JPS6259059B2 - - Google Patents
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- JPS6259059B2 JPS6259059B2 JP13866780A JP13866780A JPS6259059B2 JP S6259059 B2 JPS6259059 B2 JP S6259059B2 JP 13866780 A JP13866780 A JP 13866780A JP 13866780 A JP13866780 A JP 13866780A JP S6259059 B2 JPS6259059 B2 JP S6259059B2
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- Japan
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- glass
- base material
- glass base
- laser
- porous
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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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/16—Solid materials
- H01S3/17—Solid materials amorphous, e.g. glass
-
- 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
- C03B2201/08—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant
- C03B2201/10—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant doped with boron
-
- 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
- C03B2201/20—Doped silica-based glasses doped with non-metals other than boron or fluorine
- C03B2201/28—Doped silica-based glasses doped with non-metals other than boron or fluorine doped with phosphorus
-
- 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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- 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
- C03B2201/34—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with rare earth metals, i.e. with Sc, Y or lanthanides, e.g. for laser-amplifiers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2207/00—Glass deposition burners
- C03B2207/30—For glass precursor of non-standard type, e.g. solid SiH3F
- C03B2207/34—Liquid, e.g. mist or aerosol
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- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は不要の不純物の混入の少ない高性能の
レーザ用ガラス母材の製造方法に関する。
レーザ用ガラス母材の製造方法に関する。
レーザ用ガラスの組成として代表的なものは、
バリウム・クラウン・ガラス(SiO2:59%,
BaO:26%,K2O:15%)中にNd2O3を3%程度
添加したものであり、従来、この種のガラス母材
はSiO2,BaO,K2O,Nd2O3等の粉末を、石英・
白金・アルミナ等から成るるつぼ中に入れ、高温
(1000〜1500℃)に加熱して溶融し製造してい
た。この方法でレーザ用ガラス母材を製造する場
合、るつぼ材等からの汚染を避けるのが難しく、
ガラス母材中に遷移金属(Fe,Cr,Cuなど)や
白金、さらには水酸基等が混入して、ガラス母材
の光吸収損失の増加をきたし、大出力動作時にレ
ーザが破壊し易い等の欠点があつた。また前述の
るつぼ法で得ることのできるガラス母材の融点は
700℃程度と比較的低く、レーザ発振時の昇温に
よる母材の劣化を助長していた。
バリウム・クラウン・ガラス(SiO2:59%,
BaO:26%,K2O:15%)中にNd2O3を3%程度
添加したものであり、従来、この種のガラス母材
はSiO2,BaO,K2O,Nd2O3等の粉末を、石英・
白金・アルミナ等から成るるつぼ中に入れ、高温
(1000〜1500℃)に加熱して溶融し製造してい
た。この方法でレーザ用ガラス母材を製造する場
合、るつぼ材等からの汚染を避けるのが難しく、
ガラス母材中に遷移金属(Fe,Cr,Cuなど)や
白金、さらには水酸基等が混入して、ガラス母材
の光吸収損失の増加をきたし、大出力動作時にレ
ーザが破壊し易い等の欠点があつた。また前述の
るつぼ法で得ることのできるガラス母材の融点は
700℃程度と比較的低く、レーザ発振時の昇温に
よる母材の劣化を助長していた。
さらにるつぼ法では、ガラス母材に屈折率分布
を持たせた、いわゆる集束型ガラス母材を作るの
が難しく、このために得られるレーザガラスロツ
ドは光の閉じ込め効果が少なく、励起光電力の増
加や、レーザ発振の不安定さを増すといつた欠点
もあつた。
を持たせた、いわゆる集束型ガラス母材を作るの
が難しく、このために得られるレーザガラスロツ
ドは光の閉じ込め効果が少なく、励起光電力の増
加や、レーザ発振の不安定さを増すといつた欠点
もあつた。
本発明は前述の欠点のないレーザ用ガラス母材
の製造方法を提供しようとするものであり、近
年、石英ガラス系光フアイバ用ガラス母材の製造
方法として発展した、いわゆるスート・プロセス
に注目し、気相化学反応により、屈折率分布制御
用ドーパント(GGeO2,P2O5,B2O3等)および
レーザ作用を持つNd2O3を含む高純度の石英ガラ
ス系微粒子を堆積させて、多孔質ガラス体を形成
した後、高温に加熱し、Ndイオンを含んだ所望
の屈折率分布を有する高純度のレーザ用ガラス体
の製造を可能とするものである。以下図面によ
り、本発明を詳細に説明する。
の製造方法を提供しようとするものであり、近
年、石英ガラス系光フアイバ用ガラス母材の製造
方法として発展した、いわゆるスート・プロセス
に注目し、気相化学反応により、屈折率分布制御
用ドーパント(GGeO2,P2O5,B2O3等)および
レーザ作用を持つNd2O3を含む高純度の石英ガラ
ス系微粒子を堆積させて、多孔質ガラス体を形成
した後、高温に加熱し、Ndイオンを含んだ所望
の屈折率分布を有する高純度のレーザ用ガラス体
の製造を可能とするものである。以下図面によ
り、本発明を詳細に説明する。
本発明はガラス微粒子を焼結、堆積させて多孔
質ガラス母材を得る。このような多孔質母材は
SiO2のほか、1種以上の屈折率分布制御用ドー
パント(たとえばGeO2,P2O5,B2O3など)およ
びレーザ作用を持つNd2O3を含むものである。
質ガラス母材を得る。このような多孔質母材は
SiO2のほか、1種以上の屈折率分布制御用ドー
パント(たとえばGeO2,P2O5,B2O3など)およ
びレーザ作用を持つNd2O3を含むものである。
このような多孔質母材を製造するにあたつて、
たとえば図に示す装置を用いることができる。図
において、1は回転引上げ装置、2は出発基板、
3は保護容器、4は多孔質母材、5は排気装置、
6a,6bはガラス微粒子合成トーチ(以下トー
チという)、7a,7bは気相原料供給管、8
a,8bは火炎およびガラス微粒子流、9は液相
原料溜め、10は液相原料(Nd化合物溶液)、1
1は超音波発振器である。
たとえば図に示す装置を用いることができる。図
において、1は回転引上げ装置、2は出発基板、
3は保護容器、4は多孔質母材、5は排気装置、
6a,6bはガラス微粒子合成トーチ(以下トー
チという)、7a,7bは気相原料供給管、8
a,8bは火炎およびガラス微粒子流、9は液相
原料溜め、10は液相原料(Nd化合物溶液)、1
1は超音波発振器である。
気相原料供給管7aにより、主原料SiCl4とと
もに屈折率制御用にGeCl4,POCl3,BBr3等の1
種以上を混合した気相原料は、H2,O2,He,Ar
などとともに、トーチ7aに送り込まれる。また
液相原料溜め9に入れたNd化合物溶液10は、
超音波発振器11により霧状の加振粒子とされ、
Ar等の不活性ガスによつてトーチ7aへと輸送
される。Nd化合物溶液としては、たとえばNd
(OCH3)3やNdCl3をエタノール等の溶媒中に溶か
した溶液、またはNd(NO3)3・XH2Oを水に溶か
した溶液を用いることができる。トーチ7aの火
炎8aによつて、気相原料および霧状のNd化合
物溶液は加水分解され、酸化物ガラス微粒子とし
て出発基板2の上に堆積させる。これと同時に、
原料供給管7bにより気相原料SiCl4をトーチ6
bに送り、火炎8bにより加水分解してガラス微
粒子(SiO2)とし、出発基板2の上に堆積させ
る。
もに屈折率制御用にGeCl4,POCl3,BBr3等の1
種以上を混合した気相原料は、H2,O2,He,Ar
などとともに、トーチ7aに送り込まれる。また
液相原料溜め9に入れたNd化合物溶液10は、
超音波発振器11により霧状の加振粒子とされ、
Ar等の不活性ガスによつてトーチ7aへと輸送
される。Nd化合物溶液としては、たとえばNd
(OCH3)3やNdCl3をエタノール等の溶媒中に溶か
した溶液、またはNd(NO3)3・XH2Oを水に溶か
した溶液を用いることができる。トーチ7aの火
炎8aによつて、気相原料および霧状のNd化合
物溶液は加水分解され、酸化物ガラス微粒子とし
て出発基板2の上に堆積させる。これと同時に、
原料供給管7bにより気相原料SiCl4をトーチ6
bに送り、火炎8bにより加水分解してガラス微
粒子(SiO2)とし、出発基板2の上に堆積させ
る。
出発基板2は回転引上げ装置1によりガラス微
粒子の堆積に同期して回転しつつ引き上げられ
る。これにより半径方向に屈折率分布を有し、か
つNd2O3を含む円柱状の多孔質ガラス母材4を形
成させるのである。
粒子の堆積に同期して回転しつつ引き上げられ
る。これにより半径方向に屈折率分布を有し、か
つNd2O3を含む円柱状の多孔質ガラス母材4を形
成させるのである。
次いで前記のように形成された多孔質ガラス母
材は、電気炉中で脱水ガスにさらして母材中の残
留水分や水酸基を除去しつつ、1400〜1500℃程度
の高温に加熱し、脱泡して透明ガラス化させる。
脱水ガスとしては、たとえばHeガスとClガスの
混合物を用いることができる。
材は、電気炉中で脱水ガスにさらして母材中の残
留水分や水酸基を除去しつつ、1400〜1500℃程度
の高温に加熱し、脱泡して透明ガラス化させる。
脱水ガスとしては、たとえばHeガスとClガスの
混合物を用いることができる。
実施例
図における装置において、気相原料としてトー
チ6aにはSiCl4およびGeCl4を、トーチ6bには
SiCl4を、Nd化合物溶液としてはNdCl3を0.5重量
%含むエタノール溶液を、原料溜め9に入れ、超
音波発振器において5MHzの超音波をかけて霧状
粒子化したものを、Arガス0.3/minとともに
トーチ6aへ送り込んだところ、酸水素炎中でガ
ラス微粒子が合成され、出発基板2に太さ50mm
φ、長さ400mmの多孔質ガラス母材4が形成され
た。
チ6aにはSiCl4およびGeCl4を、トーチ6bには
SiCl4を、Nd化合物溶液としてはNdCl3を0.5重量
%含むエタノール溶液を、原料溜め9に入れ、超
音波発振器において5MHzの超音波をかけて霧状
粒子化したものを、Arガス0.3/minとともに
トーチ6aへ送り込んだところ、酸水素炎中でガ
ラス微粒子が合成され、出発基板2に太さ50mm
φ、長さ400mmの多孔質ガラス母材4が形成され
た。
次いで前記多孔質ガラス母材を電気炉中に保持
し、Cl2ガス、Heガスを1:50(体積化)の割合
で混合したガスを流しながら、1500℃まで200
℃/時間の速度で昇温した。1500℃で2時間保持
した後、透明ガラス化された母材を取り出した。
し、Cl2ガス、Heガスを1:50(体積化)の割合
で混合したガスを流しながら、1500℃まで200
℃/時間の速度で昇温した。1500℃で2時間保持
した後、透明ガラス化された母材を取り出した。
干渉顕微鏡で母材断面の屈折率分布を観察した
ところ、グレーデツド型であり、またX線マイク
ロアナライザによる測定の結果、Nd2O3は約1.5
重量%含まれていた。製造されたガラス母材は
Fe2+,Cu2+等の遷移金属の混入は極めて微量
(1PPb以下)で、かつ混入するOH基の量も
0.1ppm以下と少なかつた。また軟化温度は1300
℃程度と高かつた。
ところ、グレーデツド型であり、またX線マイク
ロアナライザによる測定の結果、Nd2O3は約1.5
重量%含まれていた。製造されたガラス母材は
Fe2+,Cu2+等の遷移金属の混入は極めて微量
(1PPb以下)で、かつ混入するOH基の量も
0.1ppm以下と少なかつた。また軟化温度は1300
℃程度と高かつた。
なおこの方法の高純度性を示すために、前記実
施例において、液相原料溜め9にNdCl3を添加し
ないエタノールを入れて、Nd2O3を含まない多孔
質ガラス母材を作製し、同様の操作で透明ガラス
化し、肉厚石英ガラス管をかぶせて光フアイバと
して線引きした。
施例において、液相原料溜め9にNdCl3を添加し
ないエタノールを入れて、Nd2O3を含まない多孔
質ガラス母材を作製し、同様の操作で透明ガラス
化し、肉厚石英ガラス管をかぶせて光フアイバと
して線引きした。
この光フアイバの光吸収は0.8〜1.6μmで
3dB/Km以下と極めて少なく、この方法の高純度
性が実証された。したがつてこの方法では、
NdCl3として99.99%程度の高純度のものを用いれ
ば、得られるレーザ用ガラス母材の純度は実用上
全く問題がない。
3dB/Km以下と極めて少なく、この方法の高純度
性が実証された。したがつてこの方法では、
NdCl3として99.99%程度の高純度のものを用いれ
ば、得られるレーザ用ガラス母材の純度は実用上
全く問題がない。
なおNd2O3の添加量を増す場合には、多孔質ガ
ラス母材中にP2O5を添加しておくことは、Nd元
素間の相互作用をおさえ、機能の低減化を防ぐた
めに有効である。
ラス母材中にP2O5を添加しておくことは、Nd元
素間の相互作用をおさえ、機能の低減化を防ぐた
めに有効である。
前記の実施例においては主成分SiO2、屈折率
制御用ドーパントGeO2,P2O5,B2O3用のガラス
形成原料としてハロゲン化物を用いたが、このほ
かにSi(OCH3)4,Ge(OC4H9)4,PO
(OC2H5)3,B(OC2H5)3等の液相アルコキシ化
合物を用い、Nd化合物溶液と同様に超音波振動
子により霧状の加振粒子化してトーチ6a,6b
に輸送することによつても、実施例と同様の多孔
質ガラス母材が得られる。
制御用ドーパントGeO2,P2O5,B2O3用のガラス
形成原料としてハロゲン化物を用いたが、このほ
かにSi(OCH3)4,Ge(OC4H9)4,PO
(OC2H5)3,B(OC2H5)3等の液相アルコキシ化
合物を用い、Nd化合物溶液と同様に超音波振動
子により霧状の加振粒子化してトーチ6a,6b
に輸送することによつても、実施例と同様の多孔
質ガラス母材が得られる。
本発明の実施例において説明した方法は、いわ
ゆる気相軸付法(VAD法)として知られた方法
であるが、このほか出発棒の側面に多孔質ガラス
体を積層してもよく、また平板上に積層して光
IC用基板にも適用できることは言うまでもな
い。
ゆる気相軸付法(VAD法)として知られた方法
であるが、このほか出発棒の側面に多孔質ガラス
体を積層してもよく、また平板上に積層して光
IC用基板にも適用できることは言うまでもな
い。
また本発明の方法は、レーザ作用を持つ他の希
土類イオンGd3+,HO3+,Yb3+,Er3+,Tm3+,
Eu3+等を含むレーザ用ガラス母材の作製に適用
できることは言うまでもない。
土類イオンGd3+,HO3+,Yb3+,Er3+,Tm3+,
Eu3+等を含むレーザ用ガラス母材の作製に適用
できることは言うまでもない。
本発明の方法で得られるレーザ用ガラス母材
は、屈折率分布を持つているから光の閉じ込め作
用があるので、通常の石英ガラス系光フアイバと
同様の手段で長尺フアイバ化することが可能であ
り、ガラスレーザ素子の応用範囲を拡げたり、光
増幅素子、ラマンレーザ素子等の機能性素子の分
野に応用しても長所が大きい。また不純物が少な
く、ガラス軟化温度も1300℃程度と高いので、大
出力動作時にも昇温による劣化が少ないという利
点がある。
は、屈折率分布を持つているから光の閉じ込め作
用があるので、通常の石英ガラス系光フアイバと
同様の手段で長尺フアイバ化することが可能であ
り、ガラスレーザ素子の応用範囲を拡げたり、光
増幅素子、ラマンレーザ素子等の機能性素子の分
野に応用しても長所が大きい。また不純物が少な
く、ガラス軟化温度も1300℃程度と高いので、大
出力動作時にも昇温による劣化が少ないという利
点がある。
図は本発明において用いる多孔質ガラス母材を
製造するための装置の一例の構成を示す図であ
る。 1……回転引上げ装置、2……出発基板、3…
…保護容器、4……多孔質ガラス母材、5……排
気装置、6a,6b……トーチ、7a,7b……
気相原料供給管、8a,8b……火炎、9……液
相原料溜め、10……液相原料(Nd化合物溶
液)、11……超音波発振器。
製造するための装置の一例の構成を示す図であ
る。 1……回転引上げ装置、2……出発基板、3…
…保護容器、4……多孔質ガラス母材、5……排
気装置、6a,6b……トーチ、7a,7b……
気相原料供給管、8a,8b……火炎、9……液
相原料溜め、10……液相原料(Nd化合物溶
液)、11……超音波発振器。
Claims (1)
- 1 気相化学反応により、屈折率分布を有する多
孔質ガラス体を形成した後、高温に加熱して透明
ガラス化するガラス体の製造方法において、ネオ
ジウム化合物を溶解した溶液を超音波振動により
加振粒子化して高温反応部に供給することによ
り、Nd2O3を含む多孔質ガラス体を形成すること
を特徴とするレーザ用ガラス母材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13866780A JPS5767046A (en) | 1980-10-06 | 1980-10-06 | Manufacture of glass base material for laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13866780A JPS5767046A (en) | 1980-10-06 | 1980-10-06 | Manufacture of glass base material for laser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5767046A JPS5767046A (en) | 1982-04-23 |
| JPS6259059B2 true JPS6259059B2 (ja) | 1987-12-09 |
Family
ID=15227304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13866780A Granted JPS5767046A (en) | 1980-10-06 | 1980-10-06 | Manufacture of glass base material for laser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5767046A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63184386A (ja) * | 1986-09-18 | 1988-07-29 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光ファイバと光ファイバ型発光体 |
| FR2675649B1 (fr) * | 1991-04-22 | 1993-07-16 | Alcatel Nv | Systeme de telecommunications a amplificateurs optiques a fibre pour la transmission de signaux a longues distances. |
| US5296012A (en) * | 1992-12-28 | 1994-03-22 | Corning Incorporated | Method of making optical waveguide preforms |
-
1980
- 1980-10-06 JP JP13866780A patent/JPS5767046A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5767046A (en) | 1982-04-23 |
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