DE69132355T2 - Verfahren zur Herstellung eines länglichen Glaskörpers - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von polarisationserhaitenden optischen Monomodefasern, und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Herstellen einer Vorform, von welcher derartige Fasern gezogen werden können.
• In vielen Anwendungen von optischen Monomodefasern, z. B. Gyroskopen, Sensoren und Ähnlichem, ist es wichtig, daß das sich ausbreitende optische Signal die Polarisationseigenschaften des Eingangslichts in der Gegenwart von externen depolarisierenden Störungen erhält. Dies erfordert es, daß der Wellenleiter eine azimutale Asymmetrie des Brechungsindexprofils aufweist.
• Eine spannungsdoppelbrechende optische Faser mit extrem guten polarisationserhaltenden Eigenschaften ist in dem U. S. -Patent No. 4,478,489 offenbart. Die Brechungsindexasymmetrie wird durch Einführen von longitudinal ausgedehnten Bereichen von Glas mit einem von jenem des Mantels verschiedenen thermischen Ausdehnungskoeffizient (TCE) in den Mantelbereich der Fasern auf gegenüberliegenden Seiten des Kerns erhalten.
• Spannungsdoppelbrechende Monomodefasern werden seit mehreren Jahren durch eine Technik mit vielfachen Stäben in einer Röhre ("Multiple-Rod-In-Tube") gefertigt. Einer der Nachteile dieser Technik besteht in dem Auftreten von Keimen in der Faser aufgrund der vielen Oberflächen in der Vorform, von welcher die Faser gezogen wird. Ein weiterer Nachteil ist die lange Dauer der Versiegelungstechnik, die erforderlich ist, um zu verhindern, daß das Spannungsstabmaterial mit niedrigem Schmelzpunkt lateral zwischen benachbarte Mantelstäbe zu azimutalen Bereichen der Faser, die nicht Spannungsstabbereiche sind, fließt. Der Versiegelungsprozeß bringt ein Traversieren einer Flamme entlang einer Stab-in- Röhre-Anordnung zwei oder drei Mal mit sich, wobei jede Traversierung 45 bis 60 Minuten dauert. Sogar nach dem die Anordnung dem Versiegelungsprozeß unterworfen wurde, leckt Spannungsstabmaterial manchmal an aneinanderliegenden Mantelstäben vorbei.
• Das zuvor erwähnte laterale Leckproblem kann durch das in dem U. S. -Patent No. 4,561,871 offenbarte Verfahren vermieden werden. Longitudinal verlaufende Löcher werden auf gegenüberliegenden Seiten des Kerns einer Monomodefaser- Vorform gebohrt. Spannungsstäbe werden in die Löcher eingeführt, und die Vorform wird in eine Faser gezogen. Es ist jedoch sehr schwierig gewesen, zwei Löcher zu bohren, welche parallel zu dem Kern sind und nicht schief sind. Auch neigen die rauhen Oberflächen der Löcher dazu, Keime zu verursachen.
• Ein bevorzugtes Spannungsstabmaterial umfaßt SiO&sub2;, dotiert mit einer Menge von B&sub2;O&sub3;, um den TCE auf einen Wert ausreichend über jenen des Mantelglases zu erhöhen. Dieses Dotiermittel ist dahingehend vorteilhaft, das sein Brechungsindex niedriger als jener von Silicium-Mantelglas ist; B&sub2;O&sub3; enthaltende Spannungsstäbe können deswegen relativ nahe an dem Faserkern plaziert werden. Obwohl polarisationserhaltende optische Monomodefasern mit Spannungsstäben, die aus SiO&sub2;, dotiert mit weniger als 20 Gew.-% B&sub2;O&sub3;, gebildet sind, hergestellt worden sind, enthalten die Spannungsstäbe im allgemeinen zumindest 20 Gew.-% 5203, um gute polarisationserhaltende Eigenschaften sicherzustellen. Spannungsstäbe, die aus SiO&sub2;, dotiert mit so wenig wie 15 Gew.-% B&sub2;O&sub3;, gebildet sind, weisen eine sehr niedrige Viskosität bei Faser-Ziehtemperaturen auf und würden von dem Boden der Vorform laufen, wenn sie nict daran gehindert würden. Während des Ziehprozesses kann das Spannungsstabglas auch aufwärts von der Oberseite des Ziehrohlings gedrückt werden, wenn der Durchmesser des Ziehrohlings in dem Wurzelabschnitt verringert wird. Dies kann die Geometrie des Kerns und/oder der Spannungsstäbe in der gezogenen Faser ändern und kann zu nicht-gleichmäßiger Spannung auf dem Kern führen.
• Spannungsstäbe von optischer Qualität können durch einen Flammenoxidationsprozeß gebildet werden, wobei Glaspartikel (manchmal als Ruß bezeichnet) auf einem vorläufigen Aufspanndorn mit einem röhrenförmigen Knauf an einem Ende abgeschieden werden. Der Ruß wird auch über dem Endabschnitt des Knaufs abgeschieden, so daß, nachdem eine ausreichend dicke Ummantelung abgeschieden worden ist, die poröse Vorform und der Knauf von dem Aufspanndorn als eine Einheit entfernt werden können. Der Knauf trägt die poröse Vorform während der weiteren Verarbeitung. Die poröse Vorform wird in eine röhrenförmige Glasvorform konsolidiert, die von dem Konsolidierungs-Ofen entfernt und gestreckt wird, um die Öffnung zu schließen und einen länglichen Stab zu bilden. Wenn herkömmliche Techniken eingesetzt werden, um Stäbe zu bilden, die SiO&sub2;, dotiert mit zumindest 15 Gew.-% B&sub2;O&sub3;, umfassen, neigt die Überbrückungsschicht von Ruß an dem Ende des Knaufs dazu, zu brechen; die poröse Vorform löst sich deswegen von dem Knauf. Die geeignete Überbrückung der Rußvorform zu dem Knauf wird als "Heilen" bezeichnet. Überdies kann die konsolidierte Borsilikat-Glasvorform mit hoher Ausdehnung von dem Knauf abplatzen. Zusätzlich kann eine Schicht mit hoher Ausdehnung, welche sich auf der Oberfläche der Öffnung der konsolidierten Vorform bildet, dazu führen, daß die Vorform beim Kühlen bricht. Es ist deswegen eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen von Borsilikat-Stäben mit zumindest 15 Gew.-% B&sub2;O&sub3; bereitzustellen, bei welchem ein Brechen der Vorform beim Kühlen vermieden wird.
• Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Bilden eines länglichen Borsilikat-Glasartikels mit zumindest 15 Gew.-% B&sub2;O&sub3; bereit. Ein Strom von Glaspartikeln, die die geeignete Konzentration von B&sub2;O&sub3; enthalten, wird auf einen sich drehenden Aufspanndorn gerichtet, um eine poröse Glasummantelung aufzubauen. Die Abscheidebedingungen sind derart, daß das Sintern des Rußes während einer Abscheidung verhindert wird. Der Aufspanndorn wird von der Vorform entfernt, um eine röhrenförmige poröse Vorform zu bilden, die erwärmt wird, um sie in eine dichte Glasvorform mit einer axialen Öffnung zu konsolidieren. NF&sub3; wird durch die Öffnung geströmt, während die Temperatur der konsolidierten Vorform oberhalb 600ºC, aber unterhalb jener Temperatur, die eine wesentliche Verlängerung des Rohlings verursachen würde, gehalten wird. Dieser Ätzschritt entfernt eine Schicht von Material hoher Ausdehnung von der Oberfläche der Öffnung, welches dazu geführt haben würde, daß der konsolidierte Rohling bricht, wenn er von dem Konsolidierungsofen entfernt wird. Der sich ergebende Artikel wird wahlweise mit SF&sub6; geätzt, um eine glattere Oberfläche bereitzustellen. Die sich ergebende röhrenförmige, dichte Glasvorform kann gedehnt und kollabiert werden, um einen festen Glasstab zu bilden.
• Da der konsolidierte Borsilikat-Glasruß mit einem hohen B&sub2;O&sub3;- Gehalt nicht richtig auf den Knauf während einer Abscheidung heilt, und da die konsolidierten Borsilikat-Glasvorformen mit einem hohen B&sub2;O&sub3;-Gehalt von dem Knauf abplatzen können, ist es vorteilhaft, die Zusammensetzung des Glaspartikelstroms zuerst einzustellen, um auf dem Aüfspanndorn und dem Knauf eine poröse Glasummantelung zu bilden, deren innerer Bereich eine ausreichend hohe Konzentration von SiO&sub2; enthält, so daß diese Probleme vermindert werden. Die Zusammensetzung des Restes der Vorform stellt die gewünschten Ausdehnungseigenschaften bereit.
• In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
• Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer gefurchten Kernvorform;
• Fig. 2 ein schematisches Diagramm, das das Ziehen eines Stabs von einer gefurchten Kernvorform
• veranschaulicht;
• Fig. 3 das Aufbringen von Ummantelungen von Glaspartikeln auf eine Glasröhre;
• Fig. 4 eine Querschnittsansicht, die die Konsolidierung und Verschmelzung einer ersten Anordnung veranschaulicht;
• Fig. 5 eine Querschnittsansicht, die entlang der Linien 5-5 der Fig. 4 genommen ist;
• Fig. 6 eine Verbindung eines Kugelgelenk-GasleitKnaufs zu der kollabierten, sich aus dem in Fig. 4 veranschaulichten Schritt ergebenden Vorform;
• Fig. 7 eine Querschnittsansicht einer Vorform, die sich aus dem in Fig. 4 veranschaulichten Konsolidierungs/Verschmelzungsschritt ergibt;
• Fig. 8 eine Querschnittsansicht, die vergrößerte Löcher veranschaulicht, die durch den Ätzschritt, welchem die Vorform der Fig. 6 ausgesetzt wird, erzeugt werden;
• Fig. 9 eine Querschnittsansicht, die den Prozeß der Herstellung eines Ziehrohlings mit aufgenommenen Spannungsstäben veranschaulicht;
• Fig. 10 eine Querschnittsansicht einer polarisationserhaltenden Monomodefaser, die durch das vorliegende Verfahren hergestellt worden ist;
• Fig. 11-13 verschiedene Spannungsstabgeometrien;
• Fig. 14 eine Querschnittsansicht, die eine Modifikation des Prozesses der Fig. 9 veranschaulicht;
• Fig. 15 eine Querschnittsansicht, die das Aufbringen der ersten und zweiten Ummantelungen von porösem Glas auf einen Aufspanndorn veranschaulicht; und
• Fig. 16 eine fragmentarische Querschnittsansicht eines herkömmlichen Flammenhydrolysebrenners.
• Es sei darauf hingewiesen, daß die Zeichnungen veranschaulichend und symbolisch für die Erfindung sind, und daß keine Absicht besteht, eine Skala oder relative Proportionen der darin gezeigten Elemente anzuzeigen.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird zuerst eine Vorform 10 für einen Glas-Monomodekern bereitgestellt, d. h. eine Vorform, in welchem das Verhältnis des Durchmessers des Kerns 11 zu dem Durchmesser der Ummantelung 12 größer ist als jenes, welches erforderlich ist, um eine Monomodenfaser von der Vorform zu ziehen. Um eine optische Monomodenfaser von einer derartigen Kernvorform zu ziehen, wird sie herkömmlicherweise mit zusätzlichem Mantelglas ummantelt, um das gewünschte Verhältnis von Kerndurchmesser zu Manteldurchmesser bereitzustellen. Eine Vorform 10 kann durch jedwede bekannte Technik hergestellt werden, wie eine modifizierte chemische Gasfaserabscheidung (MCVD), eine axiale Gasfaserabscheidung (VAD) und eine äußere Gasfaserabscheidung (OVD). Während ein Kern 11 mit einem kreisförmigen Querschnitt dargestellt ist, könnte er einen nicht-kreisförmigen Querschnitt, wie etwa einen länglichen, aufweisen. Das Brechungsindexprofil des Kerns kann vom Stufen-Typ, abgestuft oder ähnlich sein.
• Longitudinal verlaufende Furchen 14 werden in dem Mantel auf gegenüberliegenden Seiten des Kerns 11 mittels Schleifen, Sägen oder Ähnlichem gebildet. Wenn der Durchmesser der gefurchten Kernvorform zu groß für eine nachfolgende Verarbeitung ist, wird sie in die Vorrichtung der Fig. 2, einen herkömmlichen Ziehofen, eingeführt, worin ihre Spitze durch eine Einrichtung 18 erwärmt wird. Ein Ende eines Siliciumstabs 19 wird auf das untere Ende der Vorform geschmolzen, und das andere Ende des Stabs wird durch eine motorgetriebene Zieheinrichtung 20 in Angriff genommen. Ein gefurchter Stab 21 mit einem Kern 11', einem Mantel 12' und longitudinalen Furchen 14' wird gezogen.
• Ein Ende 29 einer Mantelröhre 27 wird wie in Fig. 4 gezeigt verjüngt, und ein Glaspfropfen 30 wird auf das verjüngte Ende geschmolzen. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 werden die Enden einer Röhre 27 dann in einer Drehbank befestigt, wo sie gedreht und bezüglich einer Rußabscheideeinrichtung 25 verschoben wird. Partikel 26 von Glasruß werden auf der Röhre 27 abgeschieden, um eine Ummantelung 28 aufzubauen. Der Ruß 26 weist vorzugsweise die gleiche Zusammensetzung wie die Röhre 27 auf, wobei SiO eine bevorzugte Zusammensetzung für Spannungsstab-polarisationserhaltende optische Fasern ist.
• Wie in Fig. 4 gezeigt, wird ein Abschnitt 22 des gefurchten Stabs 21 in das Ende der Röhre 27, gegenüber dem verjüngten Ende 29, eingeführt, bis er das verjüngte Ende kontaktiert, wodurch eine Anordnung 32 gebildet wird. Ein Ende 34 der Röhre 27 wird verjüngt und dann auf einen Knauf 35 geschmolzen. Während die Anordnung 32 in die Konsolidierungs-Muffel 31 herabgesenkt wird, fließt ein Trocknungsgas aufwärts durch die Muffel (Pfeile 33). Das Trocknungsgas umfaßt herkömmlicherweise eine Mischung von Chlor und einem Inertgas wie Helium.
• Wenn die Rußummantelung 28 konsolidiert, übt sie auf die Röhre 27 radial einwärts eine Kraft aus, wodurch jene Röhre einwärts gegen den Abschnitt 22 gedrückt wird. Ein Ruß geringerer Dichte wird eine größere Kraft bereitstellen; jedoch muß die Rußummantelung ausreichend dicht sein, um eine Abplatzen zu verhindern. Wie in Fig. 7 gezeigt, umfaßt die sich ergebende konsolidierte Anordnung 38 einen Kern 11', der durch einen Mantel 39 umgeben ist. Der ursprüngliche Mantelbereich 12 und die Röhre 27 werden bei der gestrichelten Linie 40 vollständig verschmolzen. Eine poröse Glasummantelung 28 ist vollständig konsolidiert und auf die Röhre 27 geschmolzen worden, wie durch die gestrichelte Linie 41 anzeigt. Die Furchen 14' sind Öffnungen 37 geworden, die parallel zu der longitudinalen Achse der Anordnung 38 sind.
• Nach einer Konsolidierung wird das Ende der Vorform 32, die das verjüngte Ende 29 enthält, getrennt, um eine ebene Endfläche 43 (Fig. 6) zu bilden. Ein verjüngter Bereich 34 wird von einem Knauf 35 getrennt und wird auf einen gasführenden Knauf 44 geschmolzen, um eine Vorform 56 zu bilden. Ein Knauf 44 umfaßt eine Glasröhre 45 mit einer kelchförmigen Verbindung 48 an ihrem oberen Ende und einer ringförmigen Vergrößerung 49, die von der Verbindung 48 beabstandet ist. Die Trägerröhre 46 weist einen geschlitzten Knauf auf, der in deren Ende gebildet ist. Eine Seite des Endbereichs 47 der Röhre 46 wird entfernt, um das obere Ende des Knaufs 44 aufzunehmen, wobei eine Vergrößerung 49 auf der geschlitzten Basis 50 verbleibt, wenn der anliegende Abschnitt der Röhre 55 in den Schlitz 51 eingeführt wird. An dem Ende des gasführenden Röhre 53 befindet sich eine Kugelverbindung 52, die in den Hohlraum 54 der Verbindung 48 paßt.
• Eine Vorform 56 wird in die Konsolidierungs-Muffel 31 herabgesenkt, während ein Ätzgas wie NF&sub3;, SF&sub6; oder Ähnliches in die Oberseite einer Röhre 27 von einer Röhre 53 (Teil 55) und durch Öffnungen 37 fließt, wodurch die Wände der Öffnung in dem erwärmten Bereich der Anordnung geätzt werden. Ein bevorzugter Ofen ist der scannende Konsolidierungsofen, der in dem U. S. -Patent No. 4,741,748 (Lane et al.) offenbart ist. Ein derartiger Ofen kann eine scharfe Heißzone bereitstellen und seine Temperatur ist einfach einstellbar. Der Ätzprozeß kann eingesetzt werden, um nurmehr die Oberflächen der Öffnung zu glätten oder er kann die Öffnungen vergrößern. Die Größe des durch den Ätzprozeß gebildeten Lochs hängt von der Temperatur, der Ätzflußrate und einer Rate ab, bei welcher die Heizspule aufwärts entlang der Vorform scannt.
• Ein Ätzen mit NF&sub3; kann zur Bildung einer Vorform 56 führen, die im Wesentlichen runde Löcher 58 (Fig. 8) aufweist.
• Die Öffnungen 14' könnten auch durch Befestigen der Enden der konsolidierten Anordnung 38 in einer Drehbank durch Passieren von Ätzgas durch die Öffnungen und Erwärmen inkrementaler Bereiche der Anordnung durch Traversieren einer Flamme entlang deren Oberfläche vergrößert werden.
• Um eineSpannungsstab-polarisationserhaltende optische Faser von einer Vorform 56 zu bilden, werden Glasstäbe mit der erforderlichen TCE in die Löcher 58 eingeführt, und die sich ergebende Anordnung wird in einem Ziehofen befestigt, wo sie in eine Faser gezogen wird. Der TCE der Stäbe muß ausreichend verschieden von jenem des Mantels 39 sein, um eine vorbestimmte azimutale Asymmetrie des Brechungsindexprofils in der sich ergebenden Faser zu induzieren. Wenn ein Mantelglas 39 aus SiO&sub2; gebildet wird, können die Stäbe 62 beispielsweise aus SiO&sub2;, dotiert mit einem Oxid wie B&sub2;O&sub3;, Al&sub2;O&sub3; oder Ähnlichem, gebildet werden, daß das sich ergebende Glas mit einem TCE größer als jenem von SiO&sub2; versieht. Wie oben bemerkt, stellen bestimmte Spannungsstabzusammensetzungen, wie jene, die zumindest 15 Gew.-% B&sub2;O&sub3; enthalten, gute optische Eigenschaften bereit, aber weisen eine sehr niedrige Viskosität bei Faserziehtemperaturen auf. Während des Ziehprozesses kann derartiges Spannungsstabglas von der Unterseite des Ziehrohlings laufen und kann auch aufwärts von der Oberseite des Ziehrohlings gedrückt werden, wenn es nicht davon abgehalten wird.
• In einer bevorzugten Technik zum Erhalten des Spannungsstabglases mit niedriger Viskosität innerhalb der Löcher 58 während des Ziehprozesses werden beide Enden der Borsilikat-Spannungsstäbe an der Vorform befestigt. Wenn ein Spannungsstab mit hohem Borgehalt direkt an den Silicium- Mantelabschnitt der Vorform geschmolzen würde, würde er leicht brechen, wenn er gekühlt wird. Deswegen werden Glasendstäbe mit einem niedrigeren TCE als die Spannungsstäbe an den Enden der Spannungsstäbe befestigt, und die Endstäbe werden an die Vorform geschmolzen. Beispielsweise wird, wenn ein Endstab aus Silicium, dotiert mit ungefähr 7 Gew.-% B&sub2;O&sub3;, an die Siliciumvorform geschmolzen wird, die Kombination nicht brechen, wenn sie abkühlt. Jedoch kann ein Borsilikatendstab wegen der Fehlanpassung der Ausdehnung zwischen den beiden Stäben nicht direkt an das Ende eines Spannungsstabs mit einem hohen B&sub2;O&sub3;-Gehalt geschmolzen werden, wenn sich der B&sub2;O&sub3;-Gehalt der beiden Stäbe um mehr als ungefähr 10 Gew.-% unterscheidet. Um dieses Problem zu vermindern, werden Glasstäbe mit schrittweise niedrigerem TCE an dem Spannungsstab befestigt. Daher werden Bereiche 63 und 64 von mittlerem B&sub2;O&sub2;-Gehalt eingesetzt, um die Endstäbe 65 und 66 mit den Spannungsstäben 62 zu verbinden. Beispielsweise werden die Spannungsstäbe 62 auf Längen geschnitten, die benötigt werden, um eine modifizierte Vorform 61 der Fig. 9 zu bilden. An gegenüberliegende Enden jedes Stabes 62 sind sehr kurze Abschnitte 63 und 64 von Glas mit einem TCE niedriger als jenem der Stäbe 62 geschmolzen. An die Abschnitte 63 und 64 werden kurze Stäbe 65 bzw. 66 aus Glas mit einem TCE zwischen jenem der Abschnitte 63 und 64 und jenem des Mantelglases geschmolzen. Wenn die Stäbe 62 aus SiO&sub2;, dotiert mit 25 Gew.-% BiO&sub3;, an die Stäbe 65 und 66 aus SiO&sub2;, dotiert mit 7 Gew.-% B&sub2;O&sub3;, geschmolzen werden sollen, könnten die Bereiche 63 und 64 aus SiO, dotiert mit 15-17 Gew.-% B&sub2;O&sub3;, gebildet werden. Um die Bereiche 63 und 64 an dem Stab 62 zu befestigen, wird ein Stab aus Glas mit niedrigerem TCE mit dem gleichen Durchmesser wie der Stab 62 an das Ende des Stabs 62 geschmolzen und der befestigte Stab wird gekerbt und gebrochen, um einen Abschnitt 63 oder 64 einer gewünschten Länge bereitzustellen. Dieser Prozeß wird wiederholt, um Stäbe 65 und 66 zu befestigen. Während dieses Befestigungsprozesses, werden jedwede Wulste durch Erwärmen und Ziehen eliminiert, um den Durchmesser auf einen zu verringern, welcher gleich oder kleiner als jener von dem Stab 62 ist. Nachdem die Abschnitte 63, 64 und die Stäbe 65, 66 befestigt sind, werden die Stäbe 62 in die Löcher 58 eingeführt, bis die Enden der Stäbe 65 eben mit der Endfläche 43' sind. Die Abschnitte 63 und 64 können ein paar Millimeter in axialer Länge sein. Die kombinierten Längen der Stäbe 62 und 65 und der Abschnitte 63 und 64 sollten derart sein, daß die Grenzfläche zwischen dem Bereich 64 und dem Stab 62 innerhalb des Mantelglases 39 gerade unter der Endfläche 67 gelegen ist. Die Grenzfläche zwischen den Stäben 66 und den Bereichen 64 ist vorzugsweise innerhalb des Lochs 58, wie gezeigt, gelegen. Die Stäbe 66 sollten eine ausreichende Entfernung über die Endfläche 67 hinaus verlaufen, daß die Röhre 27 lokal erwärmt werden kann und sich leicht einwärts verformt und auf die Bereiche 68 der Stäbe 66 schmilzt. Zusätzlich wird eine Flamme vorzugsweise auf die Grenzfläche zwischen den Stäben 65 und der Endfläche 43' gerichtet, um ein vorzeitiges Durchsacken der Spannungsstäbe über die Endfläche 43' hinaus in dem Ziehofen zu verhindern.
• Die sich ergebende Anordnung wird dann getrocknet, indem sie in einen Ofen plaziert wird. Das Trocknen kann durch Befestigen eines Schlauchs an den Enden der Anordnung und Durchströmen eines trockenen Gases wie Luft, Sauerstoff, Stickstoff oder Ähnliches durch ihn erleichtert werden.
• Der sich ergebende Ziehrohling wird in einen Ziehofen eingeführt, und eine Vakuumbefestigung wird mit dem Knauf 74 verbunden. Das Ende des Rohlings wird dann versiegelt; dies kann durch ein Erwärmen des Endes des Rohlings und Abtropfen eines Klumpens davon erreicht werden. Ein Vakuum wird dann an die Röhre 34 angelegt. Die Stäbe werden auf das Mantelglas vor dem Ziehbetrieb geschmolzen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß der Ziehrohling schnell durch die Heißzone eines auf Ziehtemperatur erwärmten Ofens heruntergezogen wird, und er dann schnell zurück durch die Heißzone gebracht wird. Der Rohling kann visuell überprüft werden, und die Prozedur kann wiederholt werden, wenn eine Überprüfung eine unvollständige Verschmelzung der Stäbe auf den Rohling aufdeckt. In einem alternativen Verfahren wird der Ziehrohling langsamer durch eine Heißzone herabgesenkt, die einige Hundert Grad unterhalb der Ziehtemperatur ist. Beispielsweise könnte ein Ziehrohling mit hohem Silicium-Gehalt durch eine 1750ºC Ofen-Heißzone bei einer Rate von 5 cm/min eingeführt werden.
• Während des Verschmelzungsbetriebs schmelzen die Stäbe 65 und zumindest ein Abschnitt der Stäbe 66 auf das Mantelglas 39; wodurch das Entrinnen von Glas niedriger Viskosität von der Vorform während des Hochtemperatur-Ziehprozesses verhindert wird. Wenn es notwendig ist, wird die Ofentemperatur auf die Ziehtemperatur erhöht, und eine optische Faser 77 der Fig. 10 wird gezogen. Die Ziehtemperatur ist typischerweise ungefähr 2050-2150ºC für Ziehrohlinge mit hohem Silicium-Gehalt. Die Faser 77 umfaßt einen Kern 78, einen Mantel 79 und einen Spannungsstab 80 an gegenüberliegenden Enden des Kerns 78.
• Die kombinierten Dicken der Röhre 27 und der Rußummantelung 28 sind ausreichend, daß, wenn sie mit der Dicke der Vorform- Mantelschicht 12 kombiniert werden, die sich ergebende optische Faser die gewünschten Monomode-Eigenschaften aufzeigt. Die Dicke der Mantelschicht 12 ist ausreichend, um die Öffnungen 14' in richtiger Entfernung von dem Kern 11 zu plazieren. Diese Entfernung hängt von der Zusammensetzung und der Querschnittsfläche der Spannungsstäbe ab.
• Anstelle des Einsatzes einer Rußummantelung 28, um die notwendige Kraft auszuüben, eine vollständige Verschmelzung der Röhre 27 auf die Vorform 10 zu verursachen, könnte ein Vakuum niedriger Stufe an die Röhre 27 angelegt werden, während die Anordnung der Kernvorform 10 und der Röhre 27 allmählich in einen Ofen mit einer schmalen Heißzone eingeführt wird. Eine Vakuumbefestigung würde an einem Ende der Anordnung angebracht, und die Furchen könnten an dem gegenüberliegenden Ende versiegelt werden. Alternativ könnten die Enden der Röhre 27 in einer Kammer versiegelt werden, welche Druck auf die Außenwände der Röhre anbringt. Wenn die Röhre 27 erwärmt wird, kollabiert sie der Druck auf die Vorform 10.
• Das zuvor beschriebene Verfahren, wobei die Öffnungen 37 vergrößert und abgerundet werden, ist dahingehend vorteilhaft, daß es die Verwendung von runden Spannungsstäben 62 erlaubt. Prozesse wie der äußere Gasphasen-Oxidationsprozeß, der zu einer Bildung von sehr reinen Glasstäben führt, bilden einfach runde Stäbe. Ein Ändern der Form der runden Stäbe auf Formen wie ein Quadrat, U-geformte, V-geformte oder Ähnliches, erhöht die Kosten der Stäbe und kann zu Oberflächendefekten führen, welche Keime in der sich ergebenden Faser verursachen können. Jedoch können Fasern mit nicht-kreisförmigen Spannungsstäben durch das vorliegende Verfahren gebildet werden.
• Vorformen mit nicht-kreisförmigen Löchern sind in den Fig. 11, 12 und 13 gezeigt, worin Elemente ähnlich zu jenen der Fig. 8 durch gestrichene Bezugszeichen dargestellt sind. Die Löcher 82 werden durch Schleifen U-förmiger Furchen in eine Kernvorform gebildet, indem die Vorform in eine Röhre eingeführt wird, und die Anordnung dann erwärmt wird, um die Röhre zu kollabieren und sie auf die Vorform zu schrumpfen. Die Löcher 83 und 84 werden ähnlich gebildet, außer daß die Kernvorform anfänglich mit V-geformten bzw. quadratischen Furchen versehen ist. Wenn gewünscht, können die Löcher einem sanften Ätzen ausgesetzt werden, um deren Wände zu glätten. Um Fasern von den Vorformen der Fig. 11, 12 und zu bilden, können Stäbe mit der gleichen Querschnittsgestalt wie die Löcher in die Löcher eingeführt werden, und die sich ergebenden Anordnungen können gezogen werden. Alternativ können kreisförmige Stäbe aus Glas mit einem Schmelzpunkt, der viel niedriger als jener des Mantels 39' ist, eingesetzt werden. Wenn die Faser gezogen wird, schmelzen die Enden der Stäbe, welche in der Heißzone sind und füllen die Löcher. Diese Technik ist nachteilig dahingehend, daß eine sehr langsame Ziehrate erforderlich ist.
• Andere Techniken als jene in Verbindung mit der Fig. 9 diskutierten können verwendet werden, um das Glas mit hohem TCE und niedrigem Schmelzpunkt in den Löchern zu halten. In der Ausführungsform der Fig. 14 sind Elemente ähnlich zu jenen der Fig. 9 durch gestrichene Bezugszeichen dargestellt. Kurze Stäbe aus einer Mantelglaszusammensetzung werden in das longitudinale Zentrum der in Fig. 8 gezeigten Vorform eingeführt. Eine Flamme wird auf die Vorform an dem Zentrum der Stäbe gerichtet, und die beiden Enden werden in entgegengesetzte Richtungen gezogen, um die Vorform zu dehnen und in zwei modifizierte Vorformen 61' zu trennen, von denen eine Figur '14 gezeigt ist. Ein verjüngtes Ende 69 enthält Pfropfen 70. Wenn eine Röhre 27 an der Vorform befestigt wird, wird sie getrennt, um eine Endfläche 67' zu bilden, welche über das gesamte Ende der Vorform verläuft. Stäbe 62' aus Spannungsglaszusammensetzung werden in die Löcher 58' eingeführt, bis sie die Pfropfen 70 erreichen. Stäbe 66', die vorzugsweise aus Mantelglas gebildet werden, werden dann eingeführt. Die Endflächen der Stäbe 66' sind bei oder nahe der Endfläche 67'. An zumindest einem Punkt 71 entlang der Grenzfläche zwischen jedem Stab 66' wird dann eine Endfläche 67' geschmolzen, um eine longitudinale Bewegung der Stäbe 66' zu verhindern. Eine verjüngte Endröhre (siehe Röhre 27, 34 der Fig. 6) und ein EvakuierungsKnauf (siehe Knauf 44) können dann an der Endfläche 67' befestigt werden, und die sich ergebende Anordnung kann getrocknet und in eine Faser gezogen werden, wie oben beschrieben.
• In noch einer weiteren Ausführungsform wird das Ende der Vorform 56 (Fig. 8) verjüngt, in dem es in einen Ziehofen herabgehängt wird, bis das untere Ende durchsackt und abgetrennt wird. Das Ende des sich ergebenden verjüngten Abschnitts wird abgebrochen, um ein Ende mit einem kleinen Durchmesser zu bilden, in welchem die Löcher 58 nicht ganz geschlossen sind. Der verjüngte Bereich 34 der Röhre 27 wird getrennt, um die Einführung von Spannungsstäben zu erlauben. Das Ende der Röhre 27 wird danach einwärts verjüngt, so daß ein Knauf daran geschmolzen werden kann. Ein Schlauch kann mit dem verjüngten Ende verbunden werden, so daß Trockengas in die Enden der Löcher 58 mit kleinem Durchmesser entlang des Raumes zwischen den Löchern und den Spannungsstäben eingeströmt werden kann, um die Anordnung zu trocknen. Ein Brenner kann dann auf das verjüngte Ende gerichtet werden, um die Enden der Löcher mit den schmalen Durchmessern zu schließen.
• Eine Vorrichtung des in Fig. 15 gezeigten Typs kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eingesetzt werden, um Spannungsstäbe zu bilden, wobei eine spezielle Rußablagerung und Konsolidierungsschritte erforderlich sind, um Stäbe zu bilden, die SiO&sub2;, dotiert mit 15 Gew.-% B&sub2;O&sub3; oder mehr, umfassen. Das Ende mit großem Durchmesser eines verjüngten Aufspanndorns wird in eine Glasröhre 88 eingeführt und die Enden des Aufspanndorns werden in einer Drehbank befestigt, wo er gedreht und translatiert wird. Eine Borsilikatglas- Zusammensetzung, die zumindest ungefähr 15 Gew.-% WCs enthält, sintert während der Ablagerung leicht. Deswegen müssen eine Brenner-Traversierrate, eine Brenner-zu-Aufspanndorn- Entfernung und Flammengasflüsse derart sein, daß relativ kühle Ablagerungsbedingungen bereitgestellt werden, die ein Sintern des durch den Brenner deponierten Rußes verhindern. Wenn eine herkömmliche Traversiergeschwindigkeit (1,6 cm/sec) in beiden Richtung verwendet wird, werden Riffel erzeugt. Der Brenner sollte den Aufspanndorn bei einer herkömmlichen Rate in einer Richtung traversieren, und seine Rücklaufgeschwindigkeit sollte viel größer sein. Geeignete Reaktanzdämpfe werden dem Brenner bei ausreichenden Raten zugeführt, um Ruß mit den gewünschten Konzentrationen von SiO&sub2; und BiO&sub3; zu erzeugen. Wie oben beschrieben, ist es vorteilhaft, anfänglich Ruß zu erzeugen, der mit weniger B&sub2;O&sub3; dotiert ist, als mit der Konzentration, die für die Spannungsstäbe erforderlich ist. Nach dem eine ausreichend dicke, abgestufte Expansionsschicht abgeschieden worden ist, kann B&sub2;O&sub3; bei einer im wesentlichen konstanten Rate durch den Rest des Ablaufs hindurch fließen. Die äußere Schicht mit hohem B&sub2;O&sub3;-Gehalt wird nahe dem Kern gelegen sein, wo sie die größte Wirkung auf eine Doppelbrechung haben wird.
• Nach dem die Vorform von der Drehbank entfernt ist, wird der Aufspanndorn entfernt, und ein GasdurchführungsKnauf wird auf das Ende der Röhre 88 flammgeschweißt. Die Vorform wird dann getrocknet und konsolidiert. Ein geeigneter Ofen ist der oben erwähnte scannende, in dem U. S. -Patent No. 4,741,748 offenbarte Konsolidierungsofen. Ein Trocknungsgas, das Helium und Chlor umfaßt, fließt durch den Knauf und in die Vorform- Öffnung, und ein Inert-Muffelgas fließt aufwärts durch die Muffel. Die Vorform wird in eine Position in der Muffel herabgesenkt, wo sie durch eine sich bewegende Heißzone konsolidiert wird.
• Eine dünne Schicht aus Material mit sehr hoher Ausdehnung entwickelt sich auf der Oberfläche der Vorformöffnung während der Konsolidierung. Wenn es zugelassen würde, daß sie bleibt, würde die konsolidierte Vorform brechen, wenn sie aus dem Konsolidierungsofen entfernt wird. Diese Schicht mit hoher Ausdehnung kann schnell mittels eines durch die Öffnung strömenden NF&sub3; entfernt werden, während die Vorform in der Ofenmuffel bleibt, die noch heiß von dem Konsolidierungsprozeß ist. Die Vorform wird eine ausreichende Entfernung angehoben, um den HalteKnauf von dem erwärmten Bereich der Muffel zu bewegen, wodurch verhindert wird, daß der Knauf durch den Ätzprozeß beschädigt wird. Weil es extrem reaktiv ist, ätzt NF den gesamten Abschnitt der konsolidierten Vorform.
• Das NF&sub3;-Ätzen läßt eine relative unpolierte Oberfläche zurück. Daher wird, nach dem die Öffnung vergrößert ist und das schädliche Material mit hoher Ausdehnung entfernt worden ist, die Oberfläche der Öffnung einem Ätzgas ausgesetzt, das SF&sub6; enthält, um eine sehr glatte Oberfläche bereitzustellen. Um das SF&sub3;-Ätzen durchzuführen, wird die konsolidierte Vorform an die ursprüngliche Konsolidierungsposition des Ofens herabgesenkt, und eine Gasmischung, die SF&sub3; umfaßt, wird durch die Öffnung eingeströmt. Während dieses SV-Ätzens scannt eine Heißzone von relativ niedriger Temperatur (ungefähr 1040ºC ist als adäquat gefunden worden) die Vorform. Die Heißzonen- Temperatur ist ausreichend niedrig, daß nur eine kleine Menge von SF&sub6; fraktioniert; dieses Gas entfernt deswegen sehr wenig Material von der Oberfläche der Öffnung. Das SF&sub6;-Ätzen ist nicht kritisch; eine konsolidierte Vorform, welche jenem Ätzen nicht ausgesetzt worden ist, kann aus dem Konsolidierungsofen entfernt werden, ohne zu zerbrechen.
• Die konsolidierte Vorform wird in die Ziehvorrichtung der Fig. 2 eingeführt, wo eine Vakuum-Verbindung an ihrem oberen Ende befestigt wird, und die untere Spitze wird erwärmt. Das untere Ende der Vorform wird mit einer Rate abwärts gezogen, die ausreichend ist, um einen länglichen festen Stab mit einem Durchmesser zu bilden, der gerade groß genug ist, um in die Löcher 58 zu passen.
• Beispiele 1 und 2, die unten bekannt gemacht werden, veranschaulichen die Weise, in welcher das Verfahren der vorliegenden Erfindung bei der Herstellung von polarisationserhaltenden, optischen Monomodefasern eingesetzt werden kann. Optische Faserkern-Vorformen für beide Beispiele wurden durch ein Verfahren ähnlich jenem in dem U. S. -Patent No. 4,486,212 offenbarten gebildet, das hierin unter Bezugnahme eingeschlossen wird.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 15 wurde das Ende mit großem Durchmesser eines Aluminiutnaufspanndorns 87 in eine Glasröhre 88 mit Vorsprüngen 89 eingeführt. Der Außendurchmesser des Aufspanndorns verjüngte von 5,5 mm auf 6,5 mm über seine Länge von 107 cm. Die Enden des Aufspanndorns 87 waren in einer Drehbank befestigt, wo er gedreht und translatiert wurde. Die Mündung eines Brenners 25, gezeigt in größerem Detail in Fig. 16, wurde 13,7 cm von dem Aufspanndorn 87 entfernt positioniert. Eine Öffnung 94, die zentral in der Brennermündung 95 gelegen ist, ist durch konzentrische Ringe von Öffnungen 96, 97 und 98 umgeben. Reaktanzkomponenten treten aus der Öffnung 94 aus, wo sie durch eine Flamme erwärmt werden, die durch Brenngas und Sauerstoff erzeugt wird, die aus den Öffnungen 97 ausströmen. Die Reaktanzkomponenten oxidieren in der Flamme, um einen Glaspartikelstrom 26 zu bilden, der auf den Aufspanndorn 87 gerichtet wird. Eine "innere Abschirmung" von Sauerstoff strömt aus den Öffnungen 96 aus, um die Reaktion der Reaktanzkomponenten an der Brennermündung zu verhindern. Ein "äußerer Abschirm-" -Strom von Sauerstoff strömt aus den Öffnungen 98 aus. Diese Brennerauslegung ist irgendwie ähnlich zu jener in dem U. S. -Patent No. 3,698,936 offenbarten, das H. J. Moltzan erteilt ist, wobei sich das Moltzan-Patent dahingehend unterscheidet, daß es einen ringförmigen Schlitz zum Bereitstellen des inneren Gasstroms lehrt und darin, daß es keine äußeren Abschirm-Öffnungen hat. Sämtliche Öffnungen des Brenners 26 werden durch Verzweigungen in einer Weise, ähnlich zu jener in dem Moltzan-Patent gelehrten, versorgt. Die Achsen der Öffnungen 96, 97 und 98 sind leicht gewinkelt oder fokkusiert, so daß Gase, die daraus ausströmen auf die Reaktanzmischungen, die aus der Öffnung 94 ausströmen, gerichtet werden. Eine Abschirmung 99, die eine kurze Entfernung von der Mündung 95 beabstandet ist, schützt den Rußstrom vor Umgebungsluftströmen und verbessert eine laminare Strömung.
• Hilfsbrenner 90 richteten Flammen auf die Enden der porösen Glasvorform während der Abscheidung. Die Verwendung von Hilfsbrennern wird in dem U. S-Patent No. 4,810,276 gelehrt.
• Das System zum Liefern der Gas-Dampf-Mischung zu dem Brenner war ähnlich zu jenem in dem U. S. -Patent No. 4,314,837 offenbarten. Flüssiges SiCl&sub4; wurde bei 79ºC in einem ersten Behälter gehalten, und flüssiges GeCl&sub4; wurde bei 100ºC in einem zweiten Behälter gehalten, wobei daher Dampf bei ungefähr 20 psi erzeugt wurde. Während der Abscheidung der Ummantelungen 91 und 92 wurden Dämpfe von den ersten und zweiten Behältern dosiert und wurden mit Sauerstoff vorgemischt, bevor sie der Brenneröffnung 94 zugeführt wurden. Der Brenner traversierte einen 49 cm-Abschnitt des Aufspanndorns in 25 Sekunden.
• Ein auf dem Brenner gehaltener Acetylenschweißbrenner wurde zuerst eingesetzt, um Kohlepartikel auf dem Aufspanndorn während eines Brennerdurchlaufs abzuscheiden, um die Entfernung der porösen Vorform zu erleichern. Eine poröse Kern-Vorform 93 wurde dann durch Traversieren des Brenners 25 entlang des Aufspanndorns 87 für 400 Minuten gebildet. Jede Ummantelung wurde durch Traversieren des Aufspanndorns viele Male hinsichtlich des Brenners 25 gebildet, um einen Aufbau von vielen Schichten von Ruß herbeizuführen. Der Brenner führte zusätzliche Durchläufe in der Nähe der Vorsprünge 89 durch, um die Bindung zwischen der Röhre und der Vorform zu stärken. Ein Kernbereich 92 wurde durch Abscheiden von Ruß für 160 Minuten gebildet. Während dieser Zeit strömte SiO&sub2; bei einer Rate von 4 slpm zu dem Brenner 25 und GeO&sub2; strömte bei einer Rate von 0,47 slpm. Eine Ummantelung 91 wurde durch ein Strömen von nur SiCl&sub4; zu dem Brenner bei einer Rate von 4 slpm für die nächsten 240 Minuten gebildet.
• Die Vorform wurde von der Drehbank entfernt und der Aufspanndorn wurde durch die Röhre 88 entfernt, wodurch eine longitudinale Öffnung in der porösen Vorform zurückgelassen wurde. Vorsprünge 89 führten dazu, daß die Röhre 88 an der Vorform haftete; jene Röhre verblieb an einem Ende der Vorform, um eine Halterung für eine nachfolgende Verarbeitung bereitzustellen. Die Vorform wurde dann in Übereinstimmung mit den Lehren des U. S. -Patents No. 4,125,388 getrocknet und konsolidiert. Ein gasführender Knauf wurde an das Ende der Röhre 88 flammengeschweißt. Ein kurzer Abschnitt der Kapillar- Röhre wurde in die Unterseite der porösen Vorform-Öffnung eingeführt. Ein Trocknungsgas, das aus 5 Volumen-Prozent Chlor und 95 Volumen-Prozent Helium besteht, wurde durch den Knauf und die Röhre 88 und in die Vorform-Öffnung eingeströmt. Ein Helium-Spülgas strömte aufwärts durch die Konsolidierungs- Ofenmuffel. Die Vorform wurde allmählich in eine Konsolidierungs-Ofenmuffel herabgesenkt, wodurch eine konsolidierte Vorform mit einem Durchmesser von 52 mm und einem Kern-Mantel-Verhältnis von 0,4 gebildet wurde.
• Die konsolidierte Vorform wurde in die Ziehvorrichtung der Fig. 2 eingeführt, wo ihre Spitze auf 1900ºC erwärmt wurde, während eine Vakuum-Verbindung an ihrem oberen Ende befestigt wurde. Nachdem das Ende der Vorform 36 gedehnt wurde, so daß seine Öffnung entweder sehr schmal oder vollständig geschlossen war, wurde die Öffnung evakuiert. Sobald das untere Ende der Vorform mit einer Rate von ungefähr 15 cm/min abwärts gezogen wurde und sein Durchmesser abnahm, kollabierte die evakuierte Öffnung. Der Durchmesser des sich ergebenden Stabs betrug 12 mm.
• Eine Vielzahl von 90 cm -Abschnitten wurde von dem Stab getrennt, und einer der Abschnitte wurde in einer Drehbank gehalten, wo er als ein Aufspanndorn für die Abscheidung von zusätzlichem Silicium-Mantelruß fungierte. Dieser äußere Mantel wurde durch strömenden SiClq-Dampf zu dem Brenner bei einer Rate von 2 slpm für 300 Minuten gebildet. Dieser Ummantelungsprozeß dauerte an, bis eine Ummantelung von SiO&sub2;- Ruß mit einem Außendurchmesser von 70 mm abgeschieden war, um eine zusammengesetzte Vorform zu bilden. Die zusammengesetzte Vorform wurde bei 1450ºC konsolidiert, während eine Mischung von 98,75 Volumen-Prozent Helium und 1,42 Volumen-Prozent Chlor aufwärts durch die Muffel strömte. Die sich ergebende konsolidierte Kern-Vorform wies einen Durchmesser von 38 mm auf.
• Die sich ergebende Monomode-Kern-Vorform 10 ist in Fig. 1 gezeigt. Ein Schleifrad wurde eingesetzt, um 1,3 cm breite mal 6 mm tiefe longitudinal verlaufende Furchen 14 in dem Mantel 12 auf gegenüberliegenden Seiten des Kerns 11 zu bilden. Die gefurchte Kern-Vorform wurde in die Vorrichtung der Fig. 2 eingeführt, wo ihre Spitze auf 1900ºC erwärmt wurde. Der gefurchte Stab 21 mit einem Außendurchmesser von 19,2 mm wurde aus der Vorform 10 gezogen. Der Stab 21 wurde in 30 cm - Abschnitte 22 getrennt, die mit HF für 20 Minuten gereinigt und in delonisiertem Wasser gespült wurden.
• Ein Ende eines 100 cm langen Stücks einer Silicium-Mantelröhre 27 mit einem Innendurchmesser von 20 mm und einem Außendurchmesser von 25 mm wurde an einem Ende 29 (wie in Fig. 4 gezeigt) verjüngt, und ein Silicium-Pfropfen 30 wurde auf das verjüngte Ende geschmolzen. Die Enden der sich ergebenden Struktur wurden auf einer Drehbank befestigt, wo sie bezüglich des Flammenhydrolysebrenners 25 (Fig. 3) gedreht und translatiert wurde. Partikel 26 von SiO&sub2;-Ruß, die in der Brennerflamme mitgerissen wurden, wurden auf die Röhre 27 abgeschieden, um eine 1000 Gramm -Ummantelung 28 mit einer Länge mit 70 cm und einem Außendurchmesser von 70 mm aufzubauen. Die gefurchte Kern-Vorform 22 wurde das in das gegenüberliegende Ende der Röhre 27 eingeführt, bis es das verjüngte Ende kontaktierte. Ungefähr 40 cm der Röhre 27 verliefen außerhalb des gefurchten Kern-Abschnitts 22. Ein Ende 34 der Röhre 27 wurde verjüngt und wurde dann auf den Knauf 35 geschmolzen. Während die Anordnung 32 bei 1 Upm gedreht wurde, wurde sie in die Konsolidierungs-Ofenmuffel 31 bei einer Rate 5 mm pro Minute·herabgesenkt. Während der Konsolidierung wurde die Anordnung 32 einer Temperatur von 1460ºC ausgesetzt, und eine Gasmischung, die 400 cc Chlor und 20 lpm Helium umfaßte, strömte aufwärts durch die Muffel.
• Die Ruß-Ummantelung 28 konsolidierte; die Röhre 27 wurde einwärts gegen den Abschnitt 22 gedrückt, und die Kontaktoberflächen wurden verschmolzen. Eine Planar-Endfläche 43 (Fig. 6) wurde durch Trennen eines Endes von der sich ergebenden konsolidierten Vorform gebildet. Ein verjüngter Bereich 34 (Fig. 4) wurde von dem Knauf 35 getrennt und wurde auf einen gasführenden Knauf 44 der Fig. 6 geschmolzen.
• Die konsolidierte Anordnung 38 wurde in die Konsolidierungs- Ofenmuffel 31 bei einer Rate von 5 mm/min herabgesenkt, während NF&sub3; in die Oberseite der Röhre 27 von der Röhre 53 mit einer Rate von 1 slpm strömte. Jener Bereich der Anordnung 38, welcher in der Ofen-Heißzone gelegen war, wurde auf ungefähr 1200ºC erwärmt. Dieser Ätzschritt führte zu einer Vorform 56 mit Löchern von 12 mm Durchmesser. Dieser Typ einer Vorform wurde in den Beispielen 1 und 2 eingesetzt.
• Eine Vorrichtung ähnlich zu jener in Verbindung mit der Fig. 15 beschriebenen wurde gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eingesetzt, um die Spannungsstäbe herzustellen. Ein verjüngter Aluminium-Aufspanndorn wurde in eine Glasröhre 88 wie oben beschrieben eingeführt, und die Enden des Aufspanndorns wurden in einer Drehbank befestigt. Die Mündung des Brenners 25 wurde 24 cm von dem Aufspanndorn entfernt positioniert. Die Flußraten von CHq und Sauerstoff von den Brenneröffnungen 97 betrugen 7 slpm bzw. 1,6 slpm, verglichen mit herkömmlichen Flußraten von ungefähr 10 slpm bzw. 6 slpm. Sauerstoff strömte von den inneren und äußeren Abschirmöffnungen bei 1,6 slpm bzw. 1, 2 slpm. Der Brenner traversierte den Aufspanndorn mit einer Rate von 1,6 cm/sec in einer Richtung; seine Rückkehrgeschwindigkeit betrug 20 cm/sec. Wenn die normale Traversiergeschwindigkeit (1,6 cm/sec) in beiden Richtungen verwendet wurde, wurden Riffel erzeugt. Borsilikatglas-Zusammensetzungen, die um die 25 Gew.- % B&sub2;O&sub3; enthalten, sintern während einer Ablagerung leicht. Die Brenner-Traversierrate, die Brenner-zu-Aufspanndorn-Entfernung und die Flammengasflüsse, die oben spezifiziert sind, stellen relativ kühle Ablagerungsbedingungen bereit, die ein Sintern verhindern. Prozeßmerkmale wie das anfängliche Abscheiden einer Sperrschicht aus Kohlenstoffpartikeln und die Verwendung von Hilfsbrennern sind oben beschrieben. Dämpfe von einem 79ºC -Behälter von flüssigem SiCl&sub4; strömten zu dem Brenner mit einer Rate 2 slpm während des gesamten 345-Minuten-Ablaufs. Das B&sub2;O&sub3; strömte zuerst mit einer Rate von 0,6 slpm zu dem Brenner und sein Strömung wurde linear auf 1, 1 slpm während einer 65- Minuten-Periode hochgefahren, nach der seine Strömungsrate über die restlichen 280 Minuten des Ablaufs konstant blieb.
• Die Vorform wurde von der Drehbank entfernt, und der Aufspanndorn wurde durch die Röhre 88 entfernt, wodurch eine longitudinale Öffnung in der porösen Vorform zurückgelassen wurde. Ein gasführender Knauf wurde auf das Ende der Röhre 88 flammengeschweißt. Die Vorform wurde dann in eine Position in der Muffel des scannenden Konsolidierungs-Ofens herabgesenkt. Ein Trocknungsgas, das aus 1 slpm Helium 100 sccm Chlor bestand strömte durch den Knauf und in die Vorformöffnung. Ein Muffel-Gas, das aus 20 slpm Helium bestand, strömte aufwärts durch die Konsolidierungs-Ofenmuffel. Eine Heißzone von ungefähr 1020ºC scannte aufwärts entlang der Vorform mit einer Rate von 6 cm/min., wodurch eine konsolidierte Vorform mit einem Durchmesser von 34 mm gebildet wurde.
• Nach dem Konsolidierungs-Zyklus wurde die konsolidierte Vorform ungefähr 30 cm angehoben und 1 slpm NF&sub3; strömte durch die Öffnung für 4 Minuten, um eine dünne Schicht von Material von der Oberfläche der Öffnung zu entfernen. Die konsolidierte Vorform wurde dann auf die ursprüngliche Konsolidierungsposition des Ofens herabgesenkt, und eine Gasmischung, die 75 sccm SF&sub6; und 120 sccm O&sub2; umfaßte, strömte durch die Öffnung. Während dieses SF&sub6;-Ätzens scannte die Heißzone von ungefähr 1040ºC die Vorform bei 10 mm/min.
• Die konsolidierte, geätzte Vorform wurde von dem Konsolidierungs-Ofen entfernt und in die Ziehvorrichtung der Fig. 2 eingeführt, wo eine Vakuumverbindung an ihrem oberen Ende befestigt wurde, und ihre Spitze wurde auf ungefähr 1350ºC erwärmt. Die evakuierte Öffnung schloß sich, sobald die Vorform gedehnt wurde. Das untere Ende der Vorform wurde abwärts bei einer Rate, ausreichend um einen länglichen Stab zu bilden, gezogen. Stäbe mit Durchmessern, die gerade groß genug sind, um in 12 mm -Löcher (für Beispiel 1) und 7,8 mm - Löcher (für Beispiel 2) zu passen, wurden gebildet.
Beispiel 1
• Zwei 16 cm lange Spannungsstäbe 62 wurden von dem länglichen Stab getrennt. Jeder Stab wurde mit einem abgestuften TCE- Verlauf wie folgt versehen. Stäbe A und B wurden aus SiO&sub2;, dotiert mit 15 Gew.-% B&sub2;O&sub3; bzw. 7 Gew.-% B&sub2;O&sub3;, gebildet. Die Stäbe A und B wiesen die gleichen Durchmesser wie die Spannungsstäbe auf. Der Stab A wurde auf das Ende des Stabs 62 geschmolzen und der befestigte Stab wurde gekerbt und gebrochen, um einen Abschnitt 63 bereitzustellen, welcher 4 mm lang war. Dieser Prozeß wurde an dem anderen Ende des Stabs 62 wiederholt, um einen ähnlichen Abschnitt 64 zu bilden. Der Stab B wurde auf den Abschnitt 63 geschmolzen, und er wurde getrennt, um einen Stab 65 mit einer Länge von 3 cm zu bilden. Der Prozeß wurde wiederholt, um ein 6 cm langes Stück von dem Stab B an dem Abschnitt 64 zu befestigen.
• Die Stäbe 62 wurden in die Löcher 58 eingeführt, bis die Enden der Stäbe 65 bündig mit der Endfläche 43' waren. Eine Flamme wurde auf die gegenüberliegenden Seiten der Röhre 27 gerichtet, was dazu führte, daß sie sich einwärts verformte und auf die Bereiche 68 der Stäbe 66 schmolz. Die sich ergebende Anordnung wurde getrocknet, indem sie in einen 240º C -Ofen für ungefähr 13 Minuten plaziert wurde.
• Der sich ergebenden Ziehrohling wurde in einen Ziehofen eingeführt, und eine Vakuum-Befestigung wurde mit seinem Knauf verbunden. Der Ziehrohling wurde abwärts bei einer Rate 30 cm/min durch die 2050º -Heißzone bewegt, um einen festen Rohling zu bilden, in welchem die Spannungsstäbe auf die Wände der Löcher 58 geschmolzen wurden. Der Ziehrohling wurde dann schnell durch die Heißzone zu der Oberseite der Muffel gebracht. Dieser Einführungsschritt wurde wiederholt, um die Bildung eines festen Rohlings sicherzustellen, welcher im Wesentlichen frei von Lücken war.
• Während die Ofentemperatur bei 2050ºC blieb, wurde eine polarisationserhaltende optische Monomodefaser gezogen. Die sich ergebende Faser wies einen Kern-Durchmesser von 5,8 um und einen Außendurchmesser von 80 um auf. Der Spannungsstabdurchmesser betrug 22 um, und die Entfernung zwischen jedem Spannungsstab und dem Kern 68 betrug 2,9 um. Die Dämpfung der Faser betrug 0,8 dB/km bei 1550 nm. Der Überlagerungsabschnitt betrug 2,5 mm und der h-Parameter war gleich oder weniger als 1 · 10&supmin;&sup5;.
Beispiel 2
• Eine Vorform 56 wurde in die Ziehvorrichtung der Fig. 2 eingeführt, wo sie auf ungefähr das Doppelte ihrer ursprünglichen Länge gedehnt wurde, wodurch die Löcher 58 im Durchmesser auf ungefähr 7,8 mm verringert wurden und der Vorform-Durchmesser wurde auf ungefähr 25 mm verringert. Die Röhre an dem Ende der Vorform (siehe Röhre 27 der Fig. 6) wurde entfernt, wodurch sie zwei planare Endflächen aufwies.
• Ein 6 cm langer Silicium-Stab wurde in das longitudinale Zentrum jedes Lochs eingeführt. Eine Flamme wurde auf die Vorform bei dem Zentrum der Stäbe gerichtet und die beiden Enden wurden in entgegengesetzte Richtungen gezogen, um die Vorform zu dehnen und in zwei modifizierte Vorformen 61' (siehe Fig. 14) zu trennen. Zwei 14 cm lange Spannungsglas- Stäbe wurden in die Löcher 58' eingeführt und die Stäbe 66' wurden dann eingeführt. Die Endflächen der Stäbe 66' waren bündig mit der Endfläche 67'. Eine Flamme wurde auf die Grenzfläche zwischen jedem Stab 66' und der Endfläche 67' gerichtet, um den Stab auf die Endfläche zu heften und zu verhindern, daß er sich longitudinal bewegt. Eine verjüngte Endröhre und ein EvakuierKnauf wurden an der Endfläche 67' befestigt, und die sich ergebende Anordnung wurde getrocknet, indem sie in einen 250ºC -Ofen für ungefähr 13 Minuten plaziert wurde.
• Der sich ergebende Ziehrohling wurde in einen Ziehofen eingeführt, und eine Vakuum-Befestigung wurde mit seinem Knauf verbunden. Der Ziehrohling wurde mit einer Rate von 5 cm/min durch die 1750ºC -Heißzone abwärts bewegt, um einen festen Rohling zu bilden, in welchem die Spannungsstäbe auf die Wände der Löcher 58 geschmolzen waren. Der Ziehrohling wurde dann schnell durch die Heißzone zu der Oberseite der Muffel zurückgebracht. Dieser Einführungsschritt wurde wiederholt, um die Bildung eines festen Rohlings sicherzustellen, welcher im Wesentlichen frei von Lücken war.
• Die Ofentemperatur wurde auf 2150ºC erhöht und eine polarisationserhaltende optische Monomodefaser mit einem Außendurchmesser von 80 um wurde gezogen. Diese Faser zeigte ähnliche Dämpfungs- und Polarisations-Eigenschaften auf wie jene der durch das Beispiel 1 hergestellten Faser.

Claims (7)

1. Verfahren zum Bilden eines länglichen Glasattikels mit den Schritten:

Drehen eines Aufspanndorns (87) und Richten eines Stroms von Glaspartikeln (26) auf den sich drehenden Aufspanndorn, welcher SiO&sub2; dotiert mit zumindest 15 Gewichtsprozent B&sub2;O&sub3; aufweist, während der Aufspanndorn bezüglich des Stroms hin und her bewegt wird, um eine poröse Glasummantelung aufzubauen,

Entfernen des Aufspanndorns von der porösen Glasummantelung zum Bilden einer röhrenförmigen porösen Vorform (93);

Erwärmen der porösen Vorform zum Konsolidieren derselben zu einer dichten Glasvorform mit einer axialen Öffnung; und

Strömenlassen von NF&sub3; durch die Öffnung unter gleichzeitigem Halten der Temperatur der konsolidierten Vorform oberhalb von 600ºC, aber unterhalb der Temperatur, welche die wesentliche Verlängerung des Rohlings verursachen würde.

2. Verfahren in Übereinstimmung mit Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte des Erwärmens und Strömenlassens sequenziell in einem Konsolidierungsofen durchgeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Erwärmens das Setzen der porösen Vor form in eine Ofenmittel (31), des Erwärmens eines Bereichs der Muffel an einem Ende der porösen Vorform (93) zum Erzeugen einer Heißzone und des Scannens der Heißzone entlang der Muffel aufweist, um dadurch schrittweise die poröse Vorform zu konsolidieren, wobei die Muffel hinreichend Wärme nach der Konsolidierung der porösen Vorform zurückbehält, um das NF&sub3; in der Apertur während des Schrittes des Strömenlassens zu fraktionieren.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt des Streckens der dichten Glasvorform und des Kollabierens der Öffnung.

5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt des Erwärmens der dichten Glasvorform und des Strömenlassens von SF&sub6; durch die Öffnung.

6. Verfahren zum Bilden eines länglichen Glasartikels mit den Schritten:

Bereitstellen eines röhrenförmigen Glasknaufs (88) mit einem Aufspanndorn (87), welcher von einem Ende davon vorsteht,

Drehen der Kombination des Aufspanndorns und der Röhre,

Richten eines Stroms von Glaspartikeln (26) auf den sich drehenden Aufspanndorn und ein Endabschnitt der Röhre, welcher SiO&sub2; dotiert mit zumindest 15 Gewichtsprozent S&sub2;O&sub3; aufweist unter gleichzeitigem Hin- und Herbewegen des Aufspanndorns und der Röhre bezüglich des Stroms zum Aufbauen einer porösen Glasummantelung,

Entfernen des Aufspanndorns (87) von der porösen Glasum mantelung und der Rohre zum Bilden einer Anordnung des Knaufs (88) und einer röhrenförmigen porösen Vorform (93), Erwärmen der porösen Vorform zum Konsolidieren derselben in eine dichte Glasvorform mit einer axialen Öffnung und zum Verschmelzen der dichten Glasvorform mit dem Knauf,

Strömenlassen von NF&sub3; durch die Öffnung unter Halten der Temperatur der konsolidierten Vorform oberhalb von 600ºC aber unterhalb der Temperatur, welche eine substantielle Verlängerung des Rohlings verursachen würde.

7. Verfahren in Übereinstimmung mit Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schritt des Richtens eines Stroms der mit zumindest 15 Gewichtsprozent B&sub2;O&sub3; dotierten Partikel das Verfahren weiterhin folgenden Schritt aufweist: Richten eines Stroms von Glaspartikeln mit SiO&sub2; dotiert mit weniger als 15 Gewichtsprozent B&sub2;O&sub3; auf den Aufspanndorn und Abscheiden einer hinreichenden Dicke von Glaspartikeln, so dass die konsolidierte dichte Glasvorform eine abgestufte thermische Expansionsschicht aufweist, welche das Auftreten von Rissen an dem Knauf verhindert, wenn die konsolidierte dichte Glasvorform abkühlt.