JPH01145344A - ガラス物品の製造方法 - Google Patents
ガラス物品の製造方法Info
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- JPH01145344A JPH01145344A JP30335687A JP30335687A JPH01145344A JP H01145344 A JPH01145344 A JP H01145344A JP 30335687 A JP30335687 A JP 30335687A JP 30335687 A JP30335687 A JP 30335687A JP H01145344 A JPH01145344 A JP H01145344A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/14—Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
- C03B19/1453—Thermal after-treatment of the shaped article, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/01446—Thermal after-treatment of preforms, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
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- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
この発明は、高純度ガラス物品の製造方法に関するもの
である。
である。
〈従来の技術〉
現在、高純度ガラスを多蚤に必要とする分野に従来はガ
ラス形成用の先駆物質たとえば5ick、 。
ラス形成用の先駆物質たとえば5ick、 。
GeC1,、Foci、 等を火炎加水分解もしくは
熱酸化反応させてガラス微粒子となし、これを出発部材
の先端もしくは外周に付着堆積させて多孔質プリフォー
ムとなし、次いでこれを高温に加熱して透明ガラスプリ
フォームとする方法が採用されている。
熱酸化反応させてガラス微粒子となし、これを出発部材
の先端もしくは外周に付着堆積させて多孔質プリフォー
ムとなし、次いでこれを高温に加熱して透明ガラスプリ
フォームとする方法が採用されている。
しかしながらこの方法によると多孔質ガラスプリフォー
ムが破損し易いためにその取扱いに十分な注意を要し、
このためその透明ガラス化も1本づつ加熱処理せねばな
らず極めて非効率という欠点がある。また多孔質ガラス
が石英系ガラスである場合、高温処理のため発熱体から
の不純物の混入を防ぐ目的で通常発熱体の内側に炉心管
を配し、この炉心管内4=多孔質ガラスプリフオームを
通して透明ガラス化するということが行われているが、
炉心管の材質として高温に耐え得るものということから
石英ガラスまたはアルミナ製のものが使用されている。
ムが破損し易いためにその取扱いに十分な注意を要し、
このためその透明ガラス化も1本づつ加熱処理せねばな
らず極めて非効率という欠点がある。また多孔質ガラス
が石英系ガラスである場合、高温処理のため発熱体から
の不純物の混入を防ぐ目的で通常発熱体の内側に炉心管
を配し、この炉心管内4=多孔質ガラスプリフオームを
通して透明ガラス化するということが行われているが、
炉心管の材質として高温に耐え得るものということから
石英ガラスまたはアルミナ製のものが使用されている。
而して石英炉心管の場合、多孔質ガ炉心管そのものが変
形することとなシその寿命が問題となる。一方アルミナ
炉心管の場合石英ガラスよシも耐熱性に優れているもの
の急冷、急熱に弱くクラックが生じやすいという欠点が
ある。またさらに加熱炉発熱体としてカーボン抵抗発熱
体を使用している場合、炉内中心の温度が仮に1600
℃であるとしても炉心管を通して熱を供給するわけであ
るから発熱体自体の表面温度は1750t程度になるこ
ともまれではない。実際にこのような高温に発熱体がな
ると炉心管である石英ガラスとカーボンとの反応が生じ
炉心管表面から僅かづっ蒸発したS10.がカーボンと
反応して炭化珪素(SiC)ができたシ、カーボン発熱
体が810.から遊離する酸素と反応してCOやGo、
となり消耗してゆくなどの問題がある。
形することとなシその寿命が問題となる。一方アルミナ
炉心管の場合石英ガラスよシも耐熱性に優れているもの
の急冷、急熱に弱くクラックが生じやすいという欠点が
ある。またさらに加熱炉発熱体としてカーボン抵抗発熱
体を使用している場合、炉内中心の温度が仮に1600
℃であるとしても炉心管を通して熱を供給するわけであ
るから発熱体自体の表面温度は1750t程度になるこ
ともまれではない。実際にこのような高温に発熱体がな
ると炉心管である石英ガラスとカーボンとの反応が生じ
炉心管表面から僅かづっ蒸発したS10.がカーボンと
反応して炭化珪素(SiC)ができたシ、カーボン発熱
体が810.から遊離する酸素と反応してCOやGo、
となり消耗してゆくなどの問題がある。
この発明者等は、このようなことから特願昭62−17
9020号として多孔質ガラスプリフォームを完全透明
ガラス化することを止め、しかしながら取扱いに際して
破損することのない程度に、かつ内部(二気泡が独立し
て存在する程度に低温加熱処理することによシ、外部か
らの不純物の混入は防止された、体積は多孔質ガラスプ
リフォームの段階よりも収縮された不透明ガラスプリフ
ォームを提案した。かくして透明ガラス化:二際しては
複数本まとめて行うことができ高効率を図ることができ
、また不透明ガラスプリフォームとする温度は透明ガラ
ス化温度よシも低温ですむため炉心管の損傷を低減でき
長寿命化を図シうる。またカーボン発熱体の消耗も防止
することができるという効果をもたらしたものである。
9020号として多孔質ガラスプリフォームを完全透明
ガラス化することを止め、しかしながら取扱いに際して
破損することのない程度に、かつ内部(二気泡が独立し
て存在する程度に低温加熱処理することによシ、外部か
らの不純物の混入は防止された、体積は多孔質ガラスプ
リフォームの段階よりも収縮された不透明ガラスプリフ
ォームを提案した。かくして透明ガラス化:二際しては
複数本まとめて行うことができ高効率を図ることができ
、また不透明ガラスプリフォームとする温度は透明ガラ
ス化温度よシも低温ですむため炉心管の損傷を低減でき
長寿命化を図シうる。またカーボン発熱体の消耗も防止
することができるという効果をもたらしたものである。
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかしながらプリフォームの大型化を図るために基には
多孔質ガラスプリフォームを径大にすると不透明ガラス
体も必然的に大サイズとなるが、これを透明ガラス化し
ようとしたときに内部の気泡が消滅せず、時として逆に
は膨張して不良品を発となってしまうことが判明した。
多孔質ガラスプリフォームを径大にすると不透明ガラス
体も必然的に大サイズとなるが、これを透明ガラス化し
ようとしたときに内部の気泡が消滅せず、時として逆に
は膨張して不良品を発となってしまうことが判明した。
この気泡内に含まれるガスとしては、炉内に流すガスに
依存するが、He 、 O,、Ar 、 C1,、So
、 ・−等がある。コの発明者等はこの現象につき理論
的な解明を図つた。図面は、種々の直径の円柱状透明石
英ガラスロッドからのHaガスの温度に対する拡散時間
を測定したもので、拡散時間は円柱状ガラスの中心部に
おけるHe濃度が1/e (e : 2.718 :
自然対数)になる時間で定義しである。図から明らかな
ようにlioの拡散時間はガラスの粘度のように余シ大
きな温度依存性を持たない。例えば、純粋な石英ガラス
の粘度としては、1100tでは、10の12乗程度で
あるのに対して、1400℃では、5×10の9乗にま
で低下する。すなわち、温度差300℃で2桁半も粘度
が低下する。これに対ルてHe (ヘリウム)の拡散時
間の方は、図に示すように温度が1400℃から500
℃に低下しても精々3倍(約0.5桁増加)(二なるだ
けである。
依存するが、He 、 O,、Ar 、 C1,、So
、 ・−等がある。コの発明者等はこの現象につき理論
的な解明を図つた。図面は、種々の直径の円柱状透明石
英ガラスロッドからのHaガスの温度に対する拡散時間
を測定したもので、拡散時間は円柱状ガラスの中心部に
おけるHe濃度が1/e (e : 2.718 :
自然対数)になる時間で定義しである。図から明らかな
ようにlioの拡散時間はガラスの粘度のように余シ大
きな温度依存性を持たない。例えば、純粋な石英ガラス
の粘度としては、1100tでは、10の12乗程度で
あるのに対して、1400℃では、5×10の9乗にま
で低下する。すなわち、温度差300℃で2桁半も粘度
が低下する。これに対ルてHe (ヘリウム)の拡散時
間の方は、図に示すように温度が1400℃から500
℃に低下しても精々3倍(約0.5桁増加)(二なるだ
けである。
このことはガラス中の気泡が膨らまないような幾らか低
い温度を選択すれば、かなシ大きな母材であってもその
中の気泡の中のガスを、透明ガラス化の高温度にプリフ
ォームを晒す前にかなシ追出すことが可能であることを
示している。而してこの時季いなことには、気泡中に残
留するガスの濃度を完全にゼロ::するまでプリフォー
ムを処理する必要がないことである。すなわち、ヘリウ
ムや水素等の拡散速度が大きなガスはガラス中への溶第
度も高く、例えば、常温では、ガラス容積の2.0チ程
度の標準容積のガスがガラス内(:溶存できる。それゆ
え、本発明の気泡の消滅工程はガラス内のガスの残留量
がとの溶存可能なレベル以下になるまで行えば良い。そ
の他、図かられかることは、プリフォームからのガスの
拡散時間がプリフォームの直径の2乗(=比例し、プリ
フォーム(母材)サイズが大型化するにつれて、ガスの
拡散が非常に難しくなっていくことである。これは、本
発明の目的の一つである大型母材の高温における透明ガ
ラスが予備的なプリフォームの加熱なしに行われた場合
には、プリフォーム中心部からのガスの拡散放出が間:
二合わず拡散する前に熱膨張して母材を台無しにするこ
とを示している。
い温度を選択すれば、かなシ大きな母材であってもその
中の気泡の中のガスを、透明ガラス化の高温度にプリフ
ォームを晒す前にかなシ追出すことが可能であることを
示している。而してこの時季いなことには、気泡中に残
留するガスの濃度を完全にゼロ::するまでプリフォー
ムを処理する必要がないことである。すなわち、ヘリウ
ムや水素等の拡散速度が大きなガスはガラス中への溶第
度も高く、例えば、常温では、ガラス容積の2.0チ程
度の標準容積のガスがガラス内(:溶存できる。それゆ
え、本発明の気泡の消滅工程はガラス内のガスの残留量
がとの溶存可能なレベル以下になるまで行えば良い。そ
の他、図かられかることは、プリフォームからのガスの
拡散時間がプリフォームの直径の2乗(=比例し、プリ
フォーム(母材)サイズが大型化するにつれて、ガスの
拡散が非常に難しくなっていくことである。これは、本
発明の目的の一つである大型母材の高温における透明ガ
ラスが予備的なプリフォームの加熱なしに行われた場合
には、プリフォーム中心部からのガスの拡散放出が間:
二合わず拡散する前に熱膨張して母材を台無しにするこ
とを示している。
ところで、ガラス中に残留している独立気泡が透明ガラ
ス化中に消滅する機構は次の様に考えられている。
ス化中に消滅する機構は次の様に考えられている。
気泡の中のガスは温度の上昇に伴って膨張しようとする
。一方、気泡の堆積を縮めようとする力は、ガラスの表
面張力であシ、これは余り温度には依らないことが知ら
れている。また、膨張するにせよ収縮するにせよその必
要とする時間はガラスの粘度によって決定され、粘度が
1桁増せば、泡の変形に必要な時間も1桁増加する。気
泡中のガスの種類によってガラス中に拡散/溶解してゆ
く速度が異なるが、この拡散速度も温度依存性が高く、
温度の上昇とともに指数関数的に増加して行くことが知
られている。もし、ガスの拡散速度が速く、温度上昇に
伴うガスの膨張、すなわち、気泡内のガス圧力の高まシ
をカバーできる程度に気泡内のガスのガラス中への拡散
が進行すれば、気泡は気泡内表面のガラスの表面張力に
よって潰れて行くことになる。
。一方、気泡の堆積を縮めようとする力は、ガラスの表
面張力であシ、これは余り温度には依らないことが知ら
れている。また、膨張するにせよ収縮するにせよその必
要とする時間はガラスの粘度によって決定され、粘度が
1桁増せば、泡の変形に必要な時間も1桁増加する。気
泡中のガスの種類によってガラス中に拡散/溶解してゆ
く速度が異なるが、この拡散速度も温度依存性が高く、
温度の上昇とともに指数関数的に増加して行くことが知
られている。もし、ガスの拡散速度が速く、温度上昇に
伴うガスの膨張、すなわち、気泡内のガス圧力の高まシ
をカバーできる程度に気泡内のガスのガラス中への拡散
が進行すれば、気泡は気泡内表面のガラスの表面張力に
よって潰れて行くことになる。
しかし、不透明ガラス体のサイズが大きくガラス内のガ
スの外への拡散放出が十分な速度で行われない場合や、
次の工程=不透明プリフォームの透明ガラス化における
加熱速度が速すぎる場合には、前述の気泡が消滅する機
構に迩いて、気泡内のガスの膨張の方がよシ大きな力を
持つことになるので、気泡は潰れるどころかよ)膨らむ
ことになる。
スの外への拡散放出が十分な速度で行われない場合や、
次の工程=不透明プリフォームの透明ガラス化における
加熱速度が速すぎる場合には、前述の気泡が消滅する機
構に迩いて、気泡内のガスの膨張の方がよシ大きな力を
持つことになるので、気泡は潰れるどころかよ)膨らむ
ことになる。
〈問題点を解決するための手段〉
この発明は、以上の観点から内部(;気泡を含む不透明
ガラスプリフォームを透明ガラスプリフォームトスる前
に、このプリフォームを加熱して前記気泡内のガスの放
出を行うようにしたものである。
ガラスプリフォームを透明ガラスプリフォームトスる前
に、このプリフォームを加熱して前記気泡内のガスの放
出を行うようにしたものである。
以下この発明を実施例に基づいて説明する。
実施例
いわゆるWAD法によシ、4本の酸水素バーナを用いて
S1o!からなる多孔質ガラスプリフォームを作成した
。この時1本のバーナはプリフォームの生長端の下方か
ら、他はプリフォームの成長軸に直交する側方から火炎
がプリフォームに向うようにした。なお酸水素バーナは
いづれも同一構成のもので以下の動作条件とした。
S1o!からなる多孔質ガラスプリフォームを作成した
。この時1本のバーナはプリフォームの生長端の下方か
ら、他はプリフォームの成長軸に直交する側方から火炎
がプリフォームに向うようにした。なお酸水素バーナは
いづれも同一構成のもので以下の動作条件とした。
バーナ内ガス量 流 量
酸 素 9 SLM (標準ブック)水
素 1 0 SLMSick、
4 SLMAr
2 SLMかくして得られたSlへ多孔質ガ
ラスプリフォームのサイズは直径200 m、長さ15
00■であ。
素 1 0 SLMSick、
4 SLMAr
2 SLMかくして得られたSlへ多孔質ガ
ラスプリフォームのサイズは直径200 m、長さ15
00■であ。
つたO
この多孔質プリフォームを1340℃で作動する加熱炉
内に毎時200mの速度で挿入して全体に気泡を含む不
透明のガラスプリフォームとした。
内に毎時200mの速度で挿入して全体に気泡を含む不
透明のガラスプリフォームとした。
この加熱炉のサイズは内径250 Ill、最高温度と
これよシも50℃低い温度の範囲にある炉内の高温領域
の長さ500mである。また得られた不透明ガラスプリ
フォームのサイズは直径90層、長さ6som(有効長
)であった。次にこの不透明ガラスプリフォームを11
00′cの加熱炉に6時間放置した。この加熱炉のサイ
ズは内径120m。
これよシも50℃低い温度の範囲にある炉内の高温領域
の長さ500mである。また得られた不透明ガラスプリ
フォームのサイズは直径90層、長さ6som(有効長
)であった。次にこの不透明ガラスプリフォームを11
00′cの加熱炉に6時間放置した。この加熱炉のサイ
ズは内径120m。
長さ1300M(均熱ゾーン長)、発熱体SiGである
。また加熱炉内は約10 ’FORHの真空としたが、
Arなどの雰囲気でもよい。次いでこのプリフォームを
1950℃の温度の酸水素バーナを用いて加熱しつつこ
れを毎分50mの速度でトラバースさせたところ完全に
透明なS10.ガラスプリフォームが得られた。このプ
リフォームのサイズは直径89.8+w、長さ650m
で不透明ガラスプリフォームのサイズとほとんど差がな
かった。
。また加熱炉内は約10 ’FORHの真空としたが、
Arなどの雰囲気でもよい。次いでこのプリフォームを
1950℃の温度の酸水素バーナを用いて加熱しつつこ
れを毎分50mの速度でトラバースさせたところ完全に
透明なS10.ガラスプリフォームが得られた。このプ
リフォームのサイズは直径89.8+w、長さ650m
で不透明ガラスプリフォームのサイズとほとんど差がな
かった。
比較例
不透明ガラスプリフォームを得るまで実施例と同様とし
、これを熱処理することな(1950℃の酸水素バーナ
な用いて毎分50+wでトラバースさせつつ透明ガラス
化を図ったところ不透明ガラスプリフォームの表面から
深さ20層程度の部分のガラスは完全に透明ガラス化さ
れたが、それよシも内側に存在する気泡は消滅せずむ゛
しろ膨張し、完全に透明なガラスプリフォームを得るこ
とはできなかった。
、これを熱処理することな(1950℃の酸水素バーナ
な用いて毎分50+wでトラバースさせつつ透明ガラス
化を図ったところ不透明ガラスプリフォームの表面から
深さ20層程度の部分のガラスは完全に透明ガラス化さ
れたが、それよシも内側に存在する気泡は消滅せずむ゛
しろ膨張し、完全に透明なガラスプリフォームを得るこ
とはできなかった。
〈発明の効果〉
この発明は以上のようC二内部(二気泡を含む不透明ガ
ラスプリフォームを得、これを低温で熱処理して気泡内
のガスを放出させ、気泡内を真空とするかガスのガラス
内への溶存可能な程度のガス量とするものであるから、
次の透明ガラス化工程で完全な透明ガラスプリフォーム
となすことができ、以って高品質のものを得ることがで
きるという効果を奏する。
ラスプリフォームを得、これを低温で熱処理して気泡内
のガスを放出させ、気泡内を真空とするかガスのガラス
内への溶存可能な程度のガス量とするものであるから、
次の透明ガラス化工程で完全な透明ガラスプリフォーム
となすことができ、以って高品質のものを得ることがで
きるという効果を奏する。
図面は、ガラス内のガスの拡散時間と温度との関係を示
すグラフ。 代理人 弁理士 竹 内 守 浪漫(0C) 手続補正書(自発) 昭和63年 3月 7日 特許庁長官 小 川 邦 夫 殿 1、事件の表示 昭和62年特許願第303356号 2、発明の名称 ガラス物品の製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都江東区木場−丁目5番1号名 称 (5
18)藤倉電線株式会社 代表者 加賀谷誠− 4、代理人 〒101 居 所 東京都千代田区内神田二丁目15番13号明細
書の発明の詳細な説明の欄 1、明細書の第4頁13行目「基には」とあるのを「基
になる」と訂正する。 2、同第4頁16行目「逆には」とある記載を「遂には
」と訂正する。 3、同第4頁16行目の22字目の「を」を削除する。 4、同第4頁17行目の1字目の「発」を削除する。
すグラフ。 代理人 弁理士 竹 内 守 浪漫(0C) 手続補正書(自発) 昭和63年 3月 7日 特許庁長官 小 川 邦 夫 殿 1、事件の表示 昭和62年特許願第303356号 2、発明の名称 ガラス物品の製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都江東区木場−丁目5番1号名 称 (5
18)藤倉電線株式会社 代表者 加賀谷誠− 4、代理人 〒101 居 所 東京都千代田区内神田二丁目15番13号明細
書の発明の詳細な説明の欄 1、明細書の第4頁13行目「基には」とあるのを「基
になる」と訂正する。 2、同第4頁16行目「逆には」とある記載を「遂には
」と訂正する。 3、同第4頁16行目の22字目の「を」を削除する。 4、同第4頁17行目の1字目の「発」を削除する。
Claims (1)
- (1)ガラス形成用の先駆物質から得られるガラス微粒
子を収集して多孔質ガラスプリフォームとなし、この多
孔質ガラスプリフォームを加熱処理してその体積が収縮
された、内部に独立した気泡を含む不透明ガラスプリフ
ォームとなし、次いでこの不透明ガラスプリフォームを
加熱処理して前記気泡内のガスを放出し、しかる後高温
に加熱して透明ガラス化することを特徴とするガラス物
品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62303356A JP2561103B2 (ja) | 1987-12-02 | 1987-12-02 | ガラス物品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62303356A JP2561103B2 (ja) | 1987-12-02 | 1987-12-02 | ガラス物品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01145344A true JPH01145344A (ja) | 1989-06-07 |
| JP2561103B2 JP2561103B2 (ja) | 1996-12-04 |
Family
ID=17919993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62303356A Expired - Fee Related JP2561103B2 (ja) | 1987-12-02 | 1987-12-02 | ガラス物品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2561103B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006151747A (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光ファイバの製造方法 |
| US8789393B2 (en) | 2004-11-29 | 2014-07-29 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Optical fiber preform, method of manufacturing optical fiber preform, and method of manufacturing optical fiber |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6283325A (ja) * | 1985-10-08 | 1987-04-16 | Asahi Glass Co Ltd | 高純度石英ガラスの製造方法 |
-
1987
- 1987-12-02 JP JP62303356A patent/JP2561103B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6283325A (ja) * | 1985-10-08 | 1987-04-16 | Asahi Glass Co Ltd | 高純度石英ガラスの製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006151747A (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光ファイバの製造方法 |
| US8789393B2 (en) | 2004-11-29 | 2014-07-29 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Optical fiber preform, method of manufacturing optical fiber preform, and method of manufacturing optical fiber |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2561103B2 (ja) | 1996-12-04 |
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