DE2615534A1 - Fuer die nachrichtenuebertragung geeignete lichtleitfaser aus mehrkomponentenglas mit angepasstem ausdehnungskoeffizienten zwischen kern- und mantelglas - Google Patents
Fuer die nachrichtenuebertragung geeignete lichtleitfaser aus mehrkomponentenglas mit angepasstem ausdehnungskoeffizienten zwischen kern- und mantelglasInfo
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Description
Dr. Joachim Rasper
62 Wiesbaden ^ 2615534
JENAer GLASWERK SCHOTT & GEN.
Hafctenbergstr. 1O
6500 Mainz
P 482
Für die Nachrichtenübertragung geeignete Lichtleitfaser
aus Mehrkomponentenglas mit angepaßtem Ausdehnungskoeffizienten zwischen Kern- und Mantelglas
Die Erfindung betrifft eine Lichtleitfaser mit Gradientenprofil
des Brechungsindex, die einen dreiteiligen Aufbau besitzt: Ein äußerer Mantel besteht aus einem silicatischen Mehrkomponentenglas;
ein innerer Mantel und der Kern der Faser sind
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Die Lichtleitung,innerhalb der Faser erfolgt zum allergrößten
Teil im Kern, der durch geeigneten Aufbau ein Gradientenprofil des Brechungsindex besitzt. Der innere,
SiOp-freie Mantel trägt nur geringfügig zur Lichtleitung bei;
der äußere silicatische Mantel hat keinen Anteil an der Lichtleitung.
Die Herstellung von für die Nachrichtenübertragung geeigneten
Lichtleitfasern mit Gradientenprofil des Brechungsindex wird von zwei Verfahren beherrscht, die sich zwar wesentlich unterscheiden,
jedoch beide im ersten Stadium des Verfahrens das seit langem bekannte Verfahren der Erzeugung eines Oxidniederschlages
aus der Gasphase (CVD-Prozeß der Halbleitertechnik) nutzen (US-PS 2 326 059).
Entsprechend den ersten Patentanmeldungen (DT-OS 2 122 895 und
DT-OS 2 300 061) auf dem Gebiet der Glasfaserherstellung für die Nachrichtentechnik wird dieser Prozeß des CVD-Verfahrens
zur Erzeugung eines weißen, rußähnlichen Niederschlages genutzt, der sich nach den Erfahrungen der Halbleiterindustrie sehr rein
darstellen läßt.
Spätere Anmeldungen (ÜS-PS 3 778 132, DT-OS 2 546 162) gehen
auf die noch ältere Möglichkeit zurück, direkt ein Glas aus. der Gasphase nach dem CVD-Verfahren zu erzeugen (Fest, W.M.,
Steele, S.R., Ready, D.W., Physics of Thin Films, V 5 (1969), Academic.Press, N.Y., London, Seite 290).
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-Jg--
Die beiden genannten Verfahrenswege bedienen sich entweder
der Außenbeschichtung (DT-OS 2 313 249, DT-OS 2 300 013)
eines sehr sauberen Kieselglasstabes (SiO2 -GIaS) mit niedrigerer
brechendem Material, nämlich entsprechend dotiertem Kieselglas, oder aber der Innenbeschichtung eines Kieselglasrohres
(DT-OS 2 122 895, DT-OS 2 300 061) mit höher brechendem Material, nämlich wiederum entsprechend dotiertem
Kieselglas.. Nach beiden Verfahren kann dann ähnlich fortgeschritten werden; der ummantelte Stab ebenso wie das innenbeschichtete
Rohr lassen sich direkt zur Faser ausziehen. Die Innenbeschichtung von Glasrohren ist bekannt (DT-PS 1 496 542),
und die Herstellung von Glasfasern mit Lichtleiteffekten ist sowohl aus der DT-PS 745 142 als auch aus der DT-OS 2 025 921
und der US-PS 3 157 726 bekannt.
Eine Verbesserung erfuhr die Technik der Innenbeschichtung von Rohren durch die Einführung des MCVD-Verfahrens durch French
(10. Internationaler Congress on Glass No. 6 Optical Properties and Optical Waveguides, 6-46) sowie durch MacChesney
et al. (Ibidem 6-40) sowie US-PS 3 778 132. (Weitere Literatur: Appl. Phys. Lett. 23 (1973) 338 und Proc. IEE. 62 (1974) 1280.)
Insbesondere die Einführung eines Zwischenstadiums, in dem nämlich beim Innenbeschichtungsverfahren das Rohr zu einem Stab
kollabiert wird und nicht sofort zur Faser ausgezogen werden muß, ist im MCVD-Verfahren beinhaltet. Der Vorteil liegt dabei
vor allem in der Tatsache, den extrem sauberen Zustand des Rohrinneren, welches später den Faserkern bilden soll, hermetisch
zu versiegeln, so daß die weiteren Verfahrensschritte in normaler
Industrieatmosphäre erfolgen können. Schon dadurch unterscheiden sich diese letztgenannten Prozeßschritte des MCVD-Verfahrens
eindeutig von denen der DT-OS 2 122 895 und DT-OS 2 300 061
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ganz klar. Das Ausziehen eines innenbeschichteten Glasrohres zu einer Faser mit Kern und Mantel ist schon seit langem bekannt
(DT-PS 745 142) und wurde für Lichtleitfasern nochmals angemeldet (DT-OS 2 025 921). Alle diese Verfahren betreffen
die Innenbeschichtung eines Rohres mit Kernmaterialien, die aus SiO- allein oder aus dotiertem SiO- bestehen, wobei dieses
Material durch Niederschlag aus der Gasphase in einem Rohr an der Innenwand abgeschieden wird. Die Verwendung von SiO2
oder dotiertem SiO2 bietet sich aus der Lehre der US-PS
2 326 059 und anderen Vorläufern (Hyde und Hood) an und ist relativ problemlos.
Andererseits ist die Verwendung von SiO- allein, von dotiertem
SiO2 oder überhaupt die Anwesenheit von SiO- in der lichtleitenden Schicht von Nachteil und läuft eigentlich den grundsätzlichen
Gedanken der Lichtleitfaser zuwider. Nur die einfache Übernahme dieser Komponente aus vorbekannten CVD-Techniken
hat die Verwendung dieser Komponente in gewissem Umfang gerechtfertigt. Für die Nachrichtentechnik sollte überhaupt kein SiO-im
lichtleitenden Teil einer Faser zur Verwendung kommen.
Auf diese Weise ließen sich nämlich höhere Aperturen erreichen, welche wiederum bessere mechanische Eigenschaften der Faser im
Gefolge haben; die Faser läßt sich stärker auf Biegung oder Druck belasten, ohne die Lichtleitguälitat (Verluste der zu
•übertragenden information) einzubüßen. Andererseits bietet eine höhere Apertur den großen Vorteil besserer und leichterer
optischer Handhabung; der öffnungswinkel ist größer, das Einkoppeln
der Information ist einfach und billiger. Ein weiterer großer Vorteil ist die erhöhte Intensitätsaufnahme aus inkohärenten
Lichtquellen.
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Ein besonderer Nachteil bei der Verwendung von Kieselglas und dotiertem Kieselglas als lichtleitendem Material in der Faser
ergibt sich aus den großen Unterschieden im linearen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten, die schon durch geringe Dotierung zwischen dem Kieselglasmantel mit niedrigerem
Brechungsindex und dem dotiertem Kieselglaskern entstehen. Das liegt insbesondere an der extrem niedrigen, linearen thermischen
Ausdehnung des reinen Kieselglases. Jede Zugabe einer zusätzlichen Komponente läßt den Ausdehnungskoeffizienten sprunghaft
ansteigen.
Gleiche Zusammenhänge gelten auch für den Fall, in dem eine
Dotierung des SiO „ z.B. mit B3O3 im gleitenden Mantel erfolgt
und reines SiO3-GIaS (Kieselglas) im Kernmaterial verwendet
wird.
Es .gibt auch bis heute keine Lichtleitfaser für die Nachrichtentechnik
mit Anpassung der linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Bei einer Polarisationsspannungsprüfung, bzw.
unter geeigneten Mikroskopen sind diese großen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizientunterschiede als Spannungsunterschiede
in den Preformen und in den Fasern deutlich zu erkennen.
Der Vorteil einer Anpassung des linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
würde in folgenden Tatsachen liegen:
Einmal sind möglichst geringe Spannungsuntefschiede (diese
resultieren aus den Ausdehnungsunterschieden) erwünscht bei der -Herstellung der Innenbeschichtung, der Preform und der daraus zu'
ziehenden Faser. Bei etwas ungenauer Führung des Innenbeschichtungs- und Kollabierprozesses zur Preform reißen die frisch
hergestellten Schichten der Innenbeschichtung auf; es ergeben
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- Sf-
sich Risse, die auch durch nachträgliche Temperaturbehandlung nicht vollständig ausgeheilt werden können. Daraus
resultieren Störstellen in der späteren Faser, was zu erhöhten Verlusten (in dB/km) führt. Damit wird die Faser für
ihren Anwendungszweck ungeeignet.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Tatsache, daß bei einer Anpassung des linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
zwischen Rohr und Innenbeschichtung ein späteres Zerteilen der Preform möglich ist. Bisher war es aufgrund der Ausdehnungsunterschiede
und der in der Preform herrschenden, hohen Spannungen nicht möglich, Preformen zu zersägen. Bei einem Zersägen
zersprang der Innenbeschichtungsteil, welcher unter Zugspannung
stand.
Ein weiterer Vorteil ist in der Tatsache zu sehen, daß bei Anpassung
des Ausdehnungskoeffizienten und damit verbundenem Abbau
der Spannungen in der Preform in Zukunft Preformen miteinander verschmolzen werden können. Das hat sehr große Bedeutung
beim Übergang vom chargenweisen Herstellverfahren zu einem kontinuierli chen Fertigungsverfahren zur Erzeugung großer
Mengen an Nachrichtenfasern. Durch das Verschmelzen von.geeigneten
Preformen lassen sich beliebig lange Preformstücke erzeugen, so daß der Faserziehprozeß und die daran anschließende
ummantelung zum Kabel kontinuierlich durchgeführt werden können.
Ein weiterer Vorteil des Ausgleichs von Spannungen innerhalb der Ρχ-eform durch Anpassung der linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
liegt in der Tatsache, daß Verluste, die aus
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Spannungen in der Faser resultieren, abgebaut werden können. Diese Verluste bilden bisher einen konstanten Anteil der
theoretischen Mindestverluste in solchen Lichtleitfasern. Durch Anpassung der Ausdehnungskoeffizienten läßt sich die theoretische
Mindestverlustgrenze weiter absenken. Dadurch werden die Fasern besonders geeignet für die Langstreckennachrichtenübertragüng.
Eine Abstimmung der Ausdehnungskoeffizienten auf den extrem
niedrigen Wert des Kieselglases (SiO0-GIaS) mit Werten zwischen
5 und 8 χ 10 /C ist nicht möglich, da die Zugabe weiterer Komponenten in den meisten Fällen eine Ausdehnungserhöhung zur
Folge hat. Es gibt viele mögliche Komponenten, die zum Brechwertgradientenprofil
in der Nachrichtenfaser beitragen können. Daher sollten Materialien mit zu niedrigen linearen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten unter 10 χ 10 /0C für Nachrichtenfasern
nicht verwendet werden.
Ziel der Erfindung ist eine Nachrichtenfaser, deren linearer
thermischer Ausdehnungskoeffizient in allen Faserelementen
(Mantel- und Kernmaterialien) über 15 χ 10 /C liegt, und in
welcher die Ausdehnungskoeffizienten in allen Faserelementen (Mantel- und Kernelemente) so aufeinander abgestimmt sind, daß
möglichst geringe Spannungsunterschiede zwischen diesen Elemen ten entstehen. Das gilt sowohl für die Spannungen zwischen
Rohr und Innenbeschichtung, als auch für die Spannungen innerhalb einer Preform oder einer Faser.
Ein weiteres Ziel ist eine Lichtleitfaser mit einem Brechwertgradientenprofil
im Kernbereich, die einen möglichst hohen Brechungsindex in ihrem Kernmaterial· besitzt, der insbesondere
eindeutig höher ist ais der Brechungsindex von KieΞel·gl·as mit
1,458.
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Diese Ziele werden erfindungsgemäß erreicht mit einer Lichtleitfaser
gemäß dem Hauptanspruch.
Die Lichtleitfaser besitzt ein Gradientenprofil des Brechungsindex
und wird durch Innenbeschichtung eines in seiner Zusammensetzung genau definierten Silicatglasrohres nach dem Niederschlagsverfahren
aus der Gasphase hergestellt, wobei die Innenbeschichtung nach einem Kollabieren zur Preform und nach einem
Ausziehen der Preform zur Faser zum lichtleitenden Faserkern
wird. Das ursprüngliche silicatische Rohrmaterial trägt nicht zur Lichtleitung bei.
Das Silicatglasrohr hat folgende Zusammensetzung:
SiO2 51 - 92 Gew.-%
SiO2 51 - 92 Gew.-%
Z A12°3 + Zr02 + La2°3
+ TiO2 + B3O3 + P2O5 1-40 Gew.-%
P3O5 0 - 5 Gew.-%
' B3O3 0-26 Gew.-%
Al2O3 ' 0-28 Gew.-%
ZrO 0-5 Gew.-%
£,Alkalienoxide
+ Erdalkalioxide 2-40 Gew.-%
BaO 0-7 Gew.-%
CaO 0-10 Gew.-%
MgO 0 - 9 Gew.-%
— ο faew.— %
ZnO 0-8 GewT-%
La2O3 0 - 6 GeW.-%
Na9O 0-12 Gew.-%
KO 0-8 Gew.-%
Li 0 0-4 Gew.-%
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Dieses Silicatglasrohr besitzt einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
zwischen 15 und 120 χ 10 /°C.
Die Lichtleitfaser ist im lichtleitenden Bereich SiO2-frei und
besteht aus zwei Teilen, dem inneren Mantel und dem Kern. Der innere, SiO~-freie Mantel hat folgende Zusammensetzung:
GeO2 | 50 - | 100 | Gew.-% |
P2O5 | 0 - | 45 | Gew.-% |
B2°3 | 0 - | 20 | Gew.-% |
Al2O3 | 0 - | 12 | Gew.-% |
Der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient des inneren,
freien Mantels entspricht dem linearen Ausdehnungskoeffizient des
Kieselglasrohres im äußeren Mantel mit einer Toleranz von ±5 χ 10~7/°C.
Der Kern, ebenfalls SiO„-frei, besteht aus einer Mischung von GeO2
und mindestens einer weiteren Komponente, wobei der Gehalt an Germaniumoxid über 50 Gew.-% liegt. Die Zusammensetzung dieses
Kerns ist wie folgt:
GeO2 | 50 - | 99 | Gew.-% |
Sb2O3 | 0 - | 30 | Gew.-% |
Al2O3 | 0 - | 15 | Gew:-% |
B2°3 | 0 - | 15 | Gew.-% |
As2O3 | 0 - | 30 | Gew.-% |
BaO | 0 - | 10 | Gew.-% |
PbO | 0 - | 15 | Gew.-% |
Alkalioxid | 0 - | 15 | Gew.-% |
Erdalkali oxid | 0 - | 15 | Gew.-% |
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La2O3 | 0 - | 15 | Gew.-% |
SnO2 | 0 - | 20 | Gew.-% |
TiO2 | 0 - | 20 | Gew.-% |
wo3 | 0 - | 5 | Gew.-% |
ZnO | 0 - | 10 | Gew.-% |
ZrO2 | 0 - | 5 | Gew.-% |
In den Glaszusammensetzungen für das Kieselglasrohr, den inneren Mantel und den Faserkern können weitere Elemente, wie z.B. Ba, Rb,
Cs, Sn, As, Sb, Bi, Lanthanide enthalten sein, wobei als Anionen außer Sauerstoff auch Halogene Verwendung finden können.
Dieser SiO„-freie Kern ist zusammensetzungsmäßig so aufgebaut,
daß aufgrund von Konzentrationsänderungen innerhalb des Kerns auch Brechungsindexänderungen stetig erfolgen. Dabei ändern sich die
Konzentrationen derart, daß nach dem Kollabieren ein parabolisches Brechungsindexprofil erhalten wird, dessen Exponent der Parabelgleichung
zwischen 1,7 und 2,1 liegt.
Die Lichtleitfaser hat in dem Bereich, der aus der Innenbeschichtung
des Rohres resultiert, einen Brechungsindex >1,55. Dieser Brechungsindex
erhöht sich im Kernbereich von außen nach innen.
Auch der Kern ist im Innern mit seinem linearen·thermischen Ausdehnungskoeffizienten
so auf den linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
des äußeren und des inneren Mantels abgestimmt, daß trotz des Brechwertgradienten keine größere Abweichung als
± 12 χ 10~7/°C zu beobachten ist.
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Der äußere, silicatische Mantel kann aus einem aus dem Schmelzfluß
gezogenen, silicatischen Mehrkomponentenglas bestehen, dessen linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient mit 15 χ 10 /0C
deutlich über dem linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Kieselglas liegt.
Der innere, SiO~-freie Mantel und der SiO„-freie Kern können durch
Innenbeschichtung dieses Glasrohre.s nach dem Niederschlagsverfahren
aus der Gasphase hergestellt werden, wobei die Innenbeschichtung nach einem Kollabieren zur Preform und nach einem Ausziehen der
Preform zur Faser zum lichtleitenden Faserelement wird.
Die fertige Lichtleitfaser zeichnet sich durch niedrige Übertragungsyerluste
und hohe Übertragungskapazität sowie aufgrund des großen Brechungsindexunterschiedes zwischen Mantel- und Kernmaterial
durch eine hohe Apertur, die über 0,25 liegt, aus.
Der innere, SiO„-freie Mantel besteht aus Germaniumoxid oder aus
Germaniumoxid und einer weiteren Komponente. Der innere, SiO„-freie
Mantel hat einen niedrigeren Brechungsindex als das SiO„-freie
Kernmaterial, in welchem der Brechungsindex-Gradient erzeugt wird. Sowohl der innere, SiO2~freie Mantel als auch der SiO~-freie Kern
liegen in ihrem Brechungsindex jedoch eindeutig über 1,55.
Der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient im äußeren, silicatischen
Mantel liegt zwischen 15 und 120 χ 10 /0C und der innere
SiO2-freie Mantel ist an diesen Wert mit einer Toleranz von
± 5 χ 10 /0C angepaßt. Der SiO„-freie Kern hat keine größere Abweichung
als ί 12 χ lo" / C gegenüber dem äußeren und dem inneren
Mantel.
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An verschiedenen Beispielen, die den Erfindungsumfang jedoch
nicht einschränken, soll die Erfindung detaillierter beschrieben werden:
Ein Silicatglasrohr wird als silicatisches Mehrkomponentenglas
aus einem Schmelzfluß nach bekannten Verfahren des Danner-Prozesses oder nach den Vertikal-Ziehverfahren gezogen. Es hat eine Zusammensetzung
gemäß Beispiel Nr. 1 der. Tabelle 2. Dieses Rohr hat nach dem Abkühlen einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
von 77 χ 10 /°C. (Alle in dieser Beschreibung genannten linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten beziehen sich auf einen Meßbereich
zwischen 20 C und 3000C.) Dieses Glasrohr ist auf einer
handelsüblichen GIeichlaufdrehbank zwischen den Backen befestigt
und rotiert mit einer Drehzahl von 4 Umdrehungen pro Sekunde. Ein Gasbrenner fährt mit einer Geschwindigkeit von 6 cm/min auf dem
Support dieser Gleichlaufdrehbank unter dem rotierenden Rohr hin und her. Dadurch wird im Rohr eine Temperatur von 86O°C erzeugt.
•Das rotierende RoIn: wird von einer Gasmischung aus Sauerstoff,
Germaniumchlorid und evtl. einer oder mehreren weiteren Komponenten durchströmt. Diese Gasmischung wird dadurch erzeugt, daß ein Sauerstoffstrom
über genaue Regelsysteme durch leicht verdampfende Flüssigkeiten, z.B. Germaniumchlorid und andere chloridische Verbindungen
geblasen wird. In Fig. 1 sind eine solche Apparatur zur Erzeugung des Gasgemisches und das innen zu beschichtende Mehrkomponenten-Silicatglasrohr
dargestellt. Darin sind die Gasdurchflußregler mit M bezeichnet, der durchzublasende Sauerstoff mit O„,
der Brenner mit C und das Silicatglasrohr mit T. Die Komponente A ist Germaniumchlorid, die Komponenten B, X, Y sind weitere flüssige,
erfindungsgemäße Komponenten; die Komponente Z ist eine gasförmige erfindungsgemäße Komponente, deren Dampfdruck über 1 atm liegt
(A, B, X und Y haben Dampfdrücke unter 1 atm bei Raumtemperatur).
P ist ein Programmgeber, der für die Veränderung der Durchflußregler N im Zuge des Innenbeschichtungsverfahrens sorgt, so daß ein
Brechzahlgradient in der Innenbeschichtung erzeugt werden kann. Zahlreiche Komponenten, deren Verwendung möglich ist, nennt die
Tabelle U
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Die Gase werden dadurch erzeugt, daß ein Sauerstoffstrom über die genauen Regelsysteme M durch die leicht verdampfenden Flüssigkeiten
der Komponenten X, Y, A und B geblasen wird. Dieser Sauerstoff
strom reißt Moleküle der genannten Komponenten mit. Die Gasmischung wird im Rohr im Bereich des Brenners C zum Oxid zersetzt
und als Glasfilm an der Silicatglasrohr-Innenwand aufgeschmolzen.
Die freiwerdenden Anionen verlassen in Pfeilrichtung das Rohr. Der .Brenner C fährt am Rohr in Pfeilrichtung entlang und
kehrt seine Wanderrichtung beim Erreichen des Rohrendes jeweils um.
Bei einmaligem überqueren des Rohres wird eine Glasschicht von etwa
0,1 bis 3 ,um erzeugt, wenn die Temperatur im Rohrinnern genügend hoch ist und der Viskosität des Silicatglasrohres angepaßt ist, und
wenn die Fahrgeschwindigkeit des Brenners die oben angeführten Werte einhält.
Durch individuelle Veränderung der Sauerstoffströme durch die
Flüssigkeitsbehälter läßt sich von Schicht zu Schicht die Glaszusammensetzung des inneren Mantels und des Kerns abändern, so daß
man beliebige Konzentrationsprofile der einzelnen Komponenten im endgültigen Schichtpaket der Innenbeschichtung erhält.
Werden Komponenten verwendet, die zu ihrer Verdampfung erhöhte Temperaturen benötigen, so läßt sich das Rohrsystem der Anlage mit
einem Heizmantel umgeben.
Als Auswahl aus den Komponenten in Tabelle 2 können Phosphor, Bor
und Aluminium zur Erniedrigung des Brechungsindex von reinem Germaniumoxid mit 1,65 bis zur erfindungsgemäßen üntergrenze von
1r55 verwendet werden. Zur Erhöhung des Brechungsindex des reinen
Germaniumoxids von 1,65 auf höhere Brechungsindexwerte können Titan,
Tantal, Zirkon, Antimon, Lanthan und andere Komponenten beigemischt
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werden. Durch geeignete Mischung der Komponenten lassen sich einerseits die verschiedensten Brechungsindex-Profile im inneren
Mantel und im Kern nach dem Innenbeschichtungsverfahren durch
Niederschlag aus der Gasphase erzeugen. Andererseits lassen sich durch geeignete Mischung der Komponenten die linearen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten so einstellen/ daß, wenn man den Ausdehnungskoeffizienten
des Mehrkomponentensilicatglases des äußeren Mantels als Maßstab nimmt, der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient
des inneren Mantels mit einer Toleranz von
± 5 χ 10 /°C und der des Kerns mit einer Toleranz von ± 12 χ 10" /0C abgestimmt sind.
Figur 2 zeigt einige mögliche Konzentrationsprofile für die Innenbeschichtung
nach dem Niederschlagsverfahren aus der Gasphase. In
dieser Figur 2 ist mit MCSG das Mehrkomponentensilicatglas bezeichnet.
Die verschiedenen Oxidkomponenten sind in Figur 2 wie folgt bezeichnet: P = P2°5' A = Al2°3? B = B20T' G = Ge02? T = Ti0->J
S = Sb3O3; L = La3O3. In dieser Figur 2 sind senkrecht die relativen
Konzentrationen und ist horizontal die Dicke der Innenbeschichtung, die später nach dem Kollabieren zur Preform den inneren Kern und
den inneren Mantel ergibt, dargestellt.
In Figur 3 sind die entsprechenden, aus Figur 2 resultierenden Brechungsindexgradienten dargestellt. Diese Brechungsindexgradienten-Profile
in Figur 3 v/erden vor dem Kollabieren zur Preform .und Ausziehen zur Faser erzeugt. Während des Kollabierens verändert
sich das Brechungsindexprofil so, daß aus einem· linearen Verlauf
ein parabolischer Brechungsindex-Gradient mit einem Exponenten der
Parabelgleichung zwischen 1,7 und 2,1 wird. In Figur 3 ist senkrecht der Brechungsindex im Schichtpaket vor dem Kollabieren und
horizontal die Dicke des durch Innenbeschichtung nach dem Niederschlagsverfahren
aus der Gasphase erzeugten Schichtpaketes dargestellt. Die Buchstaben haben die gleiche Bedeutung wie in Figur
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In der Gaserzeugungsanlage gemäß Figur 1 kann die Konzentration der Germaniuitikomponente entweder konstant gehalten werden und es
können brechwerterniedrigende bzw. brechwerterhöhende Komponenten additiv zugespeist werden, oder die Konzentration der Germaniumkomponente
wird entsprechend erniedrigt. Mit den Durchflußmessern M, die sich elektrisch regeln lassen, sind beide Möglichkeiten gegeben
(Figur 1). Bei Zugabe von PpO1. zum Germaniumoxid werden
ebenso wie bei Verwendung anderer Komponenten, die einen niedrigeren
Brechungsindex als das reine Germaniumoxid ergeben, brauchbare Brechungsindexgradienten erhalten, wenn man die Konzentration
des P2 0R von außen nach innen absenkt und die Konzentration des
Germaniums von außen nach innen ansteigen läßt. Dieses inverse Verhalten kann bei allen Komponenten angewandt werden, deren
Brechungsindex im einzelnen Oxid niedriger ist als der des Germaniumoxids.
Durch Mischung von zwei und mehr Komponenten ist die Anpassung des
Brechungsindex und des linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
möglich, wenn man die Durchflußgeschwindigkeit des Sauerstoffs durch die Gaserzeugungsgefäße, den Dampfdruck der verschiedenen
Flüssigkeiten bei den jeweils einzustellenden Temperaturen in den Verdampfungsgefäßen und die Reaktionstemperatμr im Rohr aufeinanderabstimmt.
Durch Umrechnung der durchfließenden Menge an Sauerstoff läßt sich nach Aufstellung von Eichkurven die zur Erzeugung geeigneter
Schichtzusammensetzung benötigte molare Zusammensetzung regeln. Der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient der erhaltenden
Schichtzusammensetzung kann experimentell durch Mischung metallorganischer Flüssigkeiten als Träger der jeweiligen Oxide,
Hydrolyse der Mischung und anschließendes Aufschmelzen ermittelt
werden. Die Messung erfolgt an Stäben von 5 cm Länge und 1 mm Durchmesser
im Dilatometer.
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Der zweite, innere, SiO2~freie Mantel kann, wie bereits erwähnt,
aus reinem Germaniumoxid allein bestehen oder aus einer Mischung mehrerer Komponenten, von denen eine das Germaniumoxid ist und
von denen eine andere den Brechungsindex erniedrigt. Dazu können bevorzugt verwendet werden die Komponenten ^2 0R' 13P0-^ Oi^er ^?°3'
Bei Verwendung eines Rohres gemäß Beispiel Nr. 1 mit einem linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 77 χ 10 /C
wird als Material für den inneren, SiO~-freien Mantel reines
Germaniumoxid verwendet. Die oben beschriebenen Ausdehnungsmetisungen
an reinem Germaniumoxid ergeben einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 78 χ 10 / C. '
Nachdem ein genügend dickes Schichtpaket für den zweiten, inneren,
SiO2~freien Mantel durch 25maliges überfahren des Rohres mit dem
Gasbrenner mit einer Geschwindigkeit von 6 cm/min erreicht wurde, wird die Konzentration des Germaniums linear abgesenkt von
100 Gew.-% innerhalb von 40 Schichten auf 93 Gew.-%, während gleichzeitig die Konzentration von Antimonoxid linear in der gleichen
Zahl von Schichten von 0 auf 7 Gew.-% erhöht wird. Die Veränderung des linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten kann
durch Zugabe von B„0_ soweit in Grenzen gehalten werden, daß
einerseits eine lineare Brechungsindexsteigerung im Schichtpaket erreicht wird, und andererseits der lineare thermische Ausdehnungskoef
fizient. nicht über die Toleranz von ί 6 χ 10~ /0C sich verändert.
Gemäß einem anderen Beispiel geht man vom Mehrkomponentensilicatglasrohr
des Beispiels Nr. 5 aus und beschichtet dieses Rohr durch Niederschlag aus der Dampfphase innen zuerst mit einem SiO2-freien
Mantel, bestehend aus 52 Gew.-% Germaniumoxid, 13 Gew.-% B„0_,
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7 Gew.-% AIpOo, 25 Gew.-% P?05 und 2 Gew.-% ZnO. Dieser innere,
SiOp-freie Mantel wird in 12 Schichten aufgebracht. Anschließend wird das Schichtpaket für das Kernmaterial nach dem Niederschlags-·
verfahren aus der Gasphase aufgebracht. Dieses Kernmaterial besteht aus den gleichen Komponenten wie der innere SiO2"freie Mantel,
jedoch wird diesen Komponenten zusätzlich eine Mischung von Sb2O3,
La2O., und TiO2 zugespeist. Die Konzentration dieser zweiten
Mischung an Sb3O3, La3O3 und TiO2 beträgt insgesamt anfangs
O Gew.-% und steigert sich bis zur Schicht, welche später die
Kernachse bildet, auf 8 Gew.-%. Das Verhältnis von Sb3O3ZLa2O3ZTiO2
ist dabei 2:1:1. Unter dem Spannungsprüfer zeigt die nach der Innenbeschichtung aus diesem Material hergestellte Preform nur geringfügige
Spannungen. Sie läßt sich ohne Schwierigkeiten zersägen und mit anderen, ebenso zusammengesetzten Prformen zu einer endlosen
Preform für die kontinuierliche Herstellung von Lichtleitfasern
zusammenschmelzen.
Zahlreiche weitere Silicatglasrohre lassen sich mit einem 'inneren,
SiOo-freien Mantel bei einer Abweichung des linearen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten von nicht mehr als ί 5 χ 10 /°C innen
beschichten, woran sich dann die Beschichtung mit dem Kernglasmaterial anschließt, wobei der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient
des Kernglasmaterials nicht mehr als ί 12 χ 10 /0C
von dem des inneren Mantels und des äußeren Mantels abweicht.
Besonders gute Lichtleitfasern erhält man, wenn der Brechwertgradient
im Kern so eingestellt wird, daß er einer Parabelgleichung folgt, deren Exponent zwischen 1,7 und 2,1 liegt. Dabei ist es besonders
günstig, wenn der Brechungsindex aller nach dem Niederschlagsverfahren in der Gasphase hergestellten Materialien über
1,55, also deutlich über dem des Kieselglases mit 1,458 liegt. Besonders bevorzugt werden im Kernmaterial neben dem Germaniumoxid
die Komponenten Antimon, Phosphor undZoder Zink in einer Oxidkorizentration
zwischen 1 und 50 Gew.-%.
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Vorzugsweise liegt das Silicatglasrohr für den äußeren Mantel in seiner Zusammensetzung innerhalb der folgenden zwei Summenformeln:
Einmal soll die Summe aus Al3O3, ZrO3, La3O3, TiO3, B3O3 und
P3O5 zwischen 1 und 40 Gew.-% liegen;
zum anderen soll die Summe der Alkalioxide und der Erdalkalioxide
zwischen 2 und 40 Gew.-% liegen.
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'Tabelle 1, Teil ,1
CD CO 00
Formel | Schmelz tempera |
Dampfdruck von 760 mm |
Oxid und sein |
1,65 1,64 |
tur in 0C , |
bei 0C | Brechungsindex | 1,65 | |
AlB3H12 BCl3 |
- 64,5 -107,0 |
' 45,9 . 12,7 |
A12°3 B2°3 |
1,65 |
AlBr3 | 97,5 | ' 256,3 | A12°3 | 2,35 |
AlCl3 | 192,4 | 180,3 | Al2O3 | 2,35 |
SbBr · | 96,6 | 275,0 | Sb2°3 | 2,35 |
SbCl, | 73,4 | 219,0 | Sb2°3 | 2,35 |
SbJ3 | 167,0 | 401,0 | Sb2°3 | 1,755 |
Sb2°3 | 656,0 | 1425,0 | Sb2°3 | 1,755 |
As | 8i4,O | 610,0 | As2O3 | 1,755 |
AsCl | - 18,0 | 130,4 | As2O3 | 1,755 |
AsF3 | - 5,9 | 56,3 | As2O3 | 1,755 |
AsF5 | - 79,8 | - 52,8 | As2O3 | 1,98, |
As2O3 | 312,8 | 457,2 | As2O3 | 1,73. 1.64 |
Ba | 850,0 | 1638.O | BaO. | |
BeB2H8 | 123,0 | 90,0 | BaO B2O3 |
ormel
bJ
pocL
iBr ,iCl S
HgBr2 HgCl2
J2 MoFg PBr3 _
KBr KCl KF KJ
Schmelz-7 temperatur
in °C
in °C
402,0
- 111,8
2,0
547,0 6i4,o.
651,0 712,0 650,0 237,0
277,0 259,0 17,0
- 4D.0 730,0 790,0 880,0 723,0
Dampfdruck von 76O mm
bei °C
872,0
74,2
105,1
1310,0
. 1382,0 1107,0
l4i8,O
1190,0
319,0
304,0
354,0-
36,0
175,3 1383,0 1407,O 1502,0 •1324,0
Oxid und sein
Brechungsindex
bO
P2°5 P2°5
Li2°
MgO
MgO
MnO2
HgO
HgO
KgO
MoO
K2° K2O
K2° X2O-
2,61
1,509 1,509 i,644i
1,644 1,736 1,736 2,
2,55
2,55
2,55
1,66
1,509
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Beispiel Nr. | 1 | 2 | 3 | Ί | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
SiO2 | 69,8 | 79,7 | 91,1 | 69,5 | 75,5 | 56,0 | 55,5 | 51,5 | 6Ί,ι | 57,4 |
P2°5 | - | - | - | - | - | - | 0,5 | 4,0 | - | 4,0 |
B2°3 | 9,2 | 10,3 | 4,6 | 1,4 | 9,0 | 10,5 | 15,7 | 1,0 | 25,0 | - |
A12°3 | 5,1 | 3,1 | 0,4 | 4,2 | 5,0 | 20,0 | 5,0 | 19,1 | - | 4,8 |
ZrO2 | - | - | - | - | - | 0,3 | 3,0 | 1,5 | - | 0,5 |
DaO | - | - | - | - | 3,6 | - | 6,0. | 0,9 | - | 6,9 |
CaO | 1,0 | 0,8 | 1,6 | 7,8 | - | 4,8 | - | 9,5 | 0,5 | 4,0 |
MgO | 3,δ | 0,9 | - | - | - | 8,0 | 1,5 | 4,5 | - | - |
PbO | - | - | - | - | - | - | 4,0 | 1,0 | - | 6,0 |
ZnO | - | - | 0,5 | - | - | - | - | 7,0 | - | 3,2 |
La2°3 · | - | - | - | - | 0,4 | - | 1,5 | - | 0,3 | - |
Na2O | 4,9 | 5,2 | 1,5 | 10,8 | 5,3 | 0,4 | 2,1 | - | 5,3 | 5,2 |
K2° | 6,2 | - | - | 5,3 | 1,2 | - | 3,0 | - | 4,8 | 8,0 |
Li2° · | - | - | 0,3 | - | - | - | 2,2 | - | - | - |
cyxio7/°c | 77 | 32 | 16 | 70 | 50 | 38 | 56 | 61 | 43 | 10't |
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ZL6
Leerseite
Claims (8)
1. Lichtleitfaser für die Nachrichtenübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem äußeren Mantel besteht,
der aus folgenden Komponenten zusammengesetzt ist:
51 - 92 Gew.~%
Al2O3 + ZrO2 + La2O3
+ TiO2 + B2O3 + P2O5 1-40 Gew.-%
P0Or- 0 - 5 Gew.-%
B3O3 0-26 Gew.-%
Al2O3 0-28 Gew.-%
ZrO2 0 - 5 Gew.-%
£ Alkalienoxide
+ Erdalkalioxide 2-40 Gew.-%
BaO 0 - 7 .Gew.-%
CaO 0-10 Gew.-%
MgO 0 - 9 Gew.-%
PbO 0 - 6 Gew.-%
ZnO 0 - 8 Gew.-%
La3O3 ' 0-6 Gew.-%
Na3O 0-12 Gew.-%
K2O 0 - 8 Gew.-%
Li2O 0 - 4 Gew.-%
und einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt, der zwischen 15.und 120 χ 10 /0C liegt,
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einem zweiten, inneren, SiO2-freien Mantel besteht,
welcher aus folgenden Komponenten zusammengesetzt ist:
GeO2 50 - 100 Gew.-%
P3O5 0 - 45 Gew.-%
B3O3 0-20 Gew.-%
Al3O3 0 - 12 Gew.-%,
und im linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten dem
äußeren Mantel mit einer Toleranz von ί 5 χ 10 /C entspricht,
und einem inneren, SiO~-freien Kern besteht, der aus
folgenden Komponenten zusammengesetzt ist:
2. Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser gemäß
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Mantel und der Kern nach dem Niederschlagsverfahren aus der Gasphase
durch Innenbeschichtung des rohrförmigen äußeren Kerns hergestellt werden, das innenbeschichtete Rohr zur
Preform kollabiert und die Preform zur Faser ausgezogen wird.
3. Lichtleitfaser nach Anspruch 1, dadurch" gekennzeichnet,
daß der Kern einen Brechungsindex-Gradienten besitzt, der einer Parabelgleichung mit einem Exponenten zwischen 1,7
und 2,1 entspricht.
4. Lichtleitfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindex η, in der gesamten, nach dem Niederschlagsverfahren
hergestellten Innenbeschichtung über 1,55 liegt und sich von außen nach innen erhöht.
5. Lichtleitfaser nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die zur Erzeugung des Brechungsindex-Gradienten dem Germanium zugesetzte Komponente Antimon, Phosphor oder
Zink ist und in einer Oxid-Konzentration zwischen 1 und 50 Gew.-% enthalten ist.
6. Lichtleitfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der lichtleitende Bereich aus mindestens zwei Zonen besteht, von denen die äußere keinen Brechwertgradienten
besitzt und aus einer Mischung von Germaniumoxid und einer
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oder mehreren Komponenten gemäß Anspruch 5 besteht, während die innere Zone einen Brechwertgradienten besitzt und aus
einer Mischung von 50 bis 99 Gew.-% Germaniumoxid sowie 1 bis 50 Gew.-& mindestens einer weiteren Komponente gemäß Anspruch
5 besteht.
7. Lichtleitfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Kern im Inneren mit seinem linearen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten so auf den linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des äußeren und inneren Mantels
abgestimmt ist, daß die Abweichung nicht mehr als ± 12 χ 1O~7/°C beträgt.
8. Lichtleitfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der äußere Mantel aus einem·aus dem Schmelzfluß gezogenen silicatischen Mehrkomponentenglas besteht, dessen
linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient über 15 χ 10~7/°C liegt.
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Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762615534 DE2615534C3 (de) | 1976-04-09 | 1976-04-09 | Für die Nachrichtenübertragung geeignete Lichtleitfaser mit Gradientenprofil aus Mehrkomponentengläsern mit angepaßtem Ausdehnungskoeffizienten zwischen Glaskern und Glasmantel sowie Verfahren zu ihrer Herstellung |
GB1252577A GB1573218A (en) | 1976-04-09 | 1977-03-24 | Optical fibre waveguides for signal transmission comprising multiple component glass with an adjusted expansion co-efficient between the core and mantle |
NL7703600A NL7703600A (nl) | 1976-04-09 | 1977-04-01 | Voor het overbrengen van berichten geschikte lichtgeleidervezel van meercomponentenglas als- mede werkwijze voor het vervaardigen daarvan. |
FR7710071A FR2347695A1 (fr) | 1976-04-09 | 1977-04-04 | Guide d'ondes optique a plusieurs composants pour la transmission de l'information |
JP3961877A JPS52135322A (en) | 1976-04-09 | 1977-04-08 | Photoconductive optical fiber for transmitting signal consisting of multicomponent glass with adjusted between coreewire and coating coefficient of expansion |
US06/007,310 US4194807A (en) | 1976-04-09 | 1979-01-29 | Optical fiber wave-guides for signal transmission comprising multiple component glass with an adjusted expansion co-efficient between the core and mantle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762615534 DE2615534C3 (de) | 1976-04-09 | 1976-04-09 | Für die Nachrichtenübertragung geeignete Lichtleitfaser mit Gradientenprofil aus Mehrkomponentengläsern mit angepaßtem Ausdehnungskoeffizienten zwischen Glaskern und Glasmantel sowie Verfahren zu ihrer Herstellung |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2615534A1 true DE2615534A1 (de) | 1977-10-13 |
DE2615534B2 DE2615534B2 (de) | 1978-02-02 |
DE2615534C3 DE2615534C3 (de) | 1978-10-05 |
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ID=5974958
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19762615534 Expired DE2615534C3 (de) | 1976-04-09 | 1976-04-09 | Für die Nachrichtenübertragung geeignete Lichtleitfaser mit Gradientenprofil aus Mehrkomponentengläsern mit angepaßtem Ausdehnungskoeffizienten zwischen Glaskern und Glasmantel sowie Verfahren zu ihrer Herstellung |
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DE (1) | DE2615534C3 (de) |
FR (1) | FR2347695A1 (de) |
GB (1) | GB1573218A (de) |
NL (1) | NL7703600A (de) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2841909A1 (de) * | 1977-09-29 | 1979-04-05 | Corning Glass Works | Verfahren zum herstellen eines optischen wellenleiters |
DE2940451A1 (de) * | 1978-10-06 | 1980-04-24 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Lichtuebertragendes glas |
DE2939339A1 (de) * | 1978-09-28 | 1980-05-22 | Sumitomo Electric Industries | Verfahren zur herstellung von lichtleitfasern |
US4243298A (en) * | 1978-10-06 | 1981-01-06 | International Telephone And Telegraph Corporation | High-strength optical preforms and fibers with thin, high-compression outer layers |
DE3128141A1 (de) * | 1980-07-31 | 1982-03-11 | Daniel 22560 Tregastel Boscher | "verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung von optischen fasern" |
DE3035089A1 (de) * | 1980-09-17 | 1982-04-22 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zur herstellung von verteiler- und mischerelementen fuer die optische nachrichtentechnik und verfahren zur herstellung einer fuer das erstgenannte verfahren notwendigen vorform |
DE3929894A1 (de) * | 1989-09-08 | 1991-03-21 | Rheydt Kabelwerk Ag | Verfahren zum kontinuierlichen faserziehen |
US7169470B2 (en) | 2003-02-25 | 2007-01-30 | Schott Ag | Aluminosilicate glass |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1496386A (en) * | 1975-03-05 | 1977-12-30 | Lepetit Spa | Antibiotics |
JPS5357214A (en) * | 1976-11-02 | 1978-05-24 | Fujitsu Ltd | Glass for line of optical transmitter and method of manufacturing thereof |
US4249925A (en) * | 1978-05-12 | 1981-02-10 | Fujitsu Limited | Method of manufacturing an optical fiber |
JPS5560040A (en) * | 1978-10-26 | 1980-05-06 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Light transmission body with superior water resistance |
US4339174A (en) | 1980-02-01 | 1982-07-13 | Corning Glass Works | High bandwidth optical waveguide |
JPS5719414A (en) * | 1980-07-09 | 1982-02-01 | Chiyoda Chem Eng & Constr Co Ltd | Fast increasing process for strength of water-containing poor soil |
JPS5832038A (ja) * | 1981-08-14 | 1983-02-24 | Hoya Corp | フオトエツチングマスク用無アルカリガラス |
JPS6050503A (ja) * | 1983-08-31 | 1985-03-20 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光フアイバ |
DE3820217A1 (de) * | 1988-06-14 | 1989-12-21 | Rheydt Kabelwerk Ag | Lichtwellenleiter, insbesondere einmodenfaser |
US5796903A (en) * | 1992-07-06 | 1998-08-18 | Infrared Fiber Systems, Inc. | Heavy metal-oxide glass optical fibers for use in laser medical surgery and process of making |
US5274728A (en) * | 1992-07-06 | 1993-12-28 | Infrared Fiber Systems, Inc. | Heavy metal-oxide glass optical fibers for use in laser medical surgery |
DE10311802B4 (de) * | 2003-03-12 | 2006-03-02 | Schott Ag | Boroaluminosilikatglas und dessen Verwendung |
WO2007001048A1 (ja) * | 2005-06-29 | 2007-01-04 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | 光学ガラス |
DE102019135597A1 (de) * | 2019-12-20 | 2021-06-24 | Schott Ag | Thermisch vorspannbare Borosilicatgläser |
CN117492131A (zh) * | 2023-11-02 | 2024-02-02 | 创昇光电科技(苏州)有限公司 | 一种高氧化铝含量的耐高温光纤和光纤光栅 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL6601607A (de) * | 1966-02-09 | 1967-08-10 | ||
US3884550A (en) * | 1973-01-04 | 1975-05-20 | Corning Glass Works | Germania containing optical waveguide |
DE2434717C2 (de) * | 1973-08-21 | 1989-05-18 | International Standard Electric Corp., 10022 New York, N.Y. | Verfahren zur Herstellung eines Glasfaser-Lichtleiters |
JPS50110342A (de) * | 1974-02-07 | 1975-08-30 | ||
DE2447353B2 (de) * | 1974-10-04 | 1977-06-02 | Jenaer Glaswerk Schott & Gen., 6500 Mainz | Verfahren zum herstellen von lichtleitfasern |
-
1976
- 1976-04-09 DE DE19762615534 patent/DE2615534C3/de not_active Expired
-
1977
- 1977-03-24 GB GB1252577A patent/GB1573218A/en not_active Expired
- 1977-04-01 NL NL7703600A patent/NL7703600A/xx not_active Application Discontinuation
- 1977-04-04 FR FR7710071A patent/FR2347695A1/fr active Granted
- 1977-04-08 JP JP3961877A patent/JPS52135322A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2841909A1 (de) * | 1977-09-29 | 1979-04-05 | Corning Glass Works | Verfahren zum herstellen eines optischen wellenleiters |
DE2939339A1 (de) * | 1978-09-28 | 1980-05-22 | Sumitomo Electric Industries | Verfahren zur herstellung von lichtleitfasern |
DE2940451A1 (de) * | 1978-10-06 | 1980-04-24 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Lichtuebertragendes glas |
US4243298A (en) * | 1978-10-06 | 1981-01-06 | International Telephone And Telegraph Corporation | High-strength optical preforms and fibers with thin, high-compression outer layers |
DE3128141A1 (de) * | 1980-07-31 | 1982-03-11 | Daniel 22560 Tregastel Boscher | "verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung von optischen fasern" |
DE3035089A1 (de) * | 1980-09-17 | 1982-04-22 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zur herstellung von verteiler- und mischerelementen fuer die optische nachrichtentechnik und verfahren zur herstellung einer fuer das erstgenannte verfahren notwendigen vorform |
DE3929894A1 (de) * | 1989-09-08 | 1991-03-21 | Rheydt Kabelwerk Ag | Verfahren zum kontinuierlichen faserziehen |
DE3929894C2 (de) * | 1989-09-08 | 2000-01-20 | Rheydt Kabelwerk Ag | Verfahren zum kontinuierlichen Ziehen einer optischen Faser |
US7169470B2 (en) | 2003-02-25 | 2007-01-30 | Schott Ag | Aluminosilicate glass |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL7703600A (nl) | 1977-10-11 |
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JPS52135322A (en) | 1977-11-12 |
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GB1573218A (en) | 1980-08-20 |
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