JPS5930659B2 - 光フアイバの製造方法 - Google Patents
光フアイバの製造方法Info
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- JPS5930659B2 JPS5930659B2 JP8276780A JP8276780A JPS5930659B2 JP S5930659 B2 JPS5930659 B2 JP S5930659B2 JP 8276780 A JP8276780 A JP 8276780A JP 8276780 A JP8276780 A JP 8276780A JP S5930659 B2 JPS5930659 B2 JP S5930659B2
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- glass
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- 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]
- C03B37/01413—Reactant delivery systems
- C03B37/0142—Reactant deposition burners
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
- C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
- C03B2201/31—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with germanium
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- C03B2201/42—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with transition metals other than rare earth metals, e.g. Zr, Nb, Ta or Zn doped with titanium
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Description
【発明の詳細な説明】
(技術分野)
本発明は長期信頼性に優れた光ファイバの製造方法に関
する。
する。
(従来技術)
従来、一般に光ファイバは材質的に非常に脆いので、表
面傷が発生し易く、これが応力集中源となり、容易に破
断する欠点があつた。
面傷が発生し易く、これが応力集中源となり、容易に破
断する欠点があつた。
これを解決するため、光ファイバの紡糸直後にプラスチ
ック被覆を施し、ファイバの表面を保護することにより
、初期強度の大きい光ファイバを製造する方法が提案さ
れている。通常、このプラスチック被覆は、1次被覆、
バッファ層および2次被覆の3層構造から成り、1次被
覆は光ファイバの表面保護およびクラッドモードの除去
、2次被覆はケーブル化時の作業性、バッファ層は2次
被覆およびケーブル化時の伝送損失の増加防止をそれぞ
れ目的としている。応力集中源が極めて少ない光ファイ
バに1次被覆を施した場合の引張り強度は、500kg
/一程度の非常に大きな強度が得られるが、一般に光フ
ァイバのクラッドガラスは、天然水晶から製造される高
純度石英ガラス管(市販品)が使用されているので、微
少気泡や表面傷が多く存在し、従つて現状において応力
集中源が存在しない光ファイバを得るのは不可能に近い
。
ック被覆を施し、ファイバの表面を保護することにより
、初期強度の大きい光ファイバを製造する方法が提案さ
れている。通常、このプラスチック被覆は、1次被覆、
バッファ層および2次被覆の3層構造から成り、1次被
覆は光ファイバの表面保護およびクラッドモードの除去
、2次被覆はケーブル化時の作業性、バッファ層は2次
被覆およびケーブル化時の伝送損失の増加防止をそれぞ
れ目的としている。応力集中源が極めて少ない光ファイ
バに1次被覆を施した場合の引張り強度は、500kg
/一程度の非常に大きな強度が得られるが、一般に光フ
ァイバのクラッドガラスは、天然水晶から製造される高
純度石英ガラス管(市販品)が使用されているので、微
少気泡や表面傷が多く存在し、従つて現状において応力
集中源が存在しない光ファイバを得るのは不可能に近い
。
このため1次被覆された光ファイバの初期強度は、10
0kg/一から500kg/一の範囲で変動する。
0kg/一から500kg/一の範囲で変動する。
また1次被覆材料のうち、ある種のプラスチックを被覆
した石英系光ファイバでは、水中または高温度雰囲気中
に放置しておくだけで、強度低下を生じることが知られ
ている。このように初期強度の6バラツキや強度低下を
生じる光フアイバを光伝送媒体に使用する場合、長期間
の実用に耐えない危険性がある。また光フアイバの接続
時においては、プラスチツク被覆を取り除いてから接続
を行うが、1次被覆を取り除く作業が容易でない欠点が
ある。(発明の目的) 本発明はこれらの欠点を解決するため、光フアイバ表面
にクラツドガラスより屈折率が大きく、かつクラツドガ
ラスより熱膨張係数が小さいガラス層を有することを特
徴とし、その目的は光フアイバの最低強度の向上、長期
信頼性の向上、さらにケーブル化や接続における作業性
を簡易化することにある。
した石英系光ファイバでは、水中または高温度雰囲気中
に放置しておくだけで、強度低下を生じることが知られ
ている。このように初期強度の6バラツキや強度低下を
生じる光フアイバを光伝送媒体に使用する場合、長期間
の実用に耐えない危険性がある。また光フアイバの接続
時においては、プラスチツク被覆を取り除いてから接続
を行うが、1次被覆を取り除く作業が容易でない欠点が
ある。(発明の目的) 本発明はこれらの欠点を解決するため、光フアイバ表面
にクラツドガラスより屈折率が大きく、かつクラツドガ
ラスより熱膨張係数が小さいガラス層を有することを特
徴とし、その目的は光フアイバの最低強度の向上、長期
信頼性の向上、さらにケーブル化や接続における作業性
を簡易化することにある。
(発明の構成および作用)
本発明者らはこのような点に鑑み、まず石英フアイバと
コアおよびクラツドを有する石英系フアイバの強度を調
べた結果、強度はフアイバ中の応力に関係し、さらに詳
しくは、フアイバ表面における圧縮応力に依存し、強度
を増加させるには圧縮応力を大きくすればよいことを見
い出した。
コアおよびクラツドを有する石英系フアイバの強度を調
べた結果、強度はフアイバ中の応力に関係し、さらに詳
しくは、フアイバ表面における圧縮応力に依存し、強度
を増加させるには圧縮応力を大きくすればよいことを見
い出した。
しかしながら通常の石英系光フアイバでは、コアとクラ
ツドの屈折率差(熱膨張係数の差)およびクラツド層の
厚さが定められてしまうので、フアイバ表面の圧縮応力
は、ほぼ一定の応力しか得られない。本発明は、クラツ
ド層の表面にクラツドガラスより熱膨張係数が小さく、
かつクラツドガラスより屈折率が大きいSiO2−Ti
O2系ガラス層を形成して、光フアイバの表面に従来の
石英系光フアイバと比べて、より大きな圧縮応力を付与
させるものである。
ツドの屈折率差(熱膨張係数の差)およびクラツド層の
厚さが定められてしまうので、フアイバ表面の圧縮応力
は、ほぼ一定の応力しか得られない。本発明は、クラツ
ド層の表面にクラツドガラスより熱膨張係数が小さく、
かつクラツドガラスより屈折率が大きいSiO2−Ti
O2系ガラス層を形成して、光フアイバの表面に従来の
石英系光フアイバと比べて、より大きな圧縮応力を付与
させるものである。
本発明が実施された石英系光フアイバの構造の断面を第
1図に示す。
1図に示す。
第1図においては1はコア部でこのガラスはSiO2−
GeO2、2はクラツド部でこのガラスはSiO2、3
は本発明によるガラス層でSiO2一TiO2ガラスで
ある。
GeO2、2はクラツド部でこのガラスはSiO2、3
は本発明によるガラス層でSiO2一TiO2ガラスで
ある。
本発明による第3のガラス層の厚さは、製造条件によつ
て任意に変えることができるが、コア径50μmφ、ク
ラツド径125μmφの標準的な光フアイバにおいては
、3〜6μmの厚さが最適である。SiO2−TiO2
ガラス層をこれ以上厚くすると、圧縮応力がコア部にま
で伝わりその結果、光フアイバ損失特性を劣化させるこ
とになる。また厚さが3μm以下の場合には光フアイバ
の強度を増加させるのに充分な圧縮応力が付与されない
。第2図にTiO2ドープ量と膨張係数の関係を示す。
て任意に変えることができるが、コア径50μmφ、ク
ラツド径125μmφの標準的な光フアイバにおいては
、3〜6μmの厚さが最適である。SiO2−TiO2
ガラス層をこれ以上厚くすると、圧縮応力がコア部にま
で伝わりその結果、光フアイバ損失特性を劣化させるこ
とになる。また厚さが3μm以下の場合には光フアイバ
の強度を増加させるのに充分な圧縮応力が付与されない
。第2図にTiO2ドープ量と膨張係数の関係を示す。
石英ガラスの膨張係数は5.5X10−7/℃であり、
TiO2をドープするに従つて膨張係数が少さくなり、
約5m01%のドープ量で膨張係数がマイナスとなるこ
とがわかる。TiO2ドープ量が約25m01(fl)
以上においては膨張係数が急激にプラス側に転じ、石英
ガラスの膨張係数より大きくなつてしまう。従つて本発
明におけるTiO2のドープ量は5〜20m01(:F
t)の範囲が好ましい。またTiO2のドープ量と屈折
率の関係は直線的な関係にあり、ドープ量の増加に伴つ
て屈折率も増加するので、本発明では膨張係数のみでT
iO2ドープ量を決定すればよい。次に本発明における
第3のガラス層を有する光フアイバ用母材の製造方法に
ついて述べる。
TiO2をドープするに従つて膨張係数が少さくなり、
約5m01%のドープ量で膨張係数がマイナスとなるこ
とがわかる。TiO2ドープ量が約25m01(fl)
以上においては膨張係数が急激にプラス側に転じ、石英
ガラスの膨張係数より大きくなつてしまう。従つて本発
明におけるTiO2のドープ量は5〜20m01(:F
t)の範囲が好ましい。またTiO2のドープ量と屈折
率の関係は直線的な関係にあり、ドープ量の増加に伴つ
て屈折率も増加するので、本発明では膨張係数のみでT
iO2ドープ量を決定すればよい。次に本発明における
第3のガラス層を有する光フアイバ用母材の製造方法に
ついて述べる。
第3図はコア、クラツドおよび本発明による第3の層を
有する光フアイバ用母材の製造方法の概略を示した説明
図である。この方法は気相軸付け法(VAD法)と称さ
れている方法である。第3図において、21,22およ
び23は石英ガラス製バーナ、24,25および26は
合成されたガラス微粒子を含む酸水素炎、27,28お
よび29は形成された多孔質ガラス体である。気相軸付
け法とは、酸水素ガスおよびSiCl4,GeCl4、
などの蒸気ガラス原料を、コア用バーナ21およびクラ
ツド用バーナ22に導入し、火炎加水分解反応によつて
SiO2,GeO2のガラス微粒子を合成して、それら
を出発材料上に付着、堆積させて、SlO2とGeO2
からなるコア用多孔質ガラス体27およびSiO2から
なるクラツド用多孔質ガラス体28を形成し、その後、
多孔質ガラス体を加熱して、透明な光フアイバ用母材を
得る方法である。この製造方法でバーナ23を設置し、
形成されたクラツド用多孔質ガラス体28の表面にクラ
ツドよりも屈折率が大きく、さらに熱膨張係数が小さい
SlO2−TlO2の多孔質ガラス体を形成することに
より、第3の層を有する光フアイバ用母材を製造するこ
とができる。
有する光フアイバ用母材の製造方法の概略を示した説明
図である。この方法は気相軸付け法(VAD法)と称さ
れている方法である。第3図において、21,22およ
び23は石英ガラス製バーナ、24,25および26は
合成されたガラス微粒子を含む酸水素炎、27,28お
よび29は形成された多孔質ガラス体である。気相軸付
け法とは、酸水素ガスおよびSiCl4,GeCl4、
などの蒸気ガラス原料を、コア用バーナ21およびクラ
ツド用バーナ22に導入し、火炎加水分解反応によつて
SiO2,GeO2のガラス微粒子を合成して、それら
を出発材料上に付着、堆積させて、SlO2とGeO2
からなるコア用多孔質ガラス体27およびSiO2から
なるクラツド用多孔質ガラス体28を形成し、その後、
多孔質ガラス体を加熱して、透明な光フアイバ用母材を
得る方法である。この製造方法でバーナ23を設置し、
形成されたクラツド用多孔質ガラス体28の表面にクラ
ツドよりも屈折率が大きく、さらに熱膨張係数が小さい
SlO2−TlO2の多孔質ガラス体を形成することに
より、第3の層を有する光フアイバ用母材を製造するこ
とができる。
以下にその実施例を示す。実施例 1
表−1に記したガラス原料供給条件で多孔質ガラス体を
製造した。
製造した。
コア用ガラス原料にSiCl4,GeCl4を、クラツ
ド用ガラス原料にSiCl4を、第3の層用に 1S1
C14,TiC14を用い、それぞれを酸水素炎ととも
に、バーナ21.バーナ22、バーナ23に導入した。
ド用ガラス原料にSiCl4を、第3の層用に 1S1
C14,TiC14を用い、それぞれを酸水素炎ととも
に、バーナ21.バーナ22、バーナ23に導入した。
まず回転上昇する出発材の端面に、バーナ21によつて
合成されたSiO2,GeO2の各ガラス微粒子を付着
、堆積させて、約30關φ 闘のコア用多孔質ガラス体
を形成した。次にこれと連続する工程において、バーナ
22によつて合成されたSiO2のガラス微粒子を、コ
ア用多孔質ガラス体の表面に付着、堆積させた。
合成されたSiO2,GeO2の各ガラス微粒子を付着
、堆積させて、約30關φ 闘のコア用多孔質ガラス体
を形成した。次にこれと連続する工程において、バーナ
22によつて合成されたSiO2のガラス微粒子を、コ
ア用多孔質ガラス体の表面に付着、堆積させた。
その後、さらにバーナ23によつて合成されたSiO2
−TiO2のガラス微粒子をクラツド用多孔質ガラス体
の表面に付着、堆積させた。このようにして径が75m
mφ、長さ30儂である3重構造の多孔質ガラス体を得
た。次にこの多孔質ガラス体を1500℃に昇温された
電気炉中において脱泡し、透明な光フアイバ用母材を得
た。
−TiO2のガラス微粒子をクラツド用多孔質ガラス体
の表面に付着、堆積させた。このようにして径が75m
mφ、長さ30儂である3重構造の多孔質ガラス体を得
た。次にこの多孔質ガラス体を1500℃に昇温された
電気炉中において脱泡し、透明な光フアイバ用母材を得
た。
これを紡糸装置で外径を135μmに設定して紡糸し、
これと連続する工程で、シリコーン樹脂をバツフア層と
して被覆した。なお従来技術ではバツフア層を被覆する
前段で光フアイバの表面保護、すなわち応力集中源の発
生の抑制とクラツドモードの除去を目的とした1次被覆
が施されている。このようにして得られた光フアイバの
構造は、中心がコア、第2層がクラツド層、第3層が本
発明による圧縮応力層、第4層がバツフア層であり、そ
れぞれの径は、50μmφ、125μmφ、135μm
φ、335μmφであつた。
これと連続する工程で、シリコーン樹脂をバツフア層と
して被覆した。なお従来技術ではバツフア層を被覆する
前段で光フアイバの表面保護、すなわち応力集中源の発
生の抑制とクラツドモードの除去を目的とした1次被覆
が施されている。このようにして得られた光フアイバの
構造は、中心がコア、第2層がクラツド層、第3層が本
発明による圧縮応力層、第4層がバツフア層であり、そ
れぞれの径は、50μmφ、125μmφ、135μm
φ、335μmφであつた。
また圧縮応力層のTiO2ドープ量は、干渉顕微鏡で測
定した屈折率値からの換算によれば8m01%であつた
。このフアイバの破断強度を10mの長さで25本測定
した結果を第4図に示す。第4図において、特性Aは本
発明が実施されたフアイバの破断強度特性を示し、特性
Bは従来技術で製造したフアイバの特性を示す。
定した屈折率値からの換算によれば8m01%であつた
。このフアイバの破断強度を10mの長さで25本測定
した結果を第4図に示す。第4図において、特性Aは本
発明が実施されたフアイバの破断強度特性を示し、特性
Bは従来技術で製造したフアイバの特性を示す。
また表−2は第4図から得た破断強度の平均値、最大値
および最小値をまとめたものである。第4図および表−
2から明らかなように、クラツドの表面にSiO2−T
iO2ガラス層を形成したフアイバの破断強度は、最低
強度が向上され、高強度で1バラツキ”が非常に少ない
結果が得られた。
および最小値をまとめたものである。第4図および表−
2から明らかなように、クラツドの表面にSiO2−T
iO2ガラス層を形成したフアイバの破断強度は、最低
強度が向上され、高強度で1バラツキ”が非常に少ない
結果が得られた。
またこのフアイバを接続して作業性を調べた結果、バツ
フア層であるシリコーンゴムを容易に取り除くことがで
き、しかも裸フアイバの強度が増加しているので、作業
が非常に容易となり、作業時間も短縮された。
フア層であるシリコーンゴムを容易に取り除くことがで
き、しかも裸フアイバの強度が増加しているので、作業
が非常に容易となり、作業時間も短縮された。
次に気相軸付け法でコアとクラツドが一体化されたガラ
ス体を形成し、その後、本発明を用いた実施例について
述べる。
ス体を形成し、その後、本発明を用いた実施例について
述べる。
実施例 2
気相軸付け法によつて、SiO2とGeO2からなるコ
ア用多孔質ガラス体およびSiO2からなるクラツド用
多孔質ガラス体を形成した後、これを約1500℃で加
熱して、外径21mmφ、長さ15儂の透明な光フアイ
バ用母材を得た。
ア用多孔質ガラス体およびSiO2からなるクラツド用
多孔質ガラス体を形成した後、これを約1500℃で加
熱して、外径21mmφ、長さ15儂の透明な光フアイ
バ用母材を得た。
この母材の表面に、火炎加水分解反応によつて得たSi
O2一TiO2のガラス微粒子を付着、堆積させて、厚
さ0.8m7!L(7)SiO2−TiO2ガラス層を
形成した。これを実施例1で記した方法で紡糸し、得ら
れた光フアイバの強度等を調べた結果、実施例1と同様
な非常に良好な結果であつた。(発明の効果) 以上説明したように、本発明の光フアイバの製造方法に
よれば、光フアイバ用母材の表面にチタンを添加した石
英ガラス層を形成し、この母材を紡糸することにより、
光フアイバの最低強度を向上させることができ、その結
果、光フアイバの長期信頼性の向上を図ることができる
。
O2一TiO2のガラス微粒子を付着、堆積させて、厚
さ0.8m7!L(7)SiO2−TiO2ガラス層を
形成した。これを実施例1で記した方法で紡糸し、得ら
れた光フアイバの強度等を調べた結果、実施例1と同様
な非常に良好な結果であつた。(発明の効果) 以上説明したように、本発明の光フアイバの製造方法に
よれば、光フアイバ用母材の表面にチタンを添加した石
英ガラス層を形成し、この母材を紡糸することにより、
光フアイバの最低強度を向上させることができ、その結
果、光フアイバの長期信頼性の向上を図ることができる
。
また本発明によるガラスの層は従来から実施されている
1次プラスチツク被覆の役割と同じ役割を果たすので、
本発明が実施された光フアイバを紡糸する工程において
は、1次被覆が不必要であり、紡糸装置の簡略化や、紡
糸作業の単純化を図ることができる。
1次プラスチツク被覆の役割と同じ役割を果たすので、
本発明が実施された光フアイバを紡糸する工程において
は、1次被覆が不必要であり、紡糸装置の簡略化や、紡
糸作業の単純化を図ることができる。
さらに光フアイバの接続時における作業時間が短縮され
、光フアイバの取り扱いが非常に容易となる利点がある
。
、光フアイバの取り扱いが非常に容易となる利点がある
。
第1図は本発明が実施された石英系光フアイバの構造の
断面図、第2図はSiO2−TiO2ガラスの膨張係数
を示す図、第3図はコア、クラツドおよび本発明による
第3の層を有する光フアイバ母材の製造方法の概略説明
図、第4図はフアイバの破断強度を示す図である。 1・・・・・・SiO2−GeO2コアガラス、2・・
・・・・SlO2クラツドガラス、3・・・・・・Si
O2−TiO2ガラス、21,22,23・・・・・・
バーナ、24,2526・・・・・・ガラス微粒子を含
む酸水素炎、27・・・・・・コア用多孔質ガラス体、
28・・・・・・クラツド用多孔質ガラス体、29・・
・・・・本発明による多孔質ガラス体。
断面図、第2図はSiO2−TiO2ガラスの膨張係数
を示す図、第3図はコア、クラツドおよび本発明による
第3の層を有する光フアイバ母材の製造方法の概略説明
図、第4図はフアイバの破断強度を示す図である。 1・・・・・・SiO2−GeO2コアガラス、2・・
・・・・SlO2クラツドガラス、3・・・・・・Si
O2−TiO2ガラス、21,22,23・・・・・・
バーナ、24,2526・・・・・・ガラス微粒子を含
む酸水素炎、27・・・・・・コア用多孔質ガラス体、
28・・・・・・クラツド用多孔質ガラス体、29・・
・・・・本発明による多孔質ガラス体。
Claims (1)
- 1 火災加水分解反応により得られるSiO_2、Ge
O_2のガラス微粒子を出発材上に順次堆積させてSi
O_2とGeO_2からなるコア層とSiO_2からな
るクラッド層を有する多孔質ガラス体を形成する工程と
、該多孔質ガラス体を透明ガラス化する工程を含む光フ
ァイバの製造方法において、多孔質ガラス体を形成する
工程に連続する工程、もしくは透明ガラス化工程後の工
程として、クラッド層の表面にSiO_2−TiO_2
系ガラス層を形成することを特徴とする光ファイバの製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8276780A JPS5930659B2 (ja) | 1980-06-20 | 1980-06-20 | 光フアイバの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8276780A JPS5930659B2 (ja) | 1980-06-20 | 1980-06-20 | 光フアイバの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5711836A JPS5711836A (en) | 1982-01-21 |
| JPS5930659B2 true JPS5930659B2 (ja) | 1984-07-28 |
Family
ID=13783579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8276780A Expired JPS5930659B2 (ja) | 1980-06-20 | 1980-06-20 | 光フアイバの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5930659B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62178764U (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-13 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59227737A (ja) * | 1983-06-09 | 1984-12-21 | Fujikura Ltd | 光フアイバおよびその製造方法 |
| US5180411A (en) * | 1989-12-22 | 1993-01-19 | Corning Incorporated | Optical waveguide fiber with titania-silica outer cladding and method of manufacturing |
| KR100274807B1 (ko) * | 1998-06-24 | 2000-12-15 | 김효근 | 브래그격자 필터용 광섬유 및 그를 이용한 브래그 격자 필터 |
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1980
- 1980-06-20 JP JP8276780A patent/JPS5930659B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62178764U (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-13 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5711836A (en) | 1982-01-21 |
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