JPS62100445A - 光フアイバ用母材の製造方法 - Google Patents

光フアイバ用母材の製造方法

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JPS62100445A
JPS62100445A JP23885985A JP23885985A JPS62100445A JP S62100445 A JPS62100445 A JP S62100445A JP 23885985 A JP23885985 A JP 23885985A JP 23885985 A JP23885985 A JP 23885985A JP S62100445 A JPS62100445 A JP S62100445A
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JP23885985A
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Yoshitaka Ito
嘉高 伊藤
Sadao Kanbe
神戸 貞夫
Masahisa Ikejiri
昌久 池尻
Teiichirou Mori
森 禎一郎
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture 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]
    • C03B37/016Manufacture 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] by a liquid phase reaction process, e.g. through a gel phase

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  • Organic Chemistry (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高寸法精度を有する光ファイバ用母材の製造方
法に関する。
〔発明の概要〕
本発明は光フアイバ用母材の製造にお^で、工程中は常
に流動状態でかつ光フアイバ用母材原料液体よりも比重
の大きな液体と、初めは流動状液体であるが、最後には
固化する液体を光フアイバ用母材原料として用い、両流
動性液体を回転可能な円筒状回転容器に入れ、その回転
体ごと回転させ、回転時に生じる遠心力0作用により比
重の大きなa体で円筒状回転容器の内壁側に管状の自由
表面を作り、その自由表面に接するよう[光フアイバ用
母材原料による管状体を作り、そのまま回転させながら
固化させることにより、円筒状回転容器内壁面の寸法精
度に左右されることなく、高寸法精度の光フアイバ用母
材を容易に得ることを可能としたもの′c!ある。
〔従来技術〕
現在光ファイバ用母材の製造方法として、VAD法、M
(、VD法、OVD法、POD法等機等様々法が用いら
れており、上記の製造方法は^ずれも四塩化ケイ素、四
塩化ゲルマニウム等の気体状原料を酸化させ微粒子とし
た後、堆積させて多孔質母材とし、これを焼結して透明
母材を得るものである。しかし、上記の方法はめずれも
原料効率が悪い、歩留りが悪く大量生産に不向きなどの
欠点を有する。
最近、上記の製法とは全く異った光ファイバ用母材O!
!!造方法としてゾル−ゲルが注目されて^る。ゾル−
ゲル法では肢体原料を用いるため原料効率が高く、原料
が安価であり、大量生産が可能である。(特願昭58−
237577)ゾル−ゲル法による光フアイバ用母材の
製造工程は以下の様である。金属アルコキシドの加水分
解溶液又はそこに種々の製法により作製したシリカ微粒
子を混合した加水分解酢液に、適当な屈折率調整用添加
剤(ドーパント)を加え、前記加水分解溶液(以下、ゾ
ル溶液)1c2禰類以上調製する。ガラス化時に屈折率
が最も低くなるように調製しfCC10ゾル溶液を回転
可能な円筒状回転容器rC入れ、回転させるから管状に
同化(以下ゲル化)させた後、該ゾル醪液よりも屈折率
が高くなるように調製したIE2GDゾル溶液を哨1の
ゾル溶液のゲル化によって生じた中空部に流し込みゲル
化させて、クラッド骨コア一体ゲルを作製する。
この一体ゲルを乾燥させた後、所定の温度で焼結すれば
、回転中心軸付近で高屈折率、周辺付近で低屈折率であ
る光フアイバ用透明ガラス母材が得られる。
このようにゾル−ゲル法を応用した光フアイバ用母材の
製造法でFi、液体原料を用いることから原料精製によ
り高純度の原料が得やすく、反応効率も甑めて高lA、
適当なドーパントを用いることにより、匝めて容易に屈
折率分布が付けられる。
大量生産に向いて^る等の優れた特徴がある。
〔発明が解決しようとする問題点及び目的〕しかし、こ
のゾル−ゲル法による光ファイバ用母材■製造方法にも
、克服すべき技術的問題点がいくつか存在する。その−
・”つけ、クラッド層あるいはコア層と々;る管状ゲル
体を・作製゛する際に回転ゲル化という物理的運flI
lち:と・5なう点にあ2)、(S− 整理420671)rゾル−ゲル法を応用した光フアイ
バ用母材の製造時においては、クラッド−コア一体ゲル
を得るために、高精度の管状ゲル体が必要となる。」つ
まり、円筒状回転容器を高精度、且つ高速度で回転する
のが難しいばかりでなく、円筒状回転容器の真直度、軸
ずれ、寸法精度、内面平滑度などの諸精度を高精度に保
たなければ、精度の悪i管状ゲル体しか得られないこと
になる。
そこで本発明はこの様な問題点を解決するもので、その
目的とするところは、藺導な回転装置で非常に高精度の
管状体を安価に歩留り良く製造できる製造方法を提供す
ることにある。
〔問題点を解決するためQ中段〕
本発明の光ファイバ用母材■製造方法は、上記製造方法
の欠点を改良するために、管状ゲル体となる原料以外に
、その原料よりも比重の大きな液体を原料と共に円筒状
回転容器に入れ、回転させながら原料を固化させ、管状
ゲル体を得ることを特敵とする。
本発明に用iられる―造装置は、第1図に示されるよう
な藺導な装置で良い1図において%fil:管状の回転
体、2ti軸受け%3はモーター、4は支持台を示す、
装置の条件としては軸受けがしっかり固定されていれば
良く、回転体O精度はあまり必要としない、このような
装置の回転体の中に流動状原料とそれよりも比重の大き
な液体を一緒に仕込み、回転体を回転させれば、回転体
の中は第2図に示すような状態となる。帆2図におiで
5は回転体、6は比重の大きな液体、7は原料をそれぞ
れ示す、このような状態にて流動状原料を固体化させれ
ば、高精度な回転体を得ることができる。
流動状原料として室温では固体であるが、加熱すれば液
体状態になる原料(熱可塑性樹脂、ガラス原料等)を用
いる場合は、加熱して液体状態とし。
回転させながら冷却すれば良い、流動状原料として熱硬
化性樹脂を用いる場合it、%回転させながら加熱すれ
ば良i。
回転体の回転数は、流動状原料に加わる回転による遠心
力が1G(Gは重力の加速度)以上になる回転数であれ
ば良−が、甑端に大きいかあるiは匝端に小さiと、品
質、歩留りが低下する。
比重の大きな液体としてハロゲン系■原子が結合した化
合物を用いる場合、飼えば、ジクロロエタン、ジブロモ
ニタン等が利用できる。また、フッ素原子が結合した化
合物としては、フロリナー) ((−CF’、cylc
lF、cちO+モンテジリンQ商品名)等が利用できる
比重O大きな液体として室温では固体であるが加熱すれ
ば液体状態となる物質(金属等)を用いる場合、加熱し
て液体状態とし、回転させれば良い、ここで用^る金属
としては、比較的隅点Q低い、錫、鉛あるいはそれらの
合金等が利用しやすvh。
なお、高精度の管状体を望む場合は回転軸は水子である
ことが望″!、し、いが、流動状原料に加わる遠心力が
重力に比べ′C十分に大きくなるような回転数で回転さ
せれば、回転軸は水子でなくでも良い。
〔作用〕
・−9− 上記の方法によれば、回転軸さえ変動しなければ、円筒
回転容器の諸精度に関係なく、原料液体よりも比重■大
きな液体により、回転容器O内壁面に高精度0自由表面
が得られる。原料はこO自由表面に接し同心円状O管状
簿&ヲとる。もちろん原料自身O内面も自由表面となる
。こOような状i!!■まま回転させながら原料のみを
固化させれば、内外面ともに鏡面で、偏肉がなく、真円
度。
真直度の良い高精度Q管状体を得ることができる。
特にクラッド・コア一体ゲルを作製する場合、クラッド
とコア■界面が鏡面になり、光損失の安置の1つである
構造損失を大幅に改善できる。
〔実施例1〕 精製した市販のエチルシリケート(部品名ニコルコート
詔、コルコー)’ K−に−) 1124.4 fに無
水エチルアル゛コー・ル(99,5% 、関東fに学に
、K。)1895−7 f’ oアンモニア水(z’ 
% e関凍化学に、K。
)65つn、 13と水389.01i’を混合し約3
時間攪拌した後、−f:の浴液を?9J所に−=−昼夜
以り静置して虫取しZll無定クシリカ微粒子・安定f
l薯、、た。
・−・01−・ その後、溶液中■無定形シリカ微粒子の濃度を0.4 
F、ろV程度に減圧濃縮するとともに急激な乾燥の防止
及びゲル体■高強度化を目的として、濃縮液中のアルコ
ール成分を水とlii換した1以上の操作により乎均粒
径が0.18μmであり且つ分散性の良いシリカ微粒子
溶液を合成した。
次に精製した市販のエチルシリケー) 599.72に
0.02 規定Q塩酸溶液415.Ofを加え、氷冷し
ながら約2時間激しく攪拌することにより無色透明且つ
均質な加水分解溶wi、ft得た。
シリカ微粒子爵液のpH値t−2規定の塩酸溶液を用い
て4.3にI4整した後、加水分解溶液と混合し均一状
態になるまで十分に攪拌した。そのlBBO22規定Q
アンモニア水溶M、を用iて混合溶液■pH直を4.7
に調整した後、このゾル溶液940mJとフロリナート
(商品名:モンテジリン。
p?tCIP、CF、CF、O)  、比重1.98)
 710 mA ’Fc内外 径50 wa 、長さ1mOステンレス製円筒状回転容
器にとり、11000rpの速度で回転させ約頒分で溶
液を固化(以下ゲル化)させたところ、外径40 wx
 、内径20 m 、長さ1mの管状ゲル体が得られた
。なお、この時の回転による遠心力は得られる管状ゲル
の内周においてffl Ckであり、溶液と70リナー
トは相互溶解しなかった。
得られた管状ゲル体(ポリプロピレン製の乾燥容器(3
00wx X 250 y X 150 wx 、開口
率が0.2チになるようKM径1uの穴が多数個開けで
ある上ぶたをしである)に入れ、60℃に保たれた恒温
乾燥機中、約16日間で乾燥させた。
次にこの乾燥ゲルを石英製管状焼結炉中で、最高110
0℃まで昇温して脱水、脱有機物、脱塩化物等り処理を
行った。さらに炭化硅素発熱体電気炉中に入れ1500
℃まで加熱し透明ガラス体を得た。こうして得られた石
英管状ガラス体の寸法は、外径20u、内径10 m1
1.長さ500+uで真円度は7μm、真直度Fi0.
2 ms 、表面粗さは0.03μmと匝めて高精度で
あった。この石英ガラス管には種々の用途が考えられる
が、その高寸法精度及び高品質性から光フアイバ用ジャ
ケット管として最適である。
C実施例2 〕 更施列工と同様にゾル溶液940mAとフロリナー)7
10mAを、やはり同様の回転円筒容器にとり、300
rpm(回転による遠心力は得られる管状、ゲルの内周
において1G)及び2000r p m (回転による
遠心力は得られる管状ゲルの内周におiて45G)で回
転させながらゲル化させたところ、いずれの場合も実施
的1と同寸法の管状ゲル体が得られた。これらの管状ゲ
ル体を実施列1と同tMO方法で乾燥、焼結したところ
、外径20 wx、内径10寵、長さ121Sの石英管
状ガラス体が得られ、その原寸法精度も実施例1と#’
! #丁同様の高精度のものであった。この様に広範囲
に及ぶ回転数(遠心力下)においても安定した高寸法精
度が得られ、本発明■有効性が確められた。
〔実施例3〕 実施例1と同様にゾル溶液940m!とフロリナー)7
10ttt、#t、ポリプロピレン製回転円筒容器(内
径50關、長さi m )にとり、1000fp常■速
度で回転ゲル化させ管状ゲル体を得た。
以後、実施例1と同様の方法で乾燥、焼結し、外径20
u、内径10 +u 、長さ500關の石英管状ガラス
体を得た。このガラス管の原寸法精度も実施例1と同様
に高精度であった。ステンレス製回転容器に比べ著しく
精度の劣るポリプロピレン製回転容D’に用iでも高寸
法精度のガラス体が得られたことから、本発明が容器■
精度に依存しなiことが確められた。
〔実施例4〕 実施例1と同様にゾル溶液940mAと水銀710mA
を、ポリプロピレン製回転円筒容器(内径50緒、長さ
1 tn )にとりs 1800t”pmの速度で回転
ゲル化させ管状ゲル体を得た。以後、実施例1と同様の
方法で乾燥、焼結し、外径20關、内径RoIIJs長
さ500mの石英管状ガラス体金得た。このガラス管の
原寸法精度も実施例1と同様に高精度であった。こV@
に、ゾル溶液と相互溶解しなi比重の大きめ液体ならば
、使用可能であることが確認された。
〔実施例5〕 −14−・ 精製した市販のエチルシリケートの加水分解溶液に市販
のシリカ微粒子(商品名:アエロジルO!−1)を均一
に分散させて!4製したシリカゾル940mAと70リ
ナ一ト710mat−実施列1と同様のステンレス製回
転円筒容器(とり%1000rp鵠の速度で回転ゲル化
させ管状ゲル体を得た。以後、実施例1と同III■方
法で乾燥、焼結し、外径200.内径10 m 、長さ
500m0石英管状ガラス#−を得な、このガラス管の
諸寸法精度もIj!施例施色1様に高精度であった。実
施例1とは異なる原料を用iたが、得られたガラス体は
光フアイバ用ジャケット管として使用できる程、高精度
、高品質なものであった。
〔実施例6〕 U)シリカ微粒子溶液opil製 精製した市販のエチルシリケート(商品名ニコルコート
28.コルコートに、lc、)1124.4Fに無水エ
チルアルコール(99,5チ、関東化学に、に、 )1
895.7 t 、アンモニア水(29チ、関東化学I
c、に、) 65 tnJと水389.Of ’i混合
し約3時間攪拌した後、その溶液を冷所に一昼夜以上装
置して生成した無定形シリカ微粒子を安定化した。その
後、溶液中の無定形シリカ微粒子の濃度to、4t/ 
m J程度に減圧濃縮するとともに急激な乾燥の防止及
びゲル体の高強度化を目的として、濃縮液中のアルコー
ル成分を水と置換した1以上O操作により乎均粒径が0
.18μmであり且つ分散性の良いシリカ微粒子溶液を
合成した。
(2)クラッド用加水分解溶液の調製精製した市販のエ
チルシリケート(商品名ニコルコート28.コルコー)
 KjC,) 599.7 fに0.02 規定の塩酸
水?!/!I液415.Ofを加え、氷冷しながら約2
時間激しく攪拌することにより無色透明且つ均質なりラ
ッド用加水分解溶液を得た。
(3)コア用加水分解溶液の調製 精製した市販Oエチルシリケート(商品名ニコルコート
28.コルコー) K、に、) 138.1 fを予め
10℃以下に氷冷しておき、そこへ同様に氷冷しておい
た0、2規定の塩酸水溶液18.0f を加え約2時間
攪拌する。#記反応が終了したのを確認した後、テトラ
エトキシゲルマニウム(99,999% 、 )リケミ
カル研究所) 13.6f t−予め9.5tの無水エ
チルアルコールと混合し且つ氷冷しておiた溶液を徐々
に添加し約40分攪拌する。そθ1%再度氷冷しておi
た20“、)2規定の塩酸水溶液33.7Fを添加し約
2時間攪拌することにより無色透明且つ均質なコア用加
水分解WIat得た。
(4)ゾル溶液のII11ml!とゲル化予め10℃以
下に氷冷しておiたシリカ微粒子溶液のpH筐を2規定
O塩酸水溶液を用いて4.3に調整した後、重最比で4
:IKなるよりにシリカ微粒子溶液に)とシリカ微粒子
溶液ψ)とに2分する。
予め10℃以下に氷冷しておhだクラッド用加水分解溶
液に前記シリカ微粒子溶液(6)を徐々に加え均一に混
合するまで十分に攪拌した。その混合溶液の溶温か上昇
しない櫟に氷冷しながら、前置0.2規定のアンモニア
水溶液を用iて溶液OpH値を4.7に且つ体積を18
72mAK調整した。
この溶液940mAとフロリナー)7107F!、メを
ステンレス製の回転円筒容器(内径50 w X長さ1
000 wag )に所定tを流し込み回転装置に装着
した。1000デpmの速度で回転円筒容器を回転させ
約90分でゲル化させ、円筒状で且つ回転軸方向に中空
部が存在するクラッドゲルを得た。
クラッド用ゾルのゲル化に先立ち、予め10℃以下に氷
冷しておいたコア用加水分解溶液に前記シリカ微粒子溶
液ψ)を徐々に加え、均一に混合するまで十分に攪拌し
た。その混合溶液を氷冷しながら0.2規定のアンモニ
ア水Haを用iて溶液DpH値を4.2に且つ体積金4
68mAに調整し、ゲル化直後■前記クラッドゲル体の
中空部に流し込み、約5分でゲル化させた。
(5)乾燥 得られたクラッド―コア一体ゲルを密閉状態でゲル山陵
約3日間、35℃に保たれた乾燥機内に置き、ゲル化後
の重合反応を促進した。そO後、クラッド・コア一体ゲ
ルをポリプロピレン製の乾燥容器(300mX 250
mX 150m)に入れ、開口率が0.4チになるよう
に直径1Msの穴を多数個開けた上ぶたをし、55℃に
保たれた恒温乾燥機に入れ約23日間で乾燥ゲルを得た
(6)焼結 次にこのドライゲルを石英製管状焼結炉に入れ昇温速度
30 ’C/ )trで30℃から200℃まで加熱し
この温度で5時間保持し、つづ^て昇温速度30℃、4
rで200℃から300℃まで加熱(、、とv)a度t
’5時間保持して脱吸着水を行なった。りづいて昇温速
度間℃/hrで300℃から1100℃まで加熱し、こ
■温度で(9)分間保持して脱炭8%脱塩化アンモニウ
ム処理、脱水縮合反応の促進処理を行なりた。
つづ−て700℃まで降温しHa 2J/771、イn
 e C1t 0.2JI/ min (D混合ガスを
流しながら30分間保持し。
そθ後H,のみを流しなから昇温速度60℃/hrで8
00℃tで加熱した。800℃でH−2!/min 、
CIlo、2J/mイn■混合ガXi流しながら1時間
保持し、そのvkH,のみ流しなから昇温速度60℃/
 h rで900℃まで加熱した。
900℃でH# 2J/rat n 、 Cl@ 0.
2Jl/1nin■混合ガスを流しながら1時間保持し
、脱OH基処理を行なつた。つづいて、He2J/m(
記に対してOx 0.4.# / m i M、の混合
ガxf流しなから昇温速度60℃/ h rで1050
℃まで加熱しこの@度でに時間保持して脱堪素処理を行
なった。つづ^てH,のみを流しなから昇温速度30℃
/ h rで1250℃まで加熱し、この温度で(9)
分保持して閉孔化処理を行なった。りづiて試料を昇温
速度60℃/ h f−で1500℃まで加熱し、この
温度で1時間保持すると無孔化し、透明な光フアイバ用
母材を得た。
光ファイバの低損失化の要因の一つにクラッド・コア界
面の整合性があげられる。つまり、低損失な光フアイバ
用母材を作製するためには、高精度なりラッド層を作製
する必要がある9本発明を利用して得られた光フアイバ
用母材を約2000℃゛で線引きし光フアイバ化した後
、 1.55μmでの光損失量を測定した所%l dB
/Kmと優れた低光損失度であった。
〔発明O効果〕
以上述べたように本発明によれば、固体化可能な流動状
原料と該流動状原料より比重の大きな液体を管状の回転
体にとり、該回転体を回転させながら流動状原料を固体
化させるため、簡単な装置で非常に高精度の管状体を安
価に製造するととができる。したがって、高精度が要求
されるプラスチック管、セラミック管、ガラス管吟の柩
なる管形状物を初め、光フアイバ用母材など構造の一部
に管形状を有する物体に広く応用することができる。
【図面の簡単な説明】
哨1図は、本爽施例において、室温におiで流動状原料
を固体化させるときく使用する回転装輩の説明図である
。 1拳・Φ管状の回転体 2・・・軸受け 3・・・モーター 4・拳・支持台 第2図は、回転体を回転させて^るときの回転体の中の
説明図である。 5・争・回転体 −と− 6・・・比重の大きな液体 7・・・原料 以   上

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)固化可能な流動状原料と該流動原料より比重の大
    きい液体材料を管状の回転体にとり、該管状回転体を回
    転させながら流動状原料を固化させることを特徴とする
    光フアイバ用母材の製造方法。
  2. (2)固化可能な流動状原料と該流動状原料より比重の
    大きい液体材料は相互溶解しないか、あるいは相互に溶
    解度が小さいことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の光フアイバ用母材の製造方法。
  3. (3)回転体の回転数は、流動状原料に加わる回転によ
    る遠心力が1G(Gは重力加速度)以上になる回転数で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光フ
    アイバ用母材の製造方法。
  4. (4)流動状原料としてゾルを用いることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の光フアイバ用母材の製造方
    法。
  5. (5)ゾルとして、金属アルコキシドおよびシリカ微粒
    子を用いることを特徴とする特許請求の範囲第4項記載
    の光フアイバ用母材の製造方法。
  6. (6)シリカ微粒子として、金属アルコキシドを塩基性
    の触媒下において加水分解重縮合反応をさせて調製した
    ものを用いることを特徴とする特許請求の範囲第5項記
    載の光フアイバ用母材の製造方法。
  7. (7)流動状原料よりも比重の大きい液体材料として、
    室温では固体であるが加熱すれば液体状態になる原料を
    用いることを特徴とする特許請求の範範第1項記載の光
    フアイバ用母材の製造方法。
  8. (8)流動状原料よりも比重の大きい液体材料として、
    熱可塑性樹脂を用いることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の光フアイバ用母材の製造方法。
  9. (9)流動状原料よりも比重の大きい液体材料として、
    熱硬化性樹脂を用いることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の光フアイバ用母材の製造方法。
  10. (10)流動状原料よりも比重の大きい液体材料として
    、ハロゲン系原子が化合している化合物を用いることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光フアイバ用母
    材の製造方法。
  11. (11)ハロゲン系原子が化合している化合物として、
    フツ素原子が化合している化合物を用いることを特徴と
    する特許請求の範囲第10項記載の光フアイバ用母材の
    製造方法。
  12. (12)ハロゲン系原子が化合している化合物として、
    臭素原子が化合している化合物を用いることを特徴とす
    る特許請求の範囲第10項記載の光フアイバ用母材の製
    造方法。
  13. (13)流動状原料よりも比重の大きい液体材料として
    、液体金属を用いることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の光フアバ用母材の製造方法。
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