Verfahren zum Herstellen von Vorformen mit Dotierstoffen aus seltenen Erden enthalten Sol-Gel (siehe beispielsweise DiGiovanni et al., U.S.-Patent Nr. 5,123,940) und Lösungsdotierung (siehe beispielsweise Ainslie et al., U.S.- Patent Nr. 4,923,279). Diese Verfahren involvieren Extra- Verarbeitungsschritte und bieten eine schlechte Steuerbarkeit der Konzentration der Dotierstoffe aus seltenen Erden in der resultierenden Vorform.
  • Frühere Verfahren zum Liefern des Dampf-Stroms an den Oxydationsplatz enthielten das Mischen der SiO&sub2;-Vorläufer mit den Dotier-Vorläufern, bevor die Oxydation auftritt. Siehe beispielsweise Mansfield et al., U.S.-Patent Nr. 4,826,288 (MCVD-Prozeß, bei dem die Dämpfe, die seltene Erdverbindungen, Aluminium- Verbindungen und glasbildende Elemente enthalten, unmittelbar vor dem Eintritt in die Reaktions-, d. h. Oxydations-Zone, vermischt werden; Tumminelli U.S.-Patent Nr. 5,141,549 (Verfahren zur Herstellung eines planaren optischen Wellenleiters, wobei Dämpfe mit seltenen Erdverbindungen, Aluminium-Verbindungen und SiO&sub2;-Verbindungen an einem Oxydations-Brenner gemischt werden, um eine gleichmäßige Verteilung der seltenen Erdelemente und Aluminium-Elemente über den SiO&sub2;-Ruß zu erzeugen).
  • Powers, U.S.-Patent Nr. 4,639,079 offenbart ein VAD-Verfahren zum Erzeugen einer optischen Faser-Vorform, bei der der Kernbereich in konisch gestalteten Schichten gestaltet ist. Die konisch gestalteten Schichten umfassen zwei Unterschichten. Eine Unterschicht hat eine hohe Dotierstoff-Konzentration, und die andere Unterschicht hat eine geringe oder keine Dotierstoff- Konzentration. Diese Unterschichten werden durch mehrere Brenner erzeugt, welche einen Bereich der Vorform, die so hergestellt wird, traversieren. Jeder Brenner enthält zumindest SiO&sub2;-Vorläufer und enthält ebenfalls Dotierstoff-Vorläufer (beispielsweise GeO&sub2;) mit verschiedenen Graden.
  • Die Aufmerksamkeit wird ebenfalls gerichtet auf die JP-A- 01076929, welche ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Faser-Vorform beschreibt, auf der die Überbegriffe der Ansprüche 1 und 2 basieren.
  • Es wurde jedoch herausgefunden, daß die Dämpfe mit den seltenen Erdverbindungen, welche aus β-Diketonat-Komplexen gebildet werden, chemisch inkompatibel mit Dämpfen sein können, welche aus Metall-Haliden gebildet werden. Das Mischen dieser chemisch inkompatiblen Dämpfe vor der Oxydation ermöglicht, daß Reaktionen in dem Dampf-Strom auftreten. Diese Dampf-Phasen-Reaktionen können in der Bildung ungewollter Partikel in dem Dampf-Strom resultieren, was eine nicht gleichförmige Abscheidung der Oxydations-Rußprodukte bewirken kann wie auch Ausrüstungsprobleme, wie z. B. das Verstopfen der Brenner-Auslässe und einer Kontamination der darauf folgend hergestellten Vorformen.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Faser-Vorform gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Faser-Vorform gemäß Anspruch 2.
  • Durch Verwendung der vorliegenden Erfindung können Dotierstoff- Konzentrationen von weniger als 10 000 ppm, und in manchen Fällen so wenig wie 1 ppm, zu einer Vorform genau und wiederholt zugefügt werden. Die Erfindung ermöglicht eine Dampf-Abscheidung, wobei zumindest manche der Dämpfe mit den Vorläufern der verschiedenen Konstituenten in der Vorform chemisch inkompatibel miteinander vor der Oxydation sind. Ebenfalls können die Oxydationsbedingungen für die Dämpfe mit Precursern der verschiedenen Konstituenten in der Vorform hinsichtlich des Gehalts an Reaktanten in den Dampf-Strömen optimiert werden.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • In den Figuren zeigen:
  • Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Mehrfachbrenner- OVD-Vorrichtung, welche beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird; und
  • Fig. 2 und 3 Darstellungen von Brennern, welche beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden.
  • Die Zeichnungen sind nicht skaliert, beispielsweise hinsichtlich des Brenner-Separationsabstands.
    • Detaillierte Beschreibung
  • Wie in Fig. 1 gezeigt, richten die Brenner 1 und 2 jeweils einen separaten Strahl an Partikel-Oxydations-Produkten auf einen Ziel-Aufspanndorn 3. Der Aufspanndorn 3 wird gedreht, um eine Abscheidung der Partikel-Oxydations-Produkte um seinen Umfang zu ermöglichen. Eine relative axiale Bewegung zwischen den Brennern 1, 2 und dem Aufspanndorn 3 resultiert in einer Abscheidung entlang der Länge des Aufspanndorns 3. Die Ansammlung von Partikel-Oxydations-Produkten auf dem Aufspanndorn 3 resultiert in angesammeltem Ruß 4.
  • Das Dampf-Lieferungssystem ist ähnlich demjenigen, welches in Blankenship '837 offenbart ist, wobei die relevanten Teile davon durch Bezugnahme hierin eingegliedert sein sollen. Dämpfe mit Oxydations-Produkt-Vorläufern werden an die Brenner 1 und 2 durch separate Systeme geliefert, welche durch die Liefersysteme 5 bzw. 6 angedeutet sind. Der Brenner 1 wird mit SiO&sub2;- Vorläufer-Dämpfen versehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Brenner 1 ebenfalls mit GeO&sub2;-Vorläufer- Dämpfen versorgt. Die Quellen der Dämpfe, des Brennertreibstoffes und des Sauerstoffs sowie die Strömungs-Steuersysteme und Mischelemente sind nicht gezeigt. Jegliche Bereiche des Systems, welche gegenüber den Halid-Dämpfen freigesetzt sind, werden auf einer Temperatur gehalten, welche ausreicht, um eine Kondensation der Dämpfe zu verhindern.
  • Der Brenner 2 wird mit Dämpfen aus einem ähnlichen System versorgt, wie durch das Liefersystem 6 angedeutet, obwohl die Konstituenten, welche dem Brenner 2 geliefert werden, andere Materialien als SiO&sub2;-Vorläufer umfassen. In geeigneten Fällen können mehrere Dotierstoff-Quellen zur Speisung der Dämpfe an den Brenner 2 verwendet werden. Ebenfalls können, obwohl Fig. 2 nur zwei Brenner zeigt, mehr als zwei Brenner verwendet werden, wobei zumindest ein Brenner ein Oxydations-Produkt liefert oder eine unterschiedliche Kombination der Oxydations-Produkte, welche verschieden ist von derjenigen, die von zumindest einem der anderen Brenner zugeführt wird.
  • Wie in Fig. 1 gezeigt, kontaktiert der Partikel-Strom 8 von dem Brenner 2 den akkumulierten Ruß 4 an einem Punkt, welcher von dem Punkt versetzt ist, an dem der Partikel-Strom 7 von dem Brenner 1 den akkumulierten Ruß 4 kontaktiert. Mit anderen Worten schafft ein Vorbeilaufen des Brenners 1 eine Schicht aus akkumuliertem Ruß mit SiO&sub2; und den übrigen weiteren Konstituenten, die im Partikel-Strom 7 enthalten sind, und ein Vorbeilaufen des Brenners 2 schafft eine Schicht aus akkumuliertem Ruß mit den Konstituenten im Partikel-Strom 8.
  • Da die Konstituenten in den zwei Partikel-Strömen ungleich sind, enthalten die alternierenden Schichten keine homogene Mischung der verschiedenen Oxydations-Produkte. Beim oben erörterten Stand der Technik war Ziel die Bildung einer Vorform, welche eine homogene Mischung der verschiedenen Oxyde enthält. Wir haben herausgefunden, daß für sehr geringe Pegel der Dotierstoff-Konzentrationen die Inhomogenität der alternierenden Schichten die optischen Eigenschaften der resultierenden optischen Wellenleiter-Faser nicht widrig beeinflußt. Ein Grund dafür kann die Tatsache sein, daß die durch den Brenner 2 abgeschiedene Rußschicht im allgemeinen viel dünner ist als die durch den Brenner 1 abgeschiedene Rußschicht, wenn die Strömung der Dotierstoffe in den Brenner 2 signifikant niedriger ist als die Strömung an SiO&sub2;-Vorläufern in den Brenner 1.
  • Die Separation der Vorläufer-Dämpfe ist ebenfalls bedeutsam, wenn die Strömung der Vorläufer-Dämpfe in den Brenner 2 signifikant geringer ist als die Strömung der Vorläufer-Dämpfe in den Brenner 1. Dies ermöglicht, daß die Strömung der weiteren Brennergase (beispielsweise Sauerstoff und Treibstoff) optimiert wird für den Pegel der Vorläufer-Dämpfe. Dies resultiert in einer geeigneten Oxydation und effizienterer Abscheidung jedes einzelnen Konstituenten.
  • Die aus der Separation der Vorläufer-Dämpfe abgeleiteten Vorteile enthalten:
  • 1. höhere Wärmeerfordernisse für Dampf-Transportleitungen nur für diejenigen Dämpfe, die dies erfordern;
  • 2. geringere Kondensation in den Dampf-Transportleitungen;
  • 3. Reduzierung der Reaktion zwischen inkompatiblen Dämpfen, wie z. B. Chloriden und Organometallika, welche Partikel in Dampf-Transportleitungen und an der Stirnfläche des Brenners bilden können;
  • 4. vollständigere Oxydation und höhere Abscheidungs- Effizienzen von allen Dotierungsstoffen, da die Oxydationsbedingungen für alle Dotierstoff-Reaktionen optimiert sind;
  • 5. reduzierte Kontaminierung der Dampf-Transportleitungen aufgrund der Separation der Dampf-Produkte (was eine größere Flexibilität bei der Änderung von einem Satz an Dotierstoffen zu einem anderen ermöglicht);
  • 6. die Möglichkeit der leichten Erzeugung von Dotierstoff- Profilen veränderlicher Gestalt.
  • Es ist ebenfalls beabsichtigt, daß die vorliegende Erfindung in Situationen angewendet wird, wo der Pegel der Dotierstoff- Konzentration signifikant höher als 10 000 ppm ist. Dies wäre der Fall beim Herstellen einer Vorform, aus der eine übliche SiO&sub2;-basierte optische Einzelmode-Wellenleiter-Faser gezogen wird, welche mit GeO&sub2; dotiert ist, um das erforderliche Brechungsindex-Profil zu erzeugen. Die inhomogene Charakteristik der Abscheidung durch das Verfahren nach der vorliegenden Er findung würde eine hinreichende Steuerung des Dotierstoff- Profils bei der resultierenden Einzelmoden-Vorform schaffen.
  • Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung behält die Separation der Vorläufer-Dampfströme bis nach der Oxydation bei, aber bei dieser Ausführungsform werden die Rußströme auf im wesentlichen denselben Punkt auf den Zielaufspanndorm gerichtet, so daß die Rußströme miteinander an oder nahe dem Aufspanndorn interaktiv werden. Es wird geglaubt, daß diese Ausführungsform eine homogenere Mischung des Rußes schafft. Es ist ebenfalls wahrscheinlich, daß diese Ausführungsform in einer Abnahme in der Abscheide-Effizienz resultieren würde, und zwar wegen der Wechselwirkung der Ruß-Ströme. Ebenfalls kann es einen schädlichen Einfluß auf die Möglichkeit der Steuerung der Zusammensetzung des auf diese Art und Weise abgeschiedenen Rußes geben.
  • Die vorliegende Erfindung ist bei Anwendungen nützlich, bei denen SiO&sub2;-GeO&sub2;-basierte optische Wellenleiter-Fasern mit ErO&sub2; dotiert werden, und zwar zur Benutzung bei Faser-Verstärker- Anwendungen. Der bevorzugte Precurser bzw. Vorläufer für ErO&sub2; ist eines der β-Diketonate. Dämpfe aus der β-Diketonat-Quelle sind nicht kompatibel mit den Dämpfen, die im allgemeinen verwendet werden, um das SiO&sub2; oder GeO&sub2; bereitzustellen, und können eine Partikelbildung in dem Ausliefersystem verursachen. Die Separation der Dämpfe ist notwendig zur Verhinderung solch einer Partikelbildung.
  • Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Vorläufer für das SiO&sub2; Oktamethylcyclotetrasiloxan (OMCTS) oder eine ähnliche Verbindung, wie offenbart in Dobbins et al., U.S. Patent Nr. 5,043,002, und der Vorläufer für GeO&sub2; ist beispielsweise GeCl&sub4;. Diese Vorläufer sind chemisch inkompatibel miteinander in der Dampf-Phase und können Partikel im Dampf- Transportsystem schaffen, falls sie vor der Oxydation miteinander vermischt werden. Deshalb ist es wünschenswert, die Dampf- Ströme bis nach der Oxydation separat zu halten. Das Mehrfach- Brenner-Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist insbesondere für diesen Zweck gut geeignet. Wie oben erörtert, ermöglicht das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ebenfalls, daß die Oxydationsbedingungen separat für jede der Strömungsraten der SiO&sub2;-Vorläufer für den Brenner 1 und der GeO&sub2;-Vorläufer für den Brenner 2 optimiert werden. Selbstverständlich können Dotierstoff-Materialien, welche von GeO&sub2;-Vorläufern verschieden sind, an den Brenner 2 geliefert werden.
  • Die folgenden spezifischen Beispiele sind nur zur Illustrationszwecken aufgestellt und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränken. Das Reaktionsstoff- Liefersystem, welches bei den folgenden Beispielen verwendet wird, ist ähnlich demjenigen, welches in Blankenship '837 offenbart ist. Die Brenner sind ähnlich zu denjenigen, die in Blankenship '837 und Backer et al. U.S. Patent Nr. 5,140,665 offenbart worden sind und dermaßen gestaltet, wie in Fig. 2 illustriert. Fig. 2 zeigt die Brenner-Stirnfläche 21 mit einer zentralen Rauchröhre 22, einem inneren Abschirmring 23, Kraftstoff-Vormisch-Mündungen 24 und Außenabschirm-Mündungen 25. Der Dehydrations- und Konsolidierungsprozeß, welcher verwendet wird, um die Ruß-Vorform in klares Glas zu wandeln, ist ähnlich demjenigen, der offenbart ist DeLuca, U.S. Patent Nr. 3,933,454 sowie Powers, U.S. Patent Nr. 4,125,388.
    • Beispiel 1
  • Eine Vorform wurde hergestellt, aus der eine diskrete Verstärker-Faser gezogen wurde. Die Faser bestand aus einem SiO&sub2;- Kern, dotiert mit GeO&sub2;, um ein Brechungsindex-Delta von etwa 1% sowie einen Mantel aus SiO&sub2; mit einem Brechungsindex von 1,453 zu schaffen. Der GeO&sub2;-dotierte SiO&sub2; Kern enthielt ebenfalls 300 ppm ErO&sub2;. Die resultierende Faser erzielte über 15 dBm an Ausgangsleistung bei Pumpen mit 980 nm Licht über eine Länge von 15 m.
  • Die SiO&sub2;- und GeO&sub2;-Vorläufer wurden an den Brenner 1 geliefert, der ähnlich in seinem Design war wie der Brenner, der in Fig. 2 gezeigt ist. Die Quellen für diese Dämpfe waren SiCl&sub4; und GeCl&sub4;. Die Dämpfe wurden vor der Einführung in die Gas/Sauerstoff-Flamme des Brenners 1 gemischt.
  • Der ErO&sub2;-Vorläufer wurde an den Brenner 2 nur während der Kernabscheidung geliefert. In diesem Beispiel war der Brenner 2 ebenfalls ähnlich im Design wie der in Fig. 2 gezeigte Brenner. Die Quelle des Dampfes war Er(fod)&sub3;. Argon wurde durch das Er(fod)&sub3; bei etwa 165ºC gesprudelt, um den Dampf zu liefern.
  • Die Abscheidung fand statt auf einer Drehbank, in der ein Aufspanndorn vor zwei stationären Brennern vor und zurück bewegt wurde. Der Aufspanndorn rotierte bei etwa 168 Upm. Die Vorform wurde vor den Brennern bei einer Geschwindigkeit von 23 mm/s in einer Richtung traversiert. Die Vorform wurde zur Startposition mit einer Geschwindigkeit von 1282 mm/s zurückgeführt.
  • Obwohl bei diesem Beispiel eine Zweiweg-Abscheidung verwendet wurde, ist die Abscheidung in einer Richtung nur optional. Die Abscheidung in nur einer Richtung kann durch Bewegen der Brenner in einer Richtung relativ zur Vorform erzielt werden, während die Ruß-Ströme, die von den Brenner austreten, auf die Vorform auftreffen. Wenn die gesamte axiale Länge der Vorform durch die Brenner traversiert worden ist, können sie dann so gekippt werden, daß die Ruß-Ströme nicht länger auf die Vorform auftreffen. Die Brenner und die Vorform können dann in Bezug zueinander bewegt werden, so daß die Brenner zurück zur Startposition kommen. Die Brenner werden dann erneut gekippt, so daß die Ruß-Ströme auf die Vorform auftreffen, und der Zyklus wird wiederholt, falls notwendig, um die erwünschte Vorform-Größe zu erzielen. Wir haben herausgefunden, daß die Einweg-Abscheidung von ErO&sub2; (und Al&sub2;O&sub3;, falls enthalten) durch das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung vergleichbar ist mit der Zweiweg- Abscheidung.
    • Beispiel 2
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde eine Vorform, wie im Beispiel 1 beschrieben, hergestellt und zwar mit der Ausnahme der Tatsache, daß das Design des Brenners 2 leicht modifiziert war und Al&sub2;O&sub3; der Vorform hinzugefügt wurde. Die resultierende Faser bestand aus einem SiO&sub2;- Kern, dotiert mit GeO&sub2;, zur Bildung eines Brechungsindex-Delta von etwa 1% und eines Mantels aus SiO&sub2; mit einem Brechungsindex von etwa 1,453. Der GeO&sub2;-dotierte Kern enthielt ebenfalls etwa 300 ppm ErO&sub2; und etwa 0,8 Gewichtsprozent Al&sub2;O&sub3;. Wie in Fig. 3 gezeigt, enthielt das Brennerdesign drei konzentrische Rauchröhren 31, 32 und 33. Die innere Rauchröhre 31 wurde verwendet, um die ErO&sub2;-Vorläufer an den Oxydationsort zu liefern. Die äußere Rauchröhre 33 wurde verwendet, um Al&sub2;O&sub3;-Vorläufer an den Oxidationsort zu liefern. Die mittlere Rauchröhre 32 wurde verwendet, um einen Sauerstoff-Schild zwischen der inneren Rauchröhre 31 und der äußeren Rauchröhre 33 zu schaffen. Der innere Abschirmring 34, die Kraftstoff-Vormisch-Mündungen 35 und die äußeren Abschirmöffnungen 36 sind ähnlich wie diejenigen in Fig. 2.
  • Die SiO&sub2;-, GeO&sub2;-, ErO&sub2;- und Al&sub2;O&sub3;-Vorläufer waren SiCl&sub4;, GeCl&sub4;, Er(fod)&sub3; bzw. AlCl&sub3;. Die ErO&sub2;- und Al&sub2;O&sub3;-Vorläufer wurden an den Brenner 2 nur während der Kernabscheidung geliefert. Der ErO&sub2;- Vorläufer wurde durch Sprudeln von Argon durch Er(fod)&sub3; bei etwa 165ºC geliefert. Der Al&sub2;O&sub3; Vorläufer wurde durch Sprudeln von Sauerstoff durch AlCl&sub3; bei etwa 105ºC geliefert.
    • Beispiel 3
  • Eine Vorform wurde hergestellt, aus der eine verteilte Verstärker-Faser gezogen wurde. Die Faser bestand aus einem SiO&sub2;- Kern, dotiert mit GeO&sub2;, zur Erzeugung eines dispersions-verschobenen Profils mit einem segmentierten Kern, wie beschrieben in Bhagavatula, U.S. Patent Nr. 4,715,679. Der innere Kern hat te eine dreieckige Gestalt und enthielt ein Maximum von etwa 20 Gewichtsprozent GeO&sub2; für ein maximales Brechungsindex-Delta von etwa 1%, wobei der niedergedrückte Bereich des Kerns aus SiO&sub2; bestand, und der Außenring des Kerns enthielt etwa 6 Gewichtsprozent GeO&sub2; für ein Brechungsindex-Delta von etwa 0,25%. Der GeO&sub2;-dotierte innere SiO&sub2;-Kern enthielt ebenfalls 1 ppm ErO&sub2; und 0,25 Gewichtsprozent Al&sub2;O&sub3;. Der Mantel bestand aus SiO&sub2; mit einem Brechungsindex von etwa 1,453. Die resultierende Faser hatte eine Transparenz-Leistung (der Betrag der Pumpleistung, der erforderlich ist zum Erzielen keines Verlustes über die gesamte Länge) von 0,5 mW/km.
  • Die SiO&sub2;- und GeO&sub2;-Vorläufer wurden an den Brenner 1 geliefert. Der Brenner 1 war ähnlich wie das Design, das in Fig. 2 gezeigt ist. Die Quellen dieser Dämpfe waren SiCl&sub4; bzw. GeCl&sub4;.
  • Die ErO&sub2;- und Al&sub2;O&sub3;-Vorläufer wurden an den Brenner 2 nur während der Kernabscheidung geliefert. Das Design des Brenners 2 war ähnlich dem Brenner 3, der in Fig. 3 gezeigt ist. Die Quellen dieser Dämpfe waren Er(fod)&sub3; und AlCl&sub3;. Der ErO&sub2;-Vorläufer wurde durch Sprudeln von Argon durch Er(fod)&sub3; bei etwa 110ºC geliefert. Der Al&sub2;O&sub3;-Vorläufer wurde durch Sprudeln von Sauerstoff durch AlCl&sub3; bei etwa 105ºC geliefert.
  • Die vorliegende Erfindung wurde insbesondere gezeigt und beschrieben unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen davon. Jedoch werden die Fachleute verstehen, daß verschiedene Änderungen an der Form und den Details dieser Ausführungsformen ausgeführt werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, der durch die folgenden Patentansprüche definiert ist. Beispielsweise ist, obwohl die Erfindung hier primär mit Bezug auf Verstärker-Fasern beschrieben wurde, ebenfalls eine Anwendung auf andere Faser-Anwendungen möglich sowie auf die Dampf-Abscheidung von Vorformen für planare optische Wellenleiter. Ebenfalls ist eine Anwendung auf optische Wellenleiter-Fasern mit anderen Basisglas-Zusammensetzungen möglich, obwohl die vorliegende Erfindung unter Be zugnahme auf SiO&sub2;-basierte optische Wellenleiter-Fasern beschrieben wurde.

Claims (10)

1. Verfahren zum Herstellen einer Vorform, aus der eine optische Wellenleiterfaser gezogen wird, mit den Schritten:
a. Erzeugen eines ersten Dampfstroms mit zumindest einem ersten Vorläufer;
b. Liefern des ersten Dampfstroms an einen ersten Oxidationsort (1);
c. Oxidieren des ersten Dampfstroms zum Erzeugen eines ersten Rußstroms (7);
d. Richten des ersten Rußstroms auf einen Aufspanndorn (3);
e. Sammeln zumindest eines Teils des ersten Rußstroms (7) auf dem Aufspanndorn (3);
f. Erzeugen eines zweiten Dampfstroms, welcher den Vorläufer nicht enthält, und zumindest einen zweiten Vorläufer enthält;
g. Richten des zweiten Dampfstroms auf einen zweiten Oxidationsort (2);
h. Oxidieren des zweiten Dampfstroms zum Erzeugen eines zweiten Rußstroms (8);
i. Richten des zweiten Rußstroms (8) auf den Aufspanndorn (1);
j. Sammeln von zumindest einem Teil des zweiten Rußstroms (8) auf dem Aufspanndorn (3),
wobei der erste und zweite Oxidationsort (1, 2) voneinander isoliert werden;
dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Rußstrom Ruß simultan auf den Aufspanndorn (3) liefern und Rußpartikel von dem ersten und zweiten Rußstrom auf dem Aufspanndorn vermischt und geschichtet werden.
2. Verfahren zum Herstellen einer Vorform einer optischen Faser aus zumindest einer ersten Vorläuferverbindung und einer zweiten Vorläuferverbindung, wobei die zweite Vorläuferverbindung sich von der ersten Vorläuferverbindung unterscheidet, wobei ein erster Dampfstrom mit zumindest der ersten Vorläuferverbindung von einem zweiten Dampfstrom isoliert wird, bis der erste und der zweite Dampfstrom in einen ersten bzw. zweiten Rußstrom (1, 2) oxidiert worden sind, und wobei der zweite Dampfstrom die erste Vorläuferverbindung nicht enthält und zumindest die zweite Vorläuferverbindung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß Rußpartikel von dem ersten und zweiten Rußstrom (1, 2) vermischt und in zumindest einem Teil der Vorform geschichtet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Vorläufer eine Verbindung aufweist, welche SiO&sub2; bildet, nachdem der erste Dampfstrom oxidiert worden ist.
4. Verfahren nach Abspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Dampfstrom ein Metalhalid oder eine organometallische Verbindung aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Dampfstrom weiterhin SiO&sub2;- und GeO&sub2;-Vorläuferverbindungen aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Dampfstrom zumindest einen Vorläufer aus folgenden aufweist: GeO&sub2;, TiO&sub2;, Oxide seltener Erden oder weitere Metalloxide.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Dampfstrom aus einer Verbindung erzeugt wird, welche aus der Gruppe von β-Diketonat-Komplexen ausgewählt ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, welches weiterhin zumindest einen dritten Dampfstrom aufweist, der von dem ersten und zweiten Dampfstrom isoliert wird, bis der erste, zweite und zumindest eine dritte Dampfstrom oxidiert worden sind, um einen ersten (1), zweiten (2) und zumindest einen dritten Rußstrom zu bilden.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Rußstrom (1) auf einen ersten Punkt auf dem Aufspanndorn (3) gerichtet wird und der zweite Rußstrom (2) auf eine zweiten Punkt auf dem Aufspanndorn gerichtet wird, welcher von dem ersten Punkt versetzt ist.
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Rußstrom (1, 2) auf im wesentlichen den gleichen Punkt auf dem Aufspanndorn gerichtet werden.
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