DE69032175T2

DE69032175T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Vorform mit einem dotierten Metalloxyd

Info

Publication number: DE69032175T2
Application number: DE69032175T
Authority: DE
Inventors: Dale Robert Powers; Kenneth Henry Sandhage; Michael John Stalker
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 1989-11-13
Filing date: 1990-11-08
Publication date: 1998-07-09
Anticipated expiration: 2010-11-09
Also published as: EP0428068B1; KR910010208A; JPH03295820A; JP3287411B2; CA2029590A1; ATE164369T1; AU6596490A; AU647051B2; CA2029590C; DE69032175D1; EP0428068A1

Description

1. Hintergrund der Erfindung

A. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft optische Wellenleiterfasern und insbesondere ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Vorform, die mit einem Metalloxid dotiert ist, aus der solche Fasern hergestellt werden können.

B. Beschreibung des Standes der Technik

Wie es im Stand der Technik bekannt ist, bestehen optische Wellenleiterfasern aus einem Kern mit höherem Brechungsindex, der von einem Überzug mit geringerem Brechungsindex umgeben ist. Abhängig von der Art der Faser und den gewunschten Leistungseigenschaften kann die radiale Verteilung des Brechungsindex über die Oberfläche der Faser einfach oder kompliziert sein. Z.B. haben Fasern einer Art typischerweise ein Brechungsindexprofil, das eine einfache Stufe ist, d.h. ein im wesentlichen gleichförmiger Brechungsindex innerhalb des Kerns und ein scharfer Abfall des Brechungsindex an der Grenzfläche Kern-Überzug. Andererseits erfordert die Herstellung einer Multimode-Faser mit hoher Bandbreite, daß ein fast parabolisches radiales Brechungsindexprofil im Faserkern erreicht wird, um die intermodale Verteilung zu minimieren. Siehe R. Olshansky, "Propagation in Glass Optical Waveguides", Reviews of Modern Physics, Band 51, Nr. 2, April 1979, Seiten 341 bis 367.
Optische Wellenleiterfasern können mit verschiedenen im Stand der Technik bekannten Techniken hergestellt werden. Die vorliegende Erfindung betrifft solche Techniken, bei denen eine poröse Rußvorform gebildet wird und dann verfestigt wird. Genauer betrifft die Erfindung Rußabscheidungstechniken mit Bedampfung zur Herstellung von Vorformen.
Vorformen, die mit Bedampfungstechniken hergestellt wurden, sind typischerweise aus Siliciumdioxid (SiO&sub2;) aufgebaut, das selektiv mit mindestens einem Metall- oder Halbmetalloxid (hier allgemein als "Metalloxid" bezeichnet) dotiert ist, um das gewunschte Profil flir den Brechungsindex zu liefern. Das bevorzugte Metalloxiddotierungsmittel, das heutzutage kommerziell verwendet wird, ist Germaniumdioxid (GeO&sub2;), obwohl andere Metalloxide, wie z.B. Titanoxid, Tantaloxid, Lanthanoxid, Antimonoxid, Aluminiumoxid und dgl., ebenso wie Mischungen von Metalloxiden, als Dotierungsmittel verwendet werden können. Da Metalloxiddotierungsmittel teurere Rohmaterialien sind, die zur Herstellung von optischen Wellenleiterfasern verwendet werden, ist es wichtig, daß das Dotierungsmittel effektiv mit minimalem Verlust in die Vorform eingearbeitet wird.
Bei einer Bedampfungstechnik, der äußeren Bedampfung oder "OVD", werden Rußteilchen gebildet, indem Halogenidmaterialien, z.B. SiCl&sub4; und GeCl&sub4;, in einem Brenner oxidiert und/oder hydrolysiert werden. Die Vorform wird aus den Rußteilchen gebildet, indem der Brenner entlang eines sich drehenden Dorns vorwärts und rückwärts bewegt wird. Siehe z.B. Bailey et al., U.S. Patent Nr. 4 298 365. Der Abstand zwischen dem Dorn und dem Brenner wird so ausgewählt, daß die Rußteilchen sich auf dem Dorn in dünnen Schichten ansammeln bei jedem Durchlauf des Brenners. Die Menge an Halogenidmaterialien, die dem Brenner zugeführt wird, wird während des Rußabscheideverfahrens so eingestellt, daß eine Dotierungsmittelkonzentration in der Vorform erzeugt wird, die mit dem Radius variiert. Dieses Profil der Dotierungsmittelkonzentration wird so ausgewählt, daß die fertige Faser das gewünschte Profil des Brechungsindex hat.
Die für Rußabscheidungsverfahren, z.B. das OVD-Verfahren, verwendeten Brenner haben mehrere Öffnungen oder Auslaßstrukturen. Die Öffnungen fördern die Halogenidmaterialien, den Brennstoff für den Brenner und Sauerstoff für die Reaktion mit dem Brennstoff und den Halogenidmaterialien. Abhängig vom Brenneraufbau und den spezifischen Eigenschaften des Materials, das abgeschieden werden soll, können die verschiedenen Öffnungen einen oder eine Mischung dieser Reaktanten enthalten. Außerdem können einige Öffnungen Inertgase liefern, entweder allein oder gemischt mit Reaktanten, um als Träger oder Mittel zur Kontrolle der Form und des Temperaturprofils der Brennerflamme zu dienen. Ein typischer Brenneraufbau wird in U.S. Patent Nr. 3 698 936 von Moltzan gezeigt, eine Diskussion der Temperatureigenschaften der von solchen Brennern erzeugten Flamme findet sich in M. Elder und D. Powers "Profiling of Optical Waveguide Flames", Technical Digest for the 1986 Conference on Optical Fiber Communication, Atlanta, Georgia, Seite 74, 1986.
Bei dem OVD-Verfahren wird, sobald die Rußniederschlagung abgeschlossen ist, der Dorn aus der Mitte der Vorform entfernt und die Vorform auf einen hohlen Halter montiert. Die Vorform ist dann bereit zum Trocknen und zur Verfestigung in einem Verfestigungsofen. Das Trocknen und die Verfestigung werden erreicht, indem die poröse Vorform auf die Sintertemperatur erhitzt wird und die Vorform mit einem oder mehreren Trocknungsgasen, z.B. einer Mischung aus Helium und Chlorgas, umgeben wird und die Gase durch den Halter und durch die Mitte der Vorform geleitet werden. Alternativ können die Trocknungsgase auch nur für die Mittelachse der Vorform angewendet werden. Siehe z.B. Powers, U.S. Patent Nr. 4 165 223. Während des Trocknungs/Verfestigungsverfahrens kann, sobald die Poren der Vorform im wesentlichen geschlossen sind, die Strömung der Trocknungsgase gestoppt werden. Die Verfestigung wird aufeinanderfolgend entlang der Länge der Vorform durchgeführt, wobei die Spitze der Vorform zuerst verfestigt wird und der Teil der Vorform in der Nähe des Halters als letztes verfestigt wird.
Idealerweise sollte die verfestigte Vorform über ihre Länge gleichmäßige Eigenschaften aufweisen. In der Praxis wurde jedoch gefunden, daß das Verfestigungsverfahren zu "axialen Trends" entlang der verfestigten Vorform führt, sodaß die aus der Spitze der Vorform erzeugte Faser andere Eigenschaften hat, als die aus der Mitte der Vorform erzeugte und eine in der Mitte erzeugte Faser andere Eigenschaften hat, als die am Halterende erzeugte.
Diese Unterschiede sind in der Regel aus zahlreichen Gründen unerwünscht. Z.B. führen die Unterschiede zu einer größeren Variabilität des fertigen Produktes. Außerdem können die Unterschiede, wenn sie ausreichend groß sind, zu einem unannehmbaren (zurückgewiesenen) Material führen, das die Standards der Qualitätskontrolle für das Produkt nicht erfüllt. Dieser Abfall führt wiederum zu höheren Produktionskosten. Angesichts dieser und anderer Probleme ist es eines der Hauptziele der vorliegenden Erfindung, die Unterschiede zwischen Fasern, die an verschiedenen Teilen der verfestigten Vorform erzeugt wurden, zu minimieren.
Einige experimentelle Untersuchungen des Verhaltens von Metalloxiden und insbesondere von Germaniumdioxid während der Rußniederschlagung wurden durchgeführt. Z.B. haben Edahiro et al. Versuche durchgeführt, die darauf hindeuten, daß Germaniumdioxid als kristalline Struktur abgeschieden wird, nicht integriert mit den Siliciumdioxidteilchen, wenn die Temperatur des Substrats, auf dem die Abscheidung erfolgt, unter etwa 400ºC liegt. Wenn andererseits die Temperatur des Substrats oberhalb etwa 500ºC ist, soll das Germaniumdioxid in einer nicht kristallinen Form existieren, gelöst in Siliciumdioxidteilchen. Siehe Edahiro et al., "Deposition Properties of High-Silica Partides in the Flame Hydrolysis Reaction for Optical Fiber Fabrication", Japanese Journal of Applied Physics, Band 19, Nr. 11, November 1980, Seiten 2047 bis 2054. Siehe auch Kawachi et al., "Deposition Properties of SiO&sub2;- GeO&sub2; Particles in the Flame Hydrolysis Reaction for Optical Fiber Fabrication", Japanese Journal of Applied Physics, Band 19, Nr. 2, Februar 1980, Seiten L69 bis L71 und Optical Fiber Communications, Band 1, 1985, Bell Telephone Laboratories, Inc., Abschnitte 3.3.2.3 und 3.3.2.4, Seiten 109 bis 113.
In ähnlicher Weise haben Sanada et al. vorgeschlagen, daß bei dem Rußniederschlagungsverfahren mit axialer Bedampfung (VAD) das im mittleren Teil der Vorform angeordnete Germanium aus Glasteilchen besteht, die aus einer festen Lösung von GeO&sub2; und SiO&sub2; aufgebaut sind, während in den peripheren Teilen der Vorform ein großer Prozentsatz des Germaniumdioxids in hexagonaler kristalliner Form ist. Sanada et al. schreiben diese Unterschiede Unterschieden in der Temperatur der verschiedenen Teile der Vorform, wenn das Bedampfungsverfahren statt findet, zu. Siehe Sanada et al., "Behavior of GeO&sub2; in Dehydration and Consolidation Processes of the VAD Method", Technical Digest for the 1984 Conference on Optical Fiber Communication, New Orleans, Seite 26, 1984. Sanada et al. haben auch angegeben, daß die Gegenwart von hexagonalem GeO&sub2; die Fluktuation des Brechungsindexprofils der Länge nach während der Dehydratisierung von VAD-Vorformen beeinflußt, da diese Form von GeO&sub2; leicht halogeniert wird. Die von Sanada vorgeschlagene Lösung für das Problem besteht darin, das Dehydratisierungsverfahren so einzustellen, daß hexagonales GeO&sub2; entfernt wird. Siehe Sanada et al., "Behavior of GeO&sub2; in Dehydration Process of VAD Method", Digest of 7th ECOC, Kopenhagen, Seiten 2.1-1 bis 2.1-4, 1981.
U.S. Patent Nr. 4 627 866 und EP-A-Patent Nr. 185 106 von Kanamori et al. betreffen ein VAD-Verfahren, bei dem Fluor während des Rußniederschlagungsverfahrens zugegeben wird. Diese Literaturstellen beschreiben die Verwendung höherer Sauerstoffpartialdrücke, um die Addition von Fluor an die Siliciumdioxidvorform zu fördern. Der Zweck der erhöhten Sauerstoffpartialdrücke in diesen Literaturstellen ist es, das fluorhaltige Material (z.B. CCl&sub2;F&sub2;, CF&sub4; etc.) gründlich zu zersetzen, sodaß "weiteres Fluor effektiv addiert wird" und "genug feine Glasteilchen synthetisiert werden". (U.S. Patent Nr. 4 627 866, Spalte 2, Zeilen 34 bis 39). Bemerkenswerterweise enthalten die Literaturstellen keine Offenbarung der Idee, Sauerstoff einem Brenner innerhalb des äußeren Brennstoffdurchflußweges in einer Menge, die größer ist als die, die stöchiometrisch erforderlich ist, um den Brennstoff, der den Brenner verläßt, vollständig zu oxidieren, bereitzustellen. Außerdem offenbaren diese Literaturstellen nicht und schlagen nicht vor, die Mengen an unerwünschten Formen von Metalloxid, die während der Erzeugung einer porösen Glasvorform erzeugt werden, zu vermindern, die der Länge nach entlang der Vorform wandern können.
Obwohl GeCl&sub4; in den Literaturstellen von Kanamon et al. als "gasförmiges Glasrohmaterial" zur "Synthese von feinen Glasteilchen" erwähnt wird, gibt es keine Offenbarung irgendeiner Form von Germanium/Sauerstoffmetalloxid oder eine Beziehung zwischen dem Anteil an Sauerstoff in der Brennergasströmung und den entstehenden Formen von Germanium/Sauerstoff. Diese Literaturstellen sind auf die Wirkung einer oxidierenden Atmosphäre auf die Abscheidung von fluorhaltigem Material gerichtet und offenbaren weder die Verwendung solcher Atmosphären, um axiale Trends bei den Vorformen zu vermindern, indem die Menge an unerwünschten Metalloxidformen, die dazu neigen, wahrend der nachfolgenden Wiedererwärmung zu wandern, zu vermindern, noch deuten sie darauf hin. Die einzige vorgeschlagene Verwendung solcher Atmosphären im Zusammenhang mit der Bildung von Germaniumoxid erfordert die Gegenwart eines fluorhaltigen Materials, dessen Gegenwart die Wirkung der oxidierenden Atmosphäre klar beeinträchtigt.
EP-A-0 018 088 offenbart eine Vorrichtung, um einen optischen Wellenleiterrohling zu formen, die eine Einrichtung für die Bedampfung zur Aufnahme des Dampfquellenmaterials und um den Dampf oder die Reaktionsprodukte davon zu einer Startkammer zu leiten, umfassen, worin eine Einrichtung vorgesehen ist, um Dampf aus mindestens zwei abgeschlossenen Vorratsbehältern, die flüssiges Quellenmaterial enthalten, in einer kontrollierten Rate in die Bedampfungsvorrichtung zu dosieren. Um den Brechungsindex radial zu variieren, werden die Anteile der verschiedenen Bestandteile in vorbestimmter Weise während der Bildung des Rohlings verändert, sodaß eine Abnahme des Brechungsindex des fertigen Glasproduktes mit steigendem Radius der Vorform bewirkt wird. Die Bedampfungseinrichtung kann einen Reaktionsbrenner umfassen, mit einer Einrichtung, um ein verbrennbares Gas und Sauerstoff zuzuführen, und gemäß einer Ausführungsform zur Herstellung eines optischen Wellenleiters, der SiO&sub2;, GeO&sub2; und B&sub2;O&sub3; enthält, können Vorratsbehälter SiCl&sub4;, GeCl&sub4; bzw. BCl&sub3; enthalten. Es wird angegeben, daß ein Vorteil der Vorrichtung darin besteht, daß kein Trägergas für die Dämpfe des Quellenmaterials notwendig ist und es ist angegeben, daß ohne Sauerstoff als Trägergas zusätzlicher Sauerstoff in über- oder unterstöchiometrischer Menge, die für die Verbrennung des Brennstoffs erforderlich ist, dem Brenner zugeführt werden kann.
Es wird jedoch weder der Grund für die Zuführung einer überstöchiometrischen Menge an Sauerstoff noch die genaue Anordnung der Zuführung von Sauerstoff im Hinblick auf den Brennstoff, angegeben.

II. Zusammenfassung der Erfindung

Im Hinblick auf den vorhergehenden Stand der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, das Bedampfungsniederschlagungsverfahren zur Herstellung von porösen Rußvorformen, die mit GeO&sub2; dotiert sind, zu verbessern. Genauer schließen die Aufgaben der Erfindung ein:
1) Reduktion der Menge an Dotierungsmittel, die zur Bildung der Rußvorformen verwendet wird,
2) Reduktion der axialen Trends der verfestigten Rußvorformen und optischen Wellenleiterfasern, die aus diesen Vorformen erzeugt werden und
3) Reduktion der Empfindlichkeit des Rußniederschlagungsverfahrens gegenüber Anderungen der Brennerströmung.
Die vorliegende Erfindung liefert ein Bedampfungsverfahren zur Herstellung einer porösen Vorform auf Basis von Siliciumdioxid für eine optische Wellenleiterfaser mit einem Kern, der GeO&sub2; enthält, und einem Mantel, wobei bei dem Verfahren:
ein Brenner verwendet wird, um Sauerstoff mit einem Brennstoff in Gegenwart eines einen Vorläufer von GeO&sub2; enthaltenden Reaktantenstromes umzusetzen, um Ruß zu bilden;
Sauerstoff, Brennstoff und der Reaktantenstrom dem Brenner zugeführt werden und aus dem Brenner strömen;
während mindestens eines Teils des Verfahrens Sauerstoff dem Brenner in einer Menge pro Zeiteinheit zugeführt wird, die größer ist als die stöchiometrisch erforderliche Menge, um den Brennstoff vollständig zu oxidieren und
der Brenner mindestens einen darin ausgebildeten Brennstoffdurchflußweg aufweist, durch den der Brennstoff den Brenner verläßt und wenigstens eine Auslaßstruktur auf der Innenseite des zumindestens einen Brennstoffdurchflußweges aufweist,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Herstellung einer Vorform für eine optische Multimode-Wellenleiterfaser mit einern Stufenindex zumindest während der Herstellung desjenigen Teils der Vorform, der das Zentrum des Faserkerns bildet, Sauerstoff zumindest zu dem wenigstens einen Brennstoffdurchflußweg und zu seiner Innenseite, oder im Fall von mehr als einem Brennstoffdurchflußweg, zum äußersten der Brennstoffdurchflußwege und seiner Innenseite, in einer Menge pro Zeiteinheit zugeführt wird, die größer ist als die stöchiometrisch pro Zeiteinheit erforderliche Sauerstoffmenge, um den den Brenner verlassenden Brennstoff vollständig zu oxidieren, sodaß die während der Herstellung der porösen Glasvorform gebildete Menge an GeO, die weiterhin dazu neigt, entlang der Länge der Vorform zu wandern, verringert wird.
Der Sauerstoffstrom/die Sauerstoffströme (falls vorhanden), der/die mit dem Brennstoff direkt vermischt wird/werden plus der Sauerstoffstrom/die Sauerstoffströme (falls vorhanden) an der Innenseite des äußersten Brennstoffstrorns werden hier insgesamt als "Sauerstoff innerhalb des äußersten Brennstoffdurchflußwegs des Brenners" bezeichnet. Erfindungsgemäß werden der Brennstoffstrom/die Brennstoffströme durch den Brenner und der Sauerstoff innerhalb des äußersten Brennstoffdurchflußwegs des Brenners so eingestellt, daß die Menge an Sauerstoff stöchiometrisch im Überschuß ist gegenüber der, die notwendig ist, um den Brennstoff vollständig zu oxidieren, und dies wird hier als "vollständiger Oxidationszustand" bezeichnet.
Wie in den unten angegebenen Beispielen diskutiert und erläutert wird, wird, indem dieser vollständige Oxidationszustand aufrechterhalten wird, die Menge an dotierungsmittelhaltigem Rohmaterial, die notwendig ist, um Vorformen zu erzeugen, vermindert und gleichzeitig werden auch die axialen Trends bei den verfestigten Vorformen und den fertigen Fasern vermindert. Außerdem wird das gesamte Verfahren zum Einbau des Dotierungsmittels verbessert in dem Sinn, daß es weniger empfindlich wird gegenüber einer Veränderung (Störung) bei den Reaktanten-, Sauerstoff- und Brennstoffströmen durch den Brenner.
Die vorhergehenden Ideen der Erfindung werden weiter erklärt udn erläutert durch die folgende Diskussion und die beigefügten Zeichnungen, die in der Beschreibung enthalten sind und einen Teil der Beschreibung bilden. Es versteht sich natürlich, daß sowohl die Zeichnungen als auch die Beschreibung nur der Erklärung dienen und die Erfindung nicht beschränken.

III. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt die obere Oberfläche eines Rußniederschlagungsbrenners mit einem Rauchgasrohr, einem inneren sauerstofftragenden Ring, zwei Sätzen von Brennstoff/Vormischungs-Sauerstofföffnungen und einem Satz von äußeren Öffnungen.
Figur 2 zeigt den Anteil von Ge als GeCl&sub4;, GeO&sub2; und GeO als Funktion der Temperatur unter Gleichgewichtsbedingungen.
Figur 3 zeigt Rückstreuelektronenbilder des mittleren Bereichs des Testrohlings 3. Figur 3a wurde mit einer Vergrößerung von 40X aufgenommen und zeigt die Schlieren der Segmente 18 bis 21. Figur 3b wurde mit einer Vergrößerung von 1000X aufgenommen und zeigt die Schlieren von Segment 20.
Die Figuren 4 und 5 zeigen Sauerstoffströme (Figur 4) und GeCl&sub4;-Ströme (Figur 5) als Funktion des normalisierten Radius (r/a) während der Niederschlagung einer OVD-Vorform. Das stöchiometrische Verhältnis von Sauerstoff/Brennstoff war oxidierend während der Niederschlagung der Mittelachse für die durch Quadrate angezeigten Punkte und war nicht oxidierend für die mit + angezeigten Punkte.
Figur 6 ist ein Diagramm des Unterschieds bei der Differentialverschiebung (DMD) zwischen Fasern, die an der Spitze hergestellt wurden und Fasern vom mittleren Bereich als Funktion des normalisierten Faserradius im Quadrat ((r/a)²). Die "Standard"-Kurve zeigt die Ergebnisse, die mit den nicht oxidierenden Strömen der Figuren 4 und 5 erhalten wurden, d.h. Strömen, die mit + gezeigt sind, während die "Versuchs"-Kurve die Ergebnisse zeigt, die mit den oxidierenden Strömen dieser Figuren erhalten wurden, d.h. den mit Quadraten gezeigten Strömen.

IV. Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

A. Einleitung

Wie oben diskutiert betrifft die vorliegende Erfindung die Erhöhung der Effizienz, mit der Metalloxiddotierungsmittel in Rußvorformen eingearbeitet werden können und die Reduktion der Tendenz solcher Dotierungsmittel, in den Vorformen während der Niederschlagung und der Verfestigung zu wandern. Die folgende Diskussion ist spezifisch auf die Verwendung von Germaniumdioxid als Dotierungsmittel gerichtet, wobei es selbstverständlich ist, daß diese Diskussion genauso auf andere Metalloxiddotierungsmittel anwendbar ist, die heutzutage verwendet werden oder die in der Zukunft verwendet werden können, um optische Wellenleiterfasern herzustellen, einschließlich solcher Dotierungsmittel, wie Titanoxid, Tantaloxid, Lanthanoxid, Antimonoxid, Aluminiumoxid und Boroxid, ohne darauf beschränkt zu sein.
Außerdem bezieht sich die folgende Diskussion auf ein Rußniederschlagungssystem, bei dem die Rohmaterialien SiCl&sub4;, GeCl&sub4;, O&sub2; und CH&sub4; sind und der Brenner eine Konfiguration der in Figur 1 gezeigten Art hat. Wie in dieser Figur dargestellt schließt der Brenner 11 ein zentrales Rauchgasrohr 13 ein, durch das eine Mischung aus SiCl&sub4;, GeCl&sub4; und O&sub2; strömt, einen inneren Ring 15 rund um Rohr 13, durch den O&sub2; strömt, zwei Sätze von Brennstofföffnungen 17, durch die eine Mischung an CH&sub4; und O&sub2; strömt (der zur Bildung dieser Mischung verwendete Sauerstoff wird hier als "Vormischungssauerstoff" bezeichnet) und einen Satz von äußeren Öffnungen 19, durch die O&sub2; strömt. Der innere Ring kann durch einen Satz von Öffnungen oder einen porösen Bereich oder Ring, falls erwünscht, ersetzt werden.
Es versteht sich, daß die Erfindung auf Rußniederschlagungssysteme anwendbar ist, einschließlich von OVD-Systemen, die derzeit in Verwendung sind oder von weiter entwickelten, bei denen verschiedene Rohmaterialien und/oder verschiedene Brennerkonfigurationen angewendet werden, ohne darauf beschränkt zu sein.
In gleicher Weise kann die Erfindung verwendet werden, um verschiedene Arten von optischen Wellenleiterfasern herzustellen, einschließlich Fasern mit einem Wellentyp und Multimode-Fasern. Insbesondere kann die Erfindung verwendet werden, um axiale Trends bei der Herstellung von einmodalen optischen Fasern zu vermindern, wodurch die Übereinstimmung des Wellentyp-Felddurchmessers mit der Grenzwellenlänge verbessert werden, und eine verbesserte Kontrolle der Streuung möglich wird. Die Erfindung ist von besonderem Wert im Hinblick auf Multimode-Fasern mit hoher Bandbreite (Bandbreite ≥ 600 Mhz km) wegen der engen Toleranzen, die für diese Art von Faser bei dem Brechungsindexprofil aufrechterhalten werden müssen.
Wie oben diskutiert wird erfindungsgemäß die Strömung durch den Rußniederschlagungsbrenner so eingestellt, daß eine oxidierende Atmosphäre mindestens wahrend der Niederschlagung der kritischeren Teile der Vorform erzeugt wird, z.B. solcher Teile, die am ehesten einer Wanderung des Dotierungsmittels unterliegen, wie z.B. der mittlere Teil (Mittelachse) des Kerns, von dem bekannt ist, daß er einer Absenkung der Dotierungsmittelkonzentration in der Mittelachse unterliegen kann. Oxidierende Atmosphären können auch während nicht kritischer Teile des Niederschlagungsverfahrens verwendet werden, einschließlich während des gesamten Niederschlagungsverfahrens, falls erwünscht.
Ströme durch den Brenner werden hier als oxidierend angesehen, wenn die Anzahl der Mol Sauerstoff, die für die Reaktion mit dem Brennstoff verfügbar sind, im Überschuß sind gegenüber der Anzahl von Mol, die notwendig ist, um den Brennstoff vollständig zu oxidieren. Z.B. erfordert die vollständige Oxidation von 1 Mol Methan 2 Mol Sauerstoff:
CH&sub4; + 2 O&sub2; = CO&sub2; + H&sub2;O,
während im Fall von Wasserstoff nur ½ Mol Sauerstoff pro Mol Brennstoff erforderlich ist:
H&sub2; + ½ O&sub2; = H&sub2;O.
In der vorliegenden Erfindung sind die Sauerstoffströme, die zur Bestimmung, ob ein oxidierender Zustand besteht, verwendet werden, solche, die direkt mit dem Brennstoff vermischt werden plus solcher, die innerhalb der Brennstoffströmung sind, d.h. in dem äußersten Brennstoffdurchflußweg des Brenners und innerhalb seiner Innenseite. Die Funktion der erhöhten Sauerstoffströmung ist es, den Brennstoff vollständig zu verbrennen, wodurch die Erzeugung von reduzierenden Verbrennungsprodukten verhindert wird, und SiCl&sub4; und GeCl&sub4; vollständig zu oxidieren. Der Sauerstoff, der im äußersten Brennstoffdurchflußweg des Brenners und an der Innenseite dieses Durchflußwegs zugeführt wird, kann verwendet werden, um die chemische Reaktion innerhalb der Brennerflamme in erheblichem Maße zu kontrollieren, wohingegen Sauerstoff, der außerhalb dieses äußersten Brennstoffdurchflußwegs zugeführt wird, hauptsächlich dazu dient, die Brennerflamme zu formen und keine wesentliche Kontrolle der chemischen Reaktion in der Flamme liefert.
Im Fall des Brenners von Beispiel 1 werden z.B. der Vormischungssauerstoff, der Sauerstoff, der durch den inneren Ring und der Sauerstoff, der durch das Rauchgasrohr strömt, verwendet, um zu bestimmen, ob eine oxidierende Atmosphäre vorliegt oder nicht. Wenn das Verhältnis der Summe dieser Sauerstoffströme zu dem zweifachen der Methanströrnung (oder der Hälfte der Wasserstoffströmung, falls Wasserstoff der Brennstoff ist) größer als 1 ist, dann wird der Brenner unter den für die Erfindung notwendigen oxidierenden Bedingungen betrieben. Wenn andererseits das vorhergehende Verhältnis kleiner als 1 ist, wie im Stand der Technik, dann erzeugt der Brenner keine oxidierende Atmosphäre. Die Strömungen, die für andere Brennerkonfigurationen verglichen werden müssen, sind für den Fachmann auf diesem Gebiet durch die hier gegebene Offenbarung klar erkennbar.

B. Allgemeine Betrachtungen

Unter den Betriebsbedingungen und -temperaturen des Rußniederschlagungsverfahrens mit Bedampfung, kann Germanium in drei Formen existieren: GeCl&sub4; (das Halogenid, Rohmaterial), GeO (die Monoxidform) und GeO&sub2; (die Dioxidform). GeO&sub2; ist die gewünschte Form, wobei GeCl&sub4; und GeO die Formen sind, die zu einer verminderten Germaniumoxidansammlung während des Niederschlagens und zu einer erhöhten Wanderung von Germaniumdioxid während des Niederschlagens und der Verfestigung führen. Wie oben diskutiert, ist eine verminderte Germaniumoxidansammlung ziemlich unerwünscht, da sie die Kosten für das Rohmaterial erhöht. Wie auch oben diskutiert, führt eine nicht gleichmäßige Wanderung des Germaniumdioxids entlang der Rußrohlinge zu einem nicht gleichmäßigen Profil des Brechungsindex in dem verfestigten Rohling. Diese Ungleichförmigkeit im Rohling führt wiederum zu einer Ungleichmäßigkeit der Fasern, die aus verschiedenen Teilen des Rohlings gezogen werden. Genauer führen im Fall von Multimode-Fasern mit großer Bandbreite diese Unterschiede zu Fasern mit verschiedenen Bandbreiten für verschiedene Längen der Faser, was völlig unerwünscht ist.
Die vorliegende Erfindung löst diese Probleme, indem Rußniederschlagungsbetriebsbedingungen bereitgestellt werden, die das Germanium in der Vorform in Form von GeO&sub2; stabilisieren. Die Niederschlagungsstabilität, die die Erfindung liefert, kann sichtbar gemacht werden mit Hilfe von Figur 2. Diese Figur ist ein Diagramm des Anteils von Germanium in jedem der drei Zustände (GeO (g), GeCl&sub4; (g) oder GeO&sub2;) als Funktion der Temperatur bei einem gegebenen Sauerstoffpartialdruck unter Gleichgewichtsbedingungen. Das Diagramm wurde aus den thermodynamischen Daten von L.V. Gurvich, "Thermodin Svoistva Individualnykh Veshchestv", Academy of Sciences of USSR, Band II, 1979, abgeleitet.
Wie in diesem Diagramm gezeigt, erhöht sich der Anteil an Germanium in der GeO&sub2;-Form, wenn die Temperatur ansteigt, bis sich bei einer ausreichend hohen Temperatur GeO (g) in erheblichen Mengen zu formen beginnt. Oberhalb dieser Temperatur fällt der Anteil von Germanium als GeO&sub2; steil ab mit sich erhöhender Temperatur.
Somit ist im Hinblick auf die Temperatur unter Gleichgewichts- oder fast Gleichgewichtsbedingungen der bevorzugte (stabile) Bereich, in dem gearbeitet werden soll, der direkt links von dem Peak in dem GeO&sub2;-Bereich gelegene. In diesem Temperaturbereich ist der Anteil an Germanium, das als GeO&sub2; erhalten bleibt, groß und die Veränderung mit der Temperatur ist in dem Bereich relativ gering, sodaß mäßige Veränderungen der Temperatur nicht zu großen Veränderungen des Anteils an Germanium, das als GeO&sub2; gebildet wird, führen.
Natürlich wird das Rußniederschlagungsverfahren nicht unter Gleichgewichtsbedingungen durchgeführt und die Temperatur ist nicht die einzige Variable, die das Verfahren beeinflußt. Jedoch liefert in Analogie zu Figur 2 die vorliegende Erfindung Betriebsbedingungen, bei denen das Verfahren stabiler ist im Hinblick auf den Einfang von Germaniumoxid und die Wanderung. Statt der Temperatur als unabhängiger Variablen, wie in Figur 2, sind die unabhängigen Variablen jedoch die verschiedenen Strömungen durch den Rußniederschlagungsbrenner, z.B. die Methanströmung, die Vormischungssauerstoffströmung, die Brenngassauerstoffströmung, die Sauerstoffströmung im Inneren und die Strömung aller umzusetzenden Rauchgase (SiCl&sub4; + GeCl&sub4;). In Analogie zu den Überlegungen, die oben zu Figur 2 angestellt wurden, werden diese Variablen so ausgewählt, daß
1. der Einfang von Germaniumoxid erhöht wird,
2. die Wanderung von Germaniumoxid vermindert wird und
3. Betriebsbedingungen bereitgestellt werden, die relativ unempfindlich sind gegenüber Störungen bei den verschiedenen Strömungen, d.h. Bedingungen, bei denen das Verfahren in einem "flacheren", stabileren Bereich des Strömungsraums betrieben wird, analog dem Bereich direkt links von dem GeO&sub2;-Peak in Figur 2.
Im Hinblick auf die dynamische und interaktive Natur des Rußniederschlagungsverfahrens durch Bedampfung erfordert die Auswahl der Strömungsbedingungen, um diese Ergebnisse zu erreichen, die Beachtung einer Vielzahl von miteinander in Beziehung stehenden Phänomenen. Die chemische Grundgleichung, die die Umwandlung von GeO&sub2; in GeO beschreibt, ist wie folgt:
2 GeO&sub2; = 2 GeO (g) + O&sub2; (g) (1)
Die thermodynamischen Daten von Gurvich, oben, zeigen, daß diese Reaktion ziemlich temperaturempfindlich ist. Z.B. steigt bei einem gegebenen Sauerstoffpartialdruck und gegebener GeO&sub2;-Aktivität der Gleichgewichtspartialdruck von GeO (g) gegenüber reinem GeO&sub2; um einen Faktor von etwa 9200, wenn die Temperatur von 1130 auf 1530ºC ansteigt. Somit ist die Wirkung der Brennerströmungen auf die Temperatur einer der miteinander in Beziehung stehenden Faktoren, der eine wichtige Rolle bei der Ansammlung des Germaniumoxids und der Wanderung spielt.
Von einem phänomenologischen Standpunkt aus betrachtet, können Variationen der GeO&sub2;-Konzentration in Rußrohlingen während der Niederschlagung entstehen durch:
1. eine Veränderung der relativen Mengen an GeO (g) und GeO&sub2;, das sich in dem Rauchgasstrom vor der Abscheidung von Rußteilchen auf dem Rohling bildet oder
2. einer Veränderung der Menge an Germaniumoxid, das von den Oberflächen der Rußteilchen nach Abscheidung auf dem Rußrohling wandert (als GeO (g)).
In anderen Worten kann sich GeO (g) in dem Rauchgasström vor der Rußabscheidung bilden oder durch die Zersetzung von GeO&sub2; in Rußteilchen nach der Abscheidung, z.B. während des Wiedererhitzens in nachfolgenden Brennerdurchläufen bei dem OVD- Rußniederschlagungsverfahren entstehen. Außerdem kann etwas von dem in dem Rauchgasstrom gebildeten GeO (g) als GeO&sub2; an kühleren Rußteilchen kondensieren, die nicht direkt den heißeren Teilen der Brennerflamme ausgesetzt sind.
Zusätzlich zu diesen Wirkungen kann Germaniumoxid offensichtlich in Rußteilchen in verschiedenen Formen existieren. So hat eine thermogravimetrische Analyse der Rußrohlinge gezeigt, daß ein Teil des Germaniumoxids in einem Rußrohling ziemlich mobil ist in Gegenwart von Chlor oder Kohlenmonoxid. Dies deutet daraufhin, daß zumindest ein Teil des gesamten abgeschiedenen Germaniumoxids als reines GeO&sub2; vorliegt, das nicht in dem Siliciumdioxid integriert ist. Dieses reine GeO&sub2; könnte als germaniumoxidreiche Haut vorliegen, die die Germaniumoxid-Siliciumdioxid-Rußteilchen beschichtet. Andererseits hat eine rastertransmissionselektronenmikroskopische Analyse gezeigt, daß einige Rußteilchen entweder aus reinem Siliciumdioxid oder reinem Germaniumdioxid bestehen.
All diese Überlegungen spielen eine Rolle bei der Bestimmung der Effizienz der Germaniumoxidansammlung und -wanderung. Erfindungsgemäß wurde herausgefunden, daß dieses äußerst vernetzte System optimiert werden kann für eine verbesserte Ansammlung von Germaniumoxid und eine verminderte Wanderung von Germaniumoxid, indem die Sauerstoffströme durch den Brenner so kontrolliert werden, daß eine oxidierende Atmosphäre erzeugt wird.
Genauer wurde gefunden, daß der Sammelwirkungsgrad verbessert und die Wanderung vermindert wird, indem Rauchgassauerstoff, Sauerstoff im inneren Bereich und/oder Vormischungssauerstoff erhöht werden, wobei die Wirkung bei der Erhöhung von Rauchgassauerstoff und Sauerstoff im inneren Bereich am bemerkenswertesten sind. Die Überlegungen, die diesen Veränderungen zugrunde liegen, sind wie folgt.
Aus Gleichung 1 oben und den thermodynamischen Daten von Gurvich ergibt sich, daß die Menge an in dem Rauchgasstrom gebildeten GeO (g) eine Funktion des Oxidationszustandes und der Temperatur des Rauchgasstromes ist. Der Oxidationszustand des Rauchgasstroms wird am stärksten durch Rauchgassauerstoff, Sauerstoff im inneren Bereich und die reagierenden Rauchgasströmungen beeinflußt, wobei der Vormischungssauerstoff und die Methanströmung weniger Wirkung haben. Eine Erhöhung des Rauchgassauerstoffs und des Sauerstoffs im inneren Bereich führt zu einem Rauchgas mit einem höheren Oxidationszustand, während eine Erhöhung bei den reagierenden Rauchgasströmungen zu einem niedrigeren Oxidationszustand führt.
Die Temperaturverteilung innerhalb der Flamme wird am stärksten durch die Methan-, Vormischungssauerstoff- und Sauerstoffströmungen im inneren Bereich beeinflußt, wobei ein höherer Anteil von Sauerstoff in der Vormischung und von Sauerstoff im inneren Bereich bezogen auf Methan zu einer kühleren Flamme führt. Eine höhere Sauerstoffströmung im inneren Bereich vermindert insbesondere die Temperatur des Rauchgasstromes, indem die Oxidation von CH&sub4; in der Nähe der Ränder des Rauchgasstroms gehemmt wird.
Die Bildung von GeO (g) durch Erhitzung der abgeschiedenen GeO&sub2;-reichen Rußteilchen mit dem Brenner ist hauptsächlich eine Funktion der Oberflächentemperatur des Rohlings. Die Flammentemperatur wird am stärksten beeinflußt durch die Methan- und Vormischungssauerstoffströmungen, wobei dann, wenn der Vormischungssauerstoff bezogen auf Methan entweder im Unterschuß oder im Überschuß zu der stöchiometrischen Strömung ist, die Flammentemperatur erniedrigt wird. Es wurde andererseits beobachtet, daß eine maximale Oberflächentemperatur bei der Vorform auftritt, wenn die Strömung des Vormischungssauerstoffs bezogen auf Methan geringer als stöchiometrisch ist.
Im Hinblick auf diese Überlegungen führen eine erhöhte Rauchgassauerstoffströmung, eine erhöhte Sauerstoffströmung im inneren Bereich und, zumindest in einem gewissen Ausmaß, eine erhöhte Strömung des Vormischungssauerstoffs alle zu einer Verminderung der Menge an GeO (g), das entweder im Rauchgasstrom oder auf der Oberfläche von abgeschiedenen Rußteilchen gebildet wird. Die Methan- und Reaktantenströme spielen auch eine Rolle, aber in einem geringeren Ausmaß. Genauer erhöht eine Abnahme der Methanströmung ebenso wie eine Abnahme der Gesamtreaktantenrauchgasströme den wirksamen Oxidationszustand des Rauchgasstromes, da das O&sub2;/(2 CH&sub4; + SiCl&sub4; + GeCl&sub4;)-Verhältnis ansteigt, wenn die CH&sub4;-, SiCl&sub4;- und GeCl&sub4;- Ströme abnehmen. Ein höherer wirksamer Oxidationszustand vermindert wiederum die Menge an GeO (g), die gebildet wird.

C. Versuchsergebnisse

Beispiel 1

Die Wirkungen der erhöhten Sauerstoffströme im Rauchgas, inneren Bereich und der Vormischung, die in Abschnitt IV (B) oben beschrieben wurden, auf den Germaniumoxideinfang und die Wanderung wurden mit den folgenden Versuchen bestätigt.
Acht Rußrohlinge wurden hergestellt unter Verwendung des OVD- Verfahrens. Für jeden Rohling wurde jeder der folgenden Niederschlagungsparameter systematisch variiert:
1. Rauchgasströmung aller Reaktanten (SiCl&sub4; + GeCl&sub4;)
2. Strömungsverhältnis GeCl&sub4;/SiCl&sub4;
3. Rauchgassauerstoffströmung
4. Sauerstoffströmung im inneren Bereich
5. Methanströmung und
6. Verhältnis der Strömung von Vormischung Sauerstoff/Methan.
Die Sauerstoffströmung im äußeren Bereich wurde auf 7,5 Slpm (Standardliter/Minute) für alle Rohlinge festgesetzt.
Für die ersten 4 Rohlinge wurden 3 Zustände (-, 0, +) für jede variierte Strömung verwendet, während 5 Bedingungen (--, -, 0, +, ++) für die zweiten 4 Rohlinge verwendet wurden. Jeder Rohling enthielt 32 bis 34 Testabschnitte, wobei jeder Abschnitt aus 15 vollständigen (hin und zurück) Niederschlagungsdurchläufen bestand. Die Testabschnitte wurden auf einem sich drehenden Dorn (Stab) abgeschieden, der 70 cm lang war und auf den 40 vollständige Durchläufe von Ruß von Silicium dioxid der Mittellinie abgeschieden worden waren. Die Wertebereiche für den Gesamtreaktanten-Rauchgasstrom (FF) und den Methanstrom (CH), die für die ersten 16 Testabschnitte jedes Rohlings verwendet wurden (die "innere Hälfte"), unterschieden sich von denen, die für die letzten 16 bis 18 Abschnitte (die "äußere Hälfte") verwendet wurden. Die spezifischen verwendeten Ströme sind in den Tabellen 1 bis 4 gezeigt.
Die Kombination von Strömen für verschiedene Rohlingabschnitte wurde variiert, um eine Wechselwirkung zwischen verschiedenen Strömungswerten für verschiedene Variable zu beobachten. In 8 oder 9 Abschnitten bei jedem Rohling wurden alle Gasströme auf den mittleren (0) Wert gesetzt. Diese Abschnitte dienten als Kontrollen und ließen es zu, die Variabilität zwischen Rohlingen zu untersuchen. Da es bekannt ist, daß der Germaniumoxid-Sammelwirkungsgrad als Funktion des Abschnittsradius variiert, wurden diese Kontrollabschnitte auch verwendet, um die Wirkung des Radius von den axialen Trenddaten abzuziehen.
Um insbesondere die Wirkung des Durchmessers von den Germaniumoxideinfangdaten abzuziehen, wurden die Gleichungen der folgenden Form für die Germaniumoxiddaten für die Kontrollabschnitte aufgestellt:
GeO&sub2; (Dia) = a&sub1; + a&sub2;*Dia + a&sub3;*(Dia)² (2)
Um die Wirkung des Durchmessers von den axialen Trenddaten abzuziehen, wurden Gleichungen der folgenden Form für die Kontrollabschnitte aufgestellt für die Daten für die mittleren Proben minus die Daten für die Proben an der Spitze (siehe unten):
AxDif(Dia) = a'&sub1; + a'&sub2;*Dia + a'&sub3;*(Dia)² (3)
Wie unten in Beispiel 2 diskutiert, wurden diese Gleichungen 2 und 3 anschließend verwendet, um optimierte Strömungen für den Rußniederschlagungsbrenner zu berechnen.
Die Vorformen wurden getrocknet und verfestigt in einem Verfestigungsofen mit einer Siliciumdioxidmuffel. Während der Trocknung/Verfestigung wurde eine Mischung aus He und Cl&sub2; durch die Mittelachse der Vorform geleitet und eine Mischung aus He und O&sub2; strömte vom Boden der Muffel hinauf zu der sich verfestigenden Vorform. Sobald die Poren der Vorform geschlossen waren, wurde die Strömung durch eine He-Strömung ersetzt. Die Temperaturen während der Trocknung/Verfestigung lagen im Bereich von etwa 920ºC bis zu einer Spitzentemperatur von etwa 1405ºC. Die in diesem Versuch verwendeten Vorformen waren Kernstabrohlinge (die einen Teil der Umhüllung aufwiesen), die nachfolgend zu Glasstäben gezogen wurden und mit Ruß überzogen wurden, um Faservorformen zu bilden. Dies erfolgte jedoch der Einfachheit halber, da die in Betracht kommenden Fasern Metalloxiddotierungsmittel nur im Kern der entstehenden Faser enthielten. Die vorliegende Erfindung ist auch anwendbar für Rußniederschlagungsverfahren für Vorformen, die zu Fasern gezogen werden, ohne sie zu Glasstäben zu ziehen und anschließend einen Überzug oder Mantel niederzuschlagen.
Nach der Verfestigung wurden Querschnitte der Rohlinge an Stellen geschnitten, die etwa 10 inch von der Spitze des Rohlings ("mittlere Probe") und etwa 2 inch von der Spitze des Rohlings ("Spitzenprobe") angeordnet waren. Es wurden Mikrosondenmessungen der SiO&sub2;- und GeO&sub2;-Konzentrationen mit üblichen Mitteln durchgeführt. Breite und scharf eingestellte Mikrosondenabtastungen erfolgten, um Variationen der Gesamt GeO&sub2;/SiO&sub2;-Konzentration und die genauen Variationen innerhalb jedes Segments festzustellen. Bei diesen Messungen wurden Schlieren festgestellt, entsprechend dem wiederholten Abtasten, das bei dem OVD-Rußniederschlagungsverfahren verwendet wird. Die Rückstreuelektronenbilder von Figur 3 zeigen die Wirkung solcher Strukturschlieren.
Die Versuchsdaten für die 8 Rohlinge zeigten, daß der zurückgehaltene Anteil an Germaniumoxid ansteigt mit einem Anstieg der O&sub2;-Strömung im Rauchgas, der O&sub2;-Strömung im inneren Bereich und bis zu einem gewissen Ausmaß der Strömung der Vormischung O&sub2;/CH&sub4;. Die Daten zeigten auch, daß der zurückgehaltene Anteil an Germaniumoxid mit einer erhöhten Methanströmung abnimmt.
Die Daten zeigten weiterhin, daß die axiale Variation des Germaniumoxids vermindert wird durch einen Anstieg des Rauchgas-O&sub2; und des O&sub2; im inneren Bereich und daß die axiale Variation des Germaniumoxids erhöht wird durch Erhöhung des Reaktanten-Rauchgasstroms und des CH&sub4;-Stroms.
Insgesamt zeigten die Daten, daß Veränderungen der Ströme, die den Oxidationszustand der Flamme erhöhen, und insbesondere den Oxidationszustand in dem Bereich des Brennrohrs, zu mehr Germaniumoxideinfang und weniger axialen Trends führen, was beides äußerst wünschenswert ist.

Beispiel 2

Dieses Beispiel zeigt ein Verfahren, um die Brennerströme so auszuwählen (Optimieren), daß ein oder mehrere der folgenden Merkmale erreicht werden,
1. eine erhöhte Effizienz der Dotierungsmittelansammlung,
2. verminderte axiale Trends und/oder
3. eine erhöhte Verfahrensstabilität,
unter Verwendung von Versuchsdaten, die aus Beispiel 1 abgeleitet werden können.
Allgemein werden bei dem experimentellen Teil des Verfahrens, d.h. dem in Beispiel 1 erläuterten Teil, ein oder mehrere Testvorformen hergestellt unter Verwendung des Verfahrens und der Brennerkonfiguration, für die eine Optimierung erwünscht ist. Während der Herstellung der Testvorformen, wird jeder der Brennerströme, der optimiert werden soll, über den interessierenden Bereich variiert. Die Variationen können jeweils nur an einem Strom erfolgen oder Gruppen von Strömen können gleichzeitig variiert werden. Um die Anzahl von Testvorformen, die für die Optimierung erforderlich sind, zu minimieren, werden die Vorformen bevorzugt in Abschnitte unterteilt, wobei die Ströme zwischen den Abschnitten variieren.
Nachdem die Testvorformen hergestellt worden sind, werden sie bevorzugt verfestigt und dann Messungen durchgeführt, um die Dotierungsmittelkonzentrationen in den verschiedenen Abschnitten zu bestimmen. Wenn axiale Trends minimiert werden sollen, werden auch Messungen von Dotierungsmittelkonzentrationen an verschiedenen axialen Stellen innerhalb eines Abschnitts gemacht.
Bei dem Analyseteil des Verfahrens wird eine Funktion der Strömungsvariablen, z.B. ein Polynom 2. Ordnung der Form a&sub0; + a&sub1;*f1 + a&sub2;*f2 + a&sub3;*f3 + a4*f1² + a&sub5;*f2² + a&sub6;*f3² + a&sub6;*f3² + a&sub7;*f1*f2 + a&sub8;*f1*f3 + a&sub9;*f2*f3 für ein System, bei dem 3 Ströme (f1, f2 und f3) optimiert werden sollen, für die gemessenen Daten der Dotierungsmittelkonzentration aufgestellt, z.B. unter Verwendung der üblichen Methode der kleinsten Quadrate. Unter Verwendung der Koeffizienten, die mit dem Gleichungsverfahren bestimmt wurden (z.B. a&sub0;, a&sub1;, a&sub2;, a&sub3;, a&sub4;, a&sub5;, a&sub6;, a&sub7;, a&sub8;, a&sub9;), werden dann die Werte der Strömungsvariablen (z.B. F1, F2 und F3), die in dem zugelassenen Bereich der Strömungsvariablen liegen und die die Dotierungsmittelansammlung maximieren, berechnet. (Der zugelassene Bereich für die Strömungsvariablen ist der Bereich an Strömung, der tatsächlich in der Praxis verwendet werden kann aufgrund des Brenners oder anderer Verfahrensbeschränkungen.)
Wenn auch die axialen Trends minimiert werden sollen, wird eine getrennte Funktion der Strömungsvariablen für die axialen Trenddaten aufgestellt. Unter Verwendung der Koeffizienten, die mit diesem Gleichungsverfahren bestimmt wurden, werden dann die Werte der Strömungsvariablen (z.B. F1', F2' und F3'), die in dem zugelassenen Bereich der Strömungsvariablen liegen und die axialen Trends minimieren, berechnet.
Wenn die Verfahrensstabilität und insbesondere die Stabilität der Dotierungsmittelkonzentration optimiert werden soll, wird schließlich die erste Ableitung der Dotierungsmittelkonzentrationsfunktion im Hinblick auf jede der Strömungsvariablen berechnet, das Quadrat gebildet und summiert, um eine Stabilitätsfunktion der "Summe der Quadrate" zu bilden (z.B. (a&sub1; + 2*a&sub4;*f1 + a&sub7;*f2 + a&sub8;*f3)² + (a&sub2; + 2*a&sub5;*f2 + a&sub7;*f1 + a&sub9;*f3)² + (a&sub3; + 2*a&sub6;f3 + a&sub8;*f1 + a&sub9;*f2)²). Die Werte für die Strömungsvariablen (z.B. F1", F2" und F3"), die im zugelassenen Bereich der Strömungsvariablen liegen und diese Funktion mmimieren, werden dann berechnet.
Im allgemeinen sind die Werte für die Strömungsvariablen, die die Dotierungsmittelansammlung maximieren, nicht die gleichen, wie die, die die Trends minimieren, und in gleicher Weise ist keiner dieser Sätze von Werten der gleiche, wie die Werte, die die Stabilität maximieren. Erfindungsgemäß wurde jedoch herausgefunden, daß jede dieser Optimierungen erhöhte Sauerstoffströmungen beinhaltet, d.h. die Herstellung einer oxidierenden Atmosphäre. Das bedeutet, daß die Werte für die Strömungsvariablen, die den Dotierungsmitteleinfang erhöhen, die Werte, die die Trends minimieren und die Werte, die die Stabilität erhöhen, alle die Erzeugung einer oxidierenden Atmosphäre betreffen.
Somit können die Werte der Strömungsvariablen, die schließlich zur Herstellung der Vorformen verwendet werden, ein Kompromiß sein zwischen den verschiedenen Sätzen optimaler Werte, wobei die Kompromißwerte im Hinblick darauf ausgewählt werden, welche Optimierung am wichtigsten für das jeweils herzustellende Produkt ist. Alternativ können die Kompromißwerte mathematisch bestimmt werden, indem gleichzeitig die drei Funktionen optimiert werden unter Verwendung geeigneter Ausgleichsfunktionen, um die verschiedenen Größenordnungen und Einheiten der Funktionen zu berücksichtigen. Z.B. kann die Dotierungsmittelkonzentrationsfunktion zu den Kehrwerten der Funktionen für den axialen Trend und die Summe der Quadrate addiert werden, wobei jede Funktion mit einem Wertungsfaktor multipliziert wird, wobei die Summe der Wertungsfaktoren gleich 1 ist, und Werte der Strömungsvariablen, die im zulässigen Bereich der Strömungsvariablen liegen und diese kombinierte Funktion maximieren, können berechnet werden.
Der Analyseteil des Optimierungsverfahrens wurde auf die Versuchsdaten von Beispiel 1 wie folgt angewendet. Zuerst wurden unter Verwendung der Gleichungen 2 und 3 und der gemessenen Versuchsdaten von Beispiel 1 die folgenden Parameter berechnet:
Resid(GeO&sub2;) = GeO&sub2; - GeO&sub2;(Dia) (4)
und
AxDif(GeO&sub2;) = Mid(GeO&sub2;) - Tip(GeO&sub2;) - AxDif(Dia) (5)
worin Resid(GeO&sub2;) die restliche Germaniumoxidkonzentration in der mittleren Probe ist, nachdem die Wirkung des Durchmessers auf die Germaniumoxidkonzentration heraussubtrahiert wurde, und AxDif(GeO&sub2;) die Differenz der Germaniumoxidkonzentration zwischen der mittleren Probe und der Spitzenprobe ist, wiederum, nachdem die Wirkung des Durchmessers heraussubtrahiert wurde.
Als nächstes wurden Polynome der folgenden Form aufgestellt für die Resid(GeO&sub2;)- und AxDif(GeO&sub2;)-Daten:
Resid(GeO&sub2;) = CO + C1*G/S * C2*FO + C3*IO + C4*CH + C5*PMO/CH + C6*FF + C7*G/S*FO * C8*G/S*IO + C9*G/S*CH + C10*G/S*MO/CH + C11*G/S*FF + C12*FO*IO + C13*FO*CH + C14*FO*MO/CH + C15*FO*FF + C16*IO*CH + C17*IO*MO/CH + C18*IO*FF + C19*CH*MO/CH + C20*CH*FF + C21*MO/CH*FF + C22*(G/S)² + C23*(FO)² + C24*(IO)² + C25*(CH)² + C26(MO/CH)² + C27*(FF)² (6)
und
AxDif(GeO)&sub2; = DO + D1*G/S + D2*FO + D3*IO + D4*CH + D5*PMO/CH + D6*FF + D7*G/S*FO + D8*G/S*IO + D9*G/S*CH + D10*G/S*MO/CH + D11*G/S*FF + D12*FO*IO + D13*FO*CH + D14*FO*MO/CH + D15*FO*FF + D16*IO*CH + D17*IO*MO/CH + D18*IO*FF + D19*CH*MO/CH + D20*CH*FF + D21*MO/CH*FF + D22*(G/S)² + D23*(FO)² + D24*(IO)² + D25*(CH)² + D26(MO/CH)² + D27*(FF)² (7)
worin FO = Rauchgassauerstoffströmung, 10 = Sauerstoffströmung im inneren Bereich, CH = Methanströmung, PMO = Vormischungssauerstoffströmung, FF = Gesamtreaktantenrauchgas strömung, G/S = GeCl&sub4;/SiCl&sub4;-Strömungsverhältnis und wobei alle Strömungen in Standardliter/Minute (Slpm) angegeben sind. Diese Gleichungen enthalten Koeffizienten für lineare Wirkungen, interaktive Wirkungen in zwei Richtungen und quadratische Wirkungen. Polynome höherer Ordnung oder andere Funktionen können verwendet werden, um die Angleichung durchzuführen, und in einigen Fällen kann es notwendig sein, die Versuchsdaten anzugleichen. Für die aus Beispiel 1 stammenden Daten wurde jedoch gefunden, daß die Polynome der Gleichungen 6 und 7 gut passen (siehe unten).
Die Angleichung wurde durchgeführt unter Verwendung von drei Sätzen von Polynomen: einer für die äußeren Hälften der Rohlinge 1 bis 4, einer für die inneren Hälften der Rohlinge 5 bis 8 und einer für die äußeren Hälften der Rohlinge 5 bis 8. Die Koeffizienten wurden bestimmt unter Verwendung einer Angleichungsroutine der kleinsten Quadrate, wobei der "F-Test" angewendet wurde, um die statistische Signifikanz jedes Terms zu bestimmen. Ein typischer Satz von Koeffizienten für die äußeren Hälften der Rohlinge 5 bis 8 ist in Tabelle 5 gezeigt. Wie in dieser Tabelle dargestellt, blieb nur eine begrenzte Anzahl von Termen nach dem Anpassungsverfahren über. Jede der drei Anpassungen enthielt die Terme 0 bis 6, d.h. die linearen Terme; die Terme höherer Ordnung, von denen gefunden wurde, daß sie statistisch signifikant waren, variierten von Anpassung zu Anpassung.
Die Qualität der Anpassungen an die Regressionsgleichungen der Resid(GeO&sub2;)-Daten erwies sich als ziemlich gut, mit Werten für R² im Bereich von 0,81 bis 0,93. Die Qualität der Anpassungen der Gleichungen für die AxDif(GeO&sub2;)-Daten war nicht so gut (Werte für R² im Bereich von 0,60 bis 0,76), war aber immer noch annehmbar.
Unter Verwendung der Regressionsgleichungen erfolgte eine Computerrecherche bezüglich der Strömungsbedingungen, die in Beispiel 1 getestet wurden, um Werte für die Strömungsparameter zu finden, bei denen die Germaniumoxidansammlung maximiert ist, die axialen Trends minimiert sind und die Stabilität maximiert ist. Die Suche nach dem Maximum für die Germaniumoxidansammlung wurde durchgeführt unter Verwendung von Gleichung 6 und die verschiedenen Sätze von Koeffizienten wurden aus den Versuchsdaten, wie oben beschrieben, berechnet.
Die Suche nach den minimalen Trends wurde durchgeführt unter Verwendung einer Modifikation von Gleichung 7. Bei der Suche nach Strömungen, die einen minimalen Wert für den axialen Unterschied für Germaniumoxid liefern, ist ein Minimum von Mid(GeO&sub2;) - Tip(GeO&sub2;) erwünscht und nicht ein Minimum von AxDif(GeO&sub2;), wie in Gleichung 5 definiert. Daher wurden die Werte für AxDif(Dia) zu den Regressionsgleichungen für AxDif(GeO&sub2;) addiert, um Werte für Mid(GeO&sub2;) - Tip(GeO&sub2;) zu erhalten. Insbesondere wurde Gleichung 3 verwendet, um den Wert für AxDif(GeO&sub2;) für den Mittelpunkt jeder der Hälften zu berechnen und dieser Wert wurde zu dem DO-Koeffizienten für diese Hälfte addiert.
Die Suche nach der maximierten Stabilität wurde durchgeführt unter Verwendung der Gleichung 6 und der folgenden Stabilitätsfunktion der "Summe der Quadrate":
SumSq(GeO&sub2;) = (dResid(GeO&sub2;)/dFO)² + (dResid(GeO&sub2;)/dIO)² + (dResid(GeO&sub2;)/dCH)² + (dResid(GeO&sub2;)/dPMO)² + (dResid(GeO&sub2;)/dFF)² (8)
worin die ersten Ableitungen berechnet wurden unter Verwendung der Gleichung 6.
Die Suche erzeugte drei Sätze optimaler Strömungswerte. Diese Strömungswerte wurden vereinigt, um einen einfachen, kontinuierlichen Algorithmus zu erzeugen, der geeignet ist zur Kontrolle der Strömungen in einem Brenner der in Figur 1 gezeigten Art während der Herstellung einer Vorform mit einem parabolischen Index des Brechungsprofils. Insbesondere wurden die optimalen Strömungswerte vereinigt, um Werte für die Koeffizienten F0, F1, F2, Ptr, Ptot, A1 und A2 in den folgenden Ausdrücken zu erhalten:
Strömungsvariable = F0 + (F1 -F0)[(Pcur - 1)/(Ptr - 1))A1 (Pcur ≤ Ptr) (9)
und
Strömungsvariable = F1 + (F2 - F1)[(Pcur - Ptr)/(Ptot-Ptr]A2 (Pcur ≥ Ptr) (10)
worin Pcur, Ptr und Ptot die laufende Niederschlagungsdurchlaufnummer, die Übergangsniederschlagungsdurchgangsnummer und die Gesamtzahl der Niederschlagungsdurchläufe für die Herstellung der Rußvorform sind.
Die mit dem Optimierungsverfahren erhaltenen Werte für die Koeffizienten sind in Tabelle 6 gezeigt. Die Methanströmungen, die von diesem Algorithmus gefordert werden, sind höher als die, die von dem Optimierungsverfahren vorgeschlagen werden. Diese höheren Werte wurden ausgewählt, um einen Kernstabrohling zu erhalten, der ausreichend dicht war und bei dem es daher unwahrscheinlich war, daß er während der Niederschlagung zersplitterte. Unter Verwendung der Koeffizienten von Tabelle 6 wurde eine Vorform erfolgreich hergestellt und verfestigt.
Ein Satz nicht optimierter Koeffizienten zur Herstellung der gleichen Art von Vorform ist in Tabelle 7 gezeigt. Ein Vergleich dieser Koeffizienten mit denen von Tabelle 6 zeigt, daß bei dem optimierten System ein höherer Anteil an Rauchgassauerstoff, Sauerstoff im inneren Bereich und Vormischungssauerstoff als bei dem nicht optimierten System verwendet wird. Auch ist die Ausgangsreaktandenrauchgasströmung für das optimierte System geringer, die Reaktantenrauchgasströmung am Ende ist etwa gleich und die Methanströmung beginnt etwas niedriger und endet etwas höher.
Im Hinblick auf den Oxidationszustand hat das optimierte System (Tabelle 6) Verhältnisse für O&sub2;/2 CH&sub4; von 1,34, 1,34 und 0,89 für Pcur/Ptot gleich 0, 0,65 bzw. 1,0, d.h. das optimierte System erzeugt eine oxidierende Atmosphäre während dem größten Teil des Niederschlagungsverfahrens. Zum Vergleich sind die Verhältnisse O&sub2;/2 CH&sub4; bei dem nicht optimierten System (Tabelle 7) 0,95, 0,81 bzw. 0,77 an den gleichen Punkten des Verfahrens, d.h. das nicht optimierte System ist während des Niederschlagungsverfahrens nicht oxidierend.
Unter Verwendung der Koeffizienten von Tabelle 6 und Tabelle 7 der Gleichungen 6 bis 8 wurden die für AxDif(GeO&sub2;), Resid(GeO&sub2;) und SumSq(GeO&sub2;) erwarteten Werte berechnet für eine Anzahl von GeCl&sub4;/SiCl&sub4;-Verhältnissen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 gezeigt. Die geschätzten Verbesserungen für AxDif(GeO&sub2;), Resid(GeO&sub2;) und SumSq(GeO&sub2;), die in dieser Tabelle gezeigt werden, sind signifikant.

Beispiel 3

Dieses Beispiel erläutert die Wirkung der Verwendung einer oxidierenden Atmosphäre während der Niederschlagung des kritischen Mittelteils eines Rohlings.
Ein erster Kernstabrohling wurde hergestellt unter Verwendung des nicht optimierten Algorithmus von Tabelle 7 mit dem durch die Pluszeichen von Figur 5 gezeigten Germaniumtetrachloridströmen. Als Referenz sind die Rauchgassauerstoffströme für diesen Algorithmus mit den Pluszeichen von Figur 4 gezeigt.
Aus den oberen und mittleren Teilen des Rohlings wurden Fasern hergestellt. Die differentielle Verschiebung (DMD) für Fasern, die aus dem oberen Teil hergestellt wurden und für Fasern, die aus dem mittleren Teil hergestellt wurden, wurde bestimmt und die Differenz der DMDs zwischen den Teilen wurde berechnet und als Funktion des normalisierten Radius der Faser im Quadrat aufgetragen. Die Ergebnisse sind in Figur 6 gezeigt als Kurve, die mit "Standard" gekennzeichnet ist. Wie in dieser Kurve gezeigt, hatte der unter Verwendung des Algorithmus von Tabelle 7 hergestellte Rohling signifikante axiale Trends beim DMD-Parameter, d.h. in der Größenordnung von 1,23 Nanosekunden/Kilometer.
Ein zweiter Rohling wurde hergestellt unter Verwendung des gleichen Algorithmus, aber mit den Rauchgassauerstoff- und Germaniumtetrachloridströmungen, die durch Quadrate in den Figuren 4 und 5 gezeigt sind. Während das Verhältnis O&sub2;/2 CH&sub4; zu Beginn der Niederschlagung für den Algorithmus von Tabelle 7 0,95 war, d.h. nicht oxidierend, war das Verhältnis, als die erhöhte Rauchgassauerstoffströmung von Figur 4 verwendet wurde, 1,03, d.h. die erhöhte Rauchgassauerstoffströmung führte zu einer oxidierenden Atmosphäre während der Niederschlagung des mittleren Teils des Rohlings.
Wie beim ersten Rohling wurden Fasern aus dem oberen und mittleren Teil des zweiten Rohlings hergestellt. Die Differenz der DMDs zwischen diesen Teilen wurde berechnet und die Ergebnisse sind in Figur 6 aufgetragen als Kurve, die mit "Versuch" bezeichnet ist. Wie in dieser Kurve gezeigt, hatte der unter Verwendung einer oxidierenden Atmosphäre während der Niederschlagung des mittleren Teils hergestellte Rohling signifikant verminderte axiale Trends; d.h. 70% kleinere Trends, als die Trends für den Rohling, der unter Verwendung einer nicht oxidierenden Atmosphäre hergestellt worden war.
Zusätzlich zu diesem wichtigen Ergebnis war die Einfangeffizienz für Germaniumoxid bei dem zweiten Rohling um 8% größer als beim ersten Rohling. Außerdem hatten die aus dem zweiten Rohling hergestellten Fasern ausgezeichnete physikalische Eigenschaften.
Wie in diesem Beispiel gezeigt, führt die Verwendung einer oxidierenden Atmosphäre zu signifikanten Verbesserungen bei dem Niederschlagungsverfahren, sogar wenn die oxidierende Atmosphäre nur während eines begrenzten Teils des Niederschlagungsverfahrens verwendet wird.
Wenn axiale Trends erfindungsgemäß vermindert werden, erzeugt ein grßerer Teil eines Vorformrohlings für optische Fasern Fasern, die eine vorbestimmte Spezifikation erfüllen oder überschreiten. Z.B. konnten bei einem Multimode-Kemstabrohling zur Herstellung einer Multimode-Faser mit einem Spitzenwert für δ von ungefähr 2% vor Einführung der Erfindung etwa 65% eines 150 km langen Kernrohrrohlings zur Herstellung optischer Fasern mit einer Bandbreite von mehr als 600 MHz km verwendet werden. Durch Verwendung der vorliegenden Erfindung erhöhte sich dieser Prozentanteil auf ungefähr 90%. Für Multimode-Fasern mit einem Spitzenwert für δ von ungefähr 1% wäre ein ähnlich hoher Verwertungsprozentanteil möglich unter Verwendung der vorliegenden Erfindung: d.h. für einen 200 km langen Kemstabrohling könnte ein ähnlich hoher Prozentanteil des Rohlings zur Herstellung optischer Fasern mit einer Bandbreite von mehr als 1500 MHz km verwendet werden. Für diesen Prozentanteil wird eine typische Meßlänge von mindestens 0,5 bis 2,0 km angenommen.
Andere Herstellungsverfahren, z.B. die Plasmaabscheidung können verwendet werden, um optische Faserrohlinge mit begrenzter axialer Variation herzustellen, aber diese Verfahren liefern typischerweise Rohlinge, aus denen weniger als etwa 30 Kilometer optischer Faser gezogen werden können und diese Verfahren werden nicht verwendet, um Kernglasstäbe für die nachfolgende Überschichtung zu erzeugen. Tabelle 1 Strömungsbereiche für die ersten 16 Abschnitte der Rohlinge 1 bis 4 Tabelle 2 Strömungsbereiche für die zweiten 16 bis 18 Abschnitte der Rohlinge 1 bis 4 Tabelle 3 Strömungsbereiche für die ersten 16 Abschnitte der Rohlinge 5 bis 8 Tabelle 4 Strömungsbereiche für die zweiten 16 Abschnitte der Rohlinge 5 bis 8 Tabelle 5 Statistisch signifikante Strömungskoeffizienten für die zwei ten Hälften der Rohlinge 5 bis 8 Tabelle 6 Optimierter Algorithmus*
* F0, F1, F2 sind die Ausgangs-, mittlere bzw. Endströmung. Ptr bedeutet die Übergangsniederschlagungsdurchgangszahl, wobei die Veränderungsrate der Strömung einen Übergang macht, d.h. von Gleichung 9 zu Gleichung 10. Strömungseinheiten sind Standardliter/Minute (slpm)
** Durchläufe in einer Richtung Tabelle 7 Nicht optimierter Algorithmus*
* F0, F1, F2 sind die Ausgangs-, mittlere bzw. Endströmung. Ptr bedeutet die Übergangsniederschlagungsdurchgangszahl, wobei die Veränderungsrate der Strömung einen Übergang macht, d.h. von Gleichung 9 zu Gleichung 10. Wenn Ptr = Ptot wird nur Gleichung 9 verwendet. Strömungseinheiten sind Standardliter/Minute (slpm)
** Durchläufe in zwei Richtungen Tabelle 8 Berechnete Werte für AxDif(GeO&sub2;), Resid(GeO&sub2;) und SumSq(GeO&sub2;) für optimierte und nicht optimierte Algorithmen

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer porösen, auf Silica basierenden Vorform für eine optische Wellenleiterfaser mit einem GeO&sub2;-enthaltenden Kern und einem Mantel durch Niederschlagung aus der Dampfphase, wobei das Verfahren die nachfolgenden Schritte umfaßt:

Die Verwendung eines Brenners, um Sauerstoff mit einem Brennstoff in Gegenwart eines einen Vorläufer von GeO&sub2;- enthaltenden Reaktantenstromes umzusetzen, um einen Ruß zu bilden;

Sauerstoff, Brennstoff und der Reaktantenstrom werden dem Brenner zugeführt und Strömen aus Richtung des Brenners;

während zumindest eines Teils des Verfahrens wird Sauerstoff zum Brenner in einer Menge pro Zeiteinheit zugeführt, die größer ist als die stöchiometrisch erforderliche Menge, um den Brennstoff vollständig zu oxidieren; und

der Brenner weist zumindest einen darin ausgebildeten Brennstoff-Durchflußweg auf, durch den der Brennstoff den Brenner verläßt und wenigstens eine Auslaßstruktur auf der Innenseite des zumindest einen Brennstoff- Durchflußwegs; dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung einer Vorform für eine optische Multimoden- Wellenleiterfaser mit einem Stufenindex zumindest während der Herstellung desjenigen Teils der Vorform, der das Zentrum des Faserkerns bildet, Sauerstoff zumindest zu dem wenigstens einem Brennstoff-Durchflußweg und zu seiner Innenseite, oder im Fall von mehr als einem Brennstoff-Durchflußweg zum außersten der Brennstoff- Durchflußwege und seiner Innenseite, in einer Menge pro Zeiteneinheit zugeführt wird, die größer ist als die stöchiometrisch pro Zeiteinheit erforderliche Sauerstoffmenge, um den den Brenner verlassenden Brennstoff vollständig zu oxidieren, sodaß die während der Herstellung der porösen Glasvorform gebildete Menge an GeO, die weiterhin dazu neigt, entlang der Länge der Vorform zu wandern, verringert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend den Schritt der Zufuhr von Brennstoff zum Brenner in einer Gesamtbrennstoffströmungsrate von wenigstens 6,57 Standardlitern/Minute.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend den Schritt der Abscheidung des in der Brennerreaktion gebildeten Rußes zur Ausbildung der auf porösem Silica basierenden Vorform durch die OVD-Rußabscheidungs-Technik wobei zumindest ein Teil der porösen Glasvorform erneut erhitzt wird, wenn die folgenden Teile abgelagert werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei der Brenner eine Reihe konzentrischer, darin ausgebildeter Durchflußwege aufweist, einschließlich eines ersten Durchflußweges, der zumindest Sauerstoff, aber keinen Brennstoff führt, eines zweiten Durchflußweges, der den ersten Durchflußweg umgibt und der zumindest Sauerstoff, aber keinen Brennstoff führt, und eines dritten Durchflußweges, der den zweiten Durchflußweg umgibt und der zumindest Brennstoff und Sauerstoff führt, und wobei die Zufuhr- und Regulationsschritte nachfolgendes umfassen:

Zufuhr von Sauerstoff zu den ersten, zweiten und dritten Durchflußwegen während der Bildung zumindest des Teils der Vorform, der das Zentrum des Faserkerns bildet, in einer kombinierten Menge pro Zeiteinheit, die größer ist als die stöchiometrisch erforderliche Sauerstoffmenge pro Zeiteinheit, um den durch den dritten Durchflußweg pro Zeiteinheit geführten Brennstoff vollständig zu oxidieren.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, wobei der zumindest eine Brennstoffdurchflußweg aus der Vorderseite des Brenners in Form einer Vielzahl von Öffnungen austritt, die in Form einer oder mehrerer Kreise angeordnet sind.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, wobei inerte Gase im Reaktantenstrom nicht vorliegen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, wobei eine Mehrheit der aus der Vorform hergestellten Multimodenfaser eine Bandbreite aufweist, die größer oder gleich 800 MHz km ist, was zumindest teilweise auf die Einstellung des Brechungsindexprofils während des Verfahrens zurückzuführen ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, weiterhin umfassend eine Dehydratation der Vorform in einer chlorenthaltenden Atmosphäre.