DE2523401A1 - Verfahren zur herstellung optischer wellenleiter - Google Patents

Verfahren zur herstellung optischer wellenleiter

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DE2523401A1 DE19752523401 DE2523401A DE2523401A1 DE 2523401 A1 DE2523401 A1 DE 2523401A1 DE 19752523401 DE19752523401 DE 19752523401 DE 2523401 A DE2523401 A DE 2523401A DE 2523401 A1 DE2523401 A1 DE 2523401A1
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Description

Anmelderin: Corning Glass Works
Corning, N.Y. U S A
Verfahren zur Herstellung optischer Wellenleiter
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung optischer Wellenleiter aus G-las, insbesondere zur Fortpflanzung in nur einer Wellenform (mode), oder wenigen Wellenformen mit kleinem Kerndurchmesser.
I1Ur die zukünftige Nachrichtentechnik sind wegen Überlastung bisher verfügbarer Frequenzen optische Frequenzen von 10 J Herz von Interesse. Zur Übertragung kommen optische Wellenleiter mit einem durchsichtigen Kern und einem diesen umgebenden durchsichtigen Mantel mit höherem Brechungsindex als dem des Kerns in Betracht, vgl. E. Snitzer, Journal of the Optical Society of America, Bd. 51, Nr. 5, S. 491 - 498 (1961), und S. Kapany, Fiber Optics (1967).
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Die Fortpflanzung von Lichtwellen ist mit der von Mikrowellen vergleichbar und erfolgt in Wellenformen (modes) unterschiedlicher Fortpflanzungs- und Verteilungsmerkmale .
Wie Kapany, aaO., an Hand von Gleichungen erläutert, muß zur Fortpflanzung einer Wellenform der Faserkennwert R (jetzt überwiegend mit V bezeichnet) so groß wie, oder größer als der Grenzwert U sein, bei welchem die Fortpflanzung nicht mehr auf den Kern oder dessen unmittelbare Umgebung beschränkt ist. (Vgl. Kapany, aaO., S. 55)
In typischen Wellenteitern mit Kerndurchmessern von 50 - 100/um und Kern- Mantelunterschieden des Brechungsindex von mehreren Prozent erfolgt die Lichtfortpflanzung in Tausenden verschiedener Wellenformen mit jeweils anderer Geschwindigkeit, sodaß ein Eingabeimpuls aufgespalten wird und zeitlich aufgefächert (zu verschiedenen Zeitpunkten) am Ausgabeende ankommt, was die Übertragungskapazität stark beschneidet. Die Gesamtzahl der übertragungsfähigen Wellenformen bestimmt sich nach der Gleichung
ο 1/2 V2.
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Je größer der Kernradius oder der Brechungsunterschied, desto mehr Wellenformen sind möglich.
Zur Kapazitätssteigerung und Ausschaltung der zeitlichen Signalfächerung können Wellenleiter zur Fortpflanzung nur einer Wellenform, der Form HE.,.,, ausgelegt werden. Hierfür muß ¥ kleiner als 2,405 sein.
Wird in die Gleichung nach Kapany, aaO.,
U1 + n2) Cn1 - n2),
worin n^ = Brechungsindex des Kerns und n2 = Brechungsindex des Mantels, a « Kernradius und λ. = Wellenlänge, V mit dem Wert 2,405 eingesetzt, so erkennt man die Möglichkeit, durch gegenseitige Abstimmung der Kennwerte a, n1 und n2 die Wellenfortpflanzung auf nur eine Wellenform zu beschränken. Nimmt der Brechungsunterschied n, n2 ab, so muß der Kernradius zunehmen, und umgekehrt. Die Einhaltung der erforderlichen Brechungsunterschiede von Kern und Mantel bereitet selbst bei sehr kleinem Kern erhebliche Schwierigkeiten, die bei größerem Kernradius noch größer werden, weil der Brechungsunterschied sehr klein wird; bei einem Kerndurchmesser von 1 /um ist der erforderliche Brechungsunterschied z.B. 10" , bei Kerndurchmessern von 1 mm dagegen nur 10" .
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Obwohl Wellenleiter mit Portpflanzung in nur einer Wellenform die Auffächerung oder Dispersion des Lichtimpulses vermeiden, entstehen weitere Schwierigkeiten durch Absorption, z.B. infolge von Verunreinigungen im Glas, und durch Streuung. Eine gewisse Streuung durch Inhomogenität des dielektrischen Materials ist stets vorhanden. Hinzu kommen aber starke Streuverluste durch Unregelmäßigkeiten an der G-renzflache von Kern und Mantel, z.B. durch Einschluß winziger Luftblasen, Fremdkörper und schwankenden Kerndurchmessern. Die weitgehende Ausschaltung oder Herabsetzung dieser Streuverluste ist unerläßlich.
Nach dem Verfahren der US-PS 3,227,032 zur Herstellung gewöhnlicher optischer Fasern wird ein Kernglasstab in ein Mantelglasrohr eingeführt, bis auf die Ausziehtemperatur erhitzt und ausgezogen, bis das Rohr zusammenfällt und mit dem Kernglas verschmilzt, und sodann weiter ausgezogen wird, bis der gewünschte endgültige Querschnitt erreicht ist. Derartige Fasern haben einen dicken Kern und einen dünnen Mantel; z.B. beträgt das Verhältnis des Gesamtdurchmessers zum Kerndurchmesser 8:7»
Gewöhnliche optische Fasern sind aber als optische Wellenleiter ungeeignet, denn sie haben eine zu starke Dämpfung infolge von Verunreinigungen und Streuverlusten.
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Infolge der besonders geringen Dämpfung im roten und infraroten Spektralbereich werden optische Wellenleiter vornehmlich, aus Schmelzkieselsäure hergestellt, die meist mit Zusätzen dotiert wird, z.B. durch Einführen eines mit Titanoxid dotierten Schmelzkieselsäureglases in ein Kapillarrohr aus reiner Schmelzkieselsäure, Erhitzen und Ausziehen bis zum Zusammenfall des Kapillarrohres. Allerdings sind auch, diese Wellenleiter wegen der an der Kern-Mantel-Grenzfläche entstehenden zahlreichen Schlieren und Fremdkörper, sowie schwankender Kerndurchmesser noch sehr stark dämpfend und unbefriedigend.
Diese Nachteile werden bis zu einem gewissen Grade durch das Verfahren der US-PS 3,711,262 vermieden. Die Wellenleiter werden hiernach durch Aufdampfen einer Glasrußschient durch Flammhydrolyse auf die Innenwandung eines Glasrohres und Ausziehen zu einer Paser mit festem Querschnitt hergestellt. Jedoch ist es äußerst schwierig, eine gleichmäßig dünne Glasschicht auf die Rohrwandung aufzubringen, und die Einhaltung der erforderlichen Toleranzen erscheint praktisch, unmöglich.
Auch in mehreren, statt wie die zuvor erwähnten Wellenleiter in nur einer Wellenform (mode) fortpflanzende Wellenleiter sind bekannt. Zu ihrer Herstellung wird nach
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der US-PS 3,737,292 durch Flammhydrolyse eine erste Glasschicht mit "bestimmtem Brechungsindex auf die Oberfläche eines zylindrischen Trägers aufgebracht, und auf diese ebenfalls durch Flammhydrolyse eine zweite Giasschicht mit niedrigerem Brechungsindex niedergeschlagen. Der
Träger wird durch Atzen, Bohren usw. entfernt und der zylindrische Hohlkörper erhitzt und zu einer festen Glasform ausgezogen. Zur Herstellung von Wellenleitern mit Fortpflanzung in nur einer Wellenform mit einem hohen Verhältnis des Gesamtdurchmessers zum Kern muß aber die Dicke der ersten Schicht sehr verkleinert, die der zweiten Schicht hingegen entsprechend stark vergrößert werden. Auch hier ist daher die Einhaltung der erforderlichen Kerntoleranzen äußerst schwierig.
Die Erfindung hat als Aufgabe die Herstellung von Wellenleitern mit geringverlustiger Fortpflanzung in nur einer Wellenform und hohem Verhältnis des Gesamtdurchmessers zum Kerndurchmesser, bei dem der Kerndurchmesser bis auf kleine Toleranzen einstellbar und herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die ausgezogene Faser wenigstens teilweise in ein Glasrohr eingebracht wird, dieses mit der Faser auf die Ziehtemperatur erhitzt und unter Verringerung des Querschnitts zu einer Faser mit festem Querschnitt ausgezogen wird, in welcher die
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erste Schicht den Kern und die zweite Schicht und das Rohr den Mantel einer optischen Faser "bilden.
Die Zeichnungen zeigen ein Beispiel der Herstellung optischer Wellenleiterfasern mit Fortpflanzung in nur einer Wellenform (mode), und zwar im Einzelnen,
die Figuren 1 und 2 schematisch die Aufbringung einer ersten und zweiten Glasrußschicht auf einen Träger;
die Figur 3 den Querschnitt der entsprechenden konsolidierten Glaskörper;
die Figur 4 als Schaubild die Lichtintensitätsverteilung in Abhängigkeit vom Radialabstand zur Wellenleitermitte}
die Figur 5 im Querschnitt die aus dem Körper der Figur gezogene Vorfaser;
die Figur 6 teilweise im Längsschnitt einer erfindungsgemäß aus der Vorfaser der Figur 5 hergestellten Wellenleiter;
die Figur 7 diesen im Querschnitt entlang der Schnittlinie 7-7 der Figur 6.
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Ein Überzug 10 aus einer Glasrußschicht wird durch den Flammhydrolysebrenner 14 auf einen zylindrischen Träger 12 aufgebracht. Eine Mischung aus gasförmigem Brennstoff und Sauerstoff oder Luft erzeugt die Flamme 16, in welcher ein Gas-Dampfgemisch hydrolisiert wird und als ständiger Glasrußstrom 18 auf den Träger geleitet wird, vgl. hierzu die US-PS 3,737,292. Der Träger wird hierbei in Pfeilrichtung hin- und herbewegt und rotiert, oder die Flamme wird am Träger entlang geführt. Die erste Rußschicht soll so dick sein, daß aie ziemlich genau gemessen werden kann, i.d.R. etwa 5 mm, wobei die konsolidierte Glasschicht dann etwa 1,7 mm dick ist.
Auf die erste Schicht 10 wird entsprechend Eigur 2 eine zweite Schicht 22 mit geringerem Brechungsindex als der der Schicht 10 aufgebracht, z.B. durch entsprechende Änderung der Rußzusammensetzung 24, z.B. durch Zusatz oder Weglassen eines geeigneten Dotierungsmittels. Der Außendurchmesser der so entstehenden Vorform 30 soll so groß wie möglich sein, damit auch der Durchmesser der mittleren Mantelschicht der Wellenleiterfaser möglichst groß wird. Andererseits darf der Durchmesser der Rußvorform auch nicht zu groß sein, weil sonst mechanische Schäden durch Wärmeschock beim Abkühlen entstehen können und die Glasqualität durch zunehmende Zahl der Schlieren leidet. Rußvorformen mit Durchmessern bis 60 mm haben sich bewährt. .
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Das Glas für Kern und Mantel des Wellenleiters soll eine möglichst geringe Lichtdämpfung haben, also Glas optischer Qualität sein. Bevorzugt wird Schmelzkieselsäure. Aus praktischen und strukturellen Erwägungen wird am besten Glas mit ähnlichen physikalischen Eigenschaften für Kern und Mantel gewählt; oder am einfachsten das gleiche Glas, das aber zur Erhöhung des Brechungsindex des Kerns mit einem geeigneten Material dotiert wird, wie z.B. dem Oxid von Titan, Tantal, Zinn, Niob, Zirkon, Aluminium, Lanthan, Germanium u.a.m. Eine Schicht kann auch ganz aus einem dieser Oxide oder mehreren derselben bestehen, z.B. kann ein Kern aus Germaniumoxid bestehen, und der Mantel wird mit Kieselsäure dotiert, oder der Kern besteht aus Germaniumoxid, dotiert mit Kieselsäure, und der Mantel besteht aus Schmelzkieselsäure, dotiert mit Boroxiden, sodaß sein Brechungsindex kleiner, die Wärmedehnung größer wird, und somit Kern und Mantel zueinander passende Dehnungswerte bekommen.
Die Rußvorform wird im Ofen zu einem dichten Glaskörper ohne Korngrenzflächen konsolidiert. Die hierfür geeignete Temperatur richtet sich dabei nach der Glaszusammensetzung. Pur Ruß mit hohem Kieselsäuregehalt liegt sie zwischen 1250 - 17000G, wobei die Behandlung bei 125O0C aber sehr lange dauert, und 1400 - 15000O bevorzugt werden.
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Für andere Zusammensetzungen sind meist niedrigere Temperaturen anwendbar, z.B. stark germaniumoxidhaltige Schichten können bei 900 G konsolidiert werden. Wird die Niederschlagsfläche z.B. mit einer Hilfsheizung und/oder durch Steigerung der Flammentemperatur ausreichend erhöht, so kann auch unmittelbar eine konsolidierte Glasschicht auf dem Träger niedergeschlagen werden, wie am Beispiel .einer Glasschieht aus Germaniumoxid und bis zu 25 % Kieselsäure nachgewiesen werden konnte.
Die Glasschichten 10 und 22 können gleichzeitig oder nacheinander konsolidiert werden. Im letzteren Falle wird die Schicht 10 konsolidiert, bevor mit der Niederschlagung der Schicht 22 begonnen wird. Der Träger 12 kann vor Aufbringen der zweiten Schicht oder nach Konsolidierung beider Schichten entformt werden.
Die Aufbringung der Schichten kann nach der gleichen oder jeweils verschiedener Methode erfolgen, wie z.B. Sputtern mit Radiofrequenz, Konsolidierung einer durch FlammhydiöLyse aufgebrachten Rußschicht, chemische Niederschlagung aus der Dampfphase, Aufbringen einer Glasfrittc u.s.f.
Der Tx*äger kann durch Bohren, Ätzen, Fräsen und dergleichen entfernt werden. Da er entfernt wird, kann er aus jedem geeigneten Material bestehen, das nach Zusammensetzung und
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Wärmedehnung mit Kern und Mantel vereinbar ist, z.B. Glas, Keramik, Graphit und dergleichen. Besonders günstig ist eine Hohlform, die durch Hindurchpumpen einer Ätzflüssigkeit entfernt werden kann; es verbleibt der dichte Glaskörper 34 mit Glasschichten 36, 38, wobei die Schicht 36 einen höheren Brechungsindex hat als die Schicht 38. Der dichte Glaskörper 34 ist gewissermaßen ein nach der
Zwischen-
US-PS 3,737,292 hergestelltes/ßrodukt, das aber erfindungsgemäß nicht wie dort beschrieben zu einer in mehrfachen Wellenformen (modes) lichtfortpflanzender Wellenleiter mit typischen Abmessungen eines Kerndurchmessers von 125/um und einer Manteldicke von 40 /um ausgezogen wird. Im Gegensatz zur genannten PS soll hier ja ein Wellenleiter mit lichtfortpflanzung in einfacher, nicht mehrfacher Wellenform (mode) erzeugt werden. Die Faser der PS kann auch nicht weiter ausgezogen werden, bis sie für die Fortpflanzung in einfacher Wellenform geeignete geringe Dicke von nur wenigen /um Kerndurchmesser hat, denn der Außendurchmesser ist dann so klein, daß eine sehr schwache und wenig widerstandsfähige laser entstehen würde. Die Lichtintensität sverteilung in einer solchen Faser ist in der Figur 4 gezeigt, worin r.. den Radius des Kerns und r2 den Radius des Mantels bezeichnet. Da die lichtintensität im Bereich des Mantelradius r2 noch größer als Null ist, entstehen hier Schwierigkeiten durch Strahlungsverluste, Phasenverschiebungen und Hebenstorangen benachbarter Fasern mit
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derart geringer Manteldicke.
Als Lösung dieses Problems könnte eine größere Dicke der zweiten Schicht 38 bei gleichbleibender Dicke der ersten Schicht 36 erwogen werden. Dies würde jedoch eine mechanische Schwächung bis zum Bruch und eine Verschlechterung der Glasqualität bedeuten. Wird die Gesamtdicke des Glaskörpers 34 konstant gehalten und die Dicke der ersten Glasschicht 36 verkleinert, so steigt der prozentuale Anteil örtlicher Abweichungen der Dicke an der Gesamtdicke der Schicht 36. Der Kerndurchmesser eines aus einer solchen Vorform hergestellten Wellenleiters läßt sich nicht in den notwendigen Toleranzgrenzen beherrschen.
Uach dem Erfindungsvorschlag wird der Glaskörper 34 bis auf die Ausziehtemperatur seiner Glasbestandteile erhitzt und unter Verringerung seines Querschnitts zu einer Faser (Figur 5) gezogen. Dabei ist es nicht notwendig, daß die erste Glasschicht 36 ganz zusammenfällt. Die Faser wird soweit gezogen, bis der Außendurchmesser so klein ist, daß er in ein in der Figur 6 dargestelltes dickwandiges Rohr eingeführt werden kann.
In das Rohr 42 wird ein der Rohrlänge etwa entsprechendes Stück der Faser 40 so eingeführt, daß es gut hineinpaßt, aber noch ein gewisser Abstand bleibt. Das Rohr und die
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eingeführte Easer werden dann im Ofen 46 erhitzt, bis ihre Viskosität niedrig genug zum Ausziehen ist, und unter Verringerung des Querschnitts ausgezogen, "bis die Schicht 36 und die Rohrinnenfläche 44 zusammenfallen und mit der Vorfaser außenfläche zu einer Faser mit festem Querschnitt verschmelzen. Durch weiteres Ausziehen wird der Querschnitt weiter verringert, Ms ein optischer Wellenleiter mit den gewünschten Eigenschaften entsteht. Diese in der Figur 7 gezeigte Wellenleiterfaser 48 besteht aus einem Kern 50 mit dem Radius r.., umgeben von einer Mantelschicht 52 mit dem Radius r2, die ihrerseits von einer äußeren Mantelschicht 54 mit einem Radius r, umgeben ist (vgl. auch die Figur 4). Eine Grenzfläche 56 besteht zwischen Kern 50 und Mantel 52, eine weitere Grenzfläche 58 zwischen den Mantelschichten 52 und 54. Infolge der Herstellungsmethode ist die Qualität der Grenzfläche 56 besser als die der Grenzfläche 58. Die erforderliche Qualität der Grenzfläche 56 nimmt mit zunehmendem Durchmesser der Schicht 52 ab. Übersteigt dieser Durchmesser etwa 10 /um, so wird der Teil des in der Schicht 54 fortgepflanzten optischen Signals vernachlässigbar klein. Die qualitativ besten Wellenleiter erreicht man, wenn die Qualität beider Grenzflächen 56, 58 so gut wie möglich ist.
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Da die fortgepflanzte Liclitenergie am Radius rg sehr gering ist und in dem aus dem Rohr 42 gebildeten Mantel praktisch. Null angenähert werden kann, braucht das Glas für das Rohr 42 nicht die gleiche Reinheit wie das Glas für Kern und Mantel 50, 52 au "besitzen, sondern kann selbst starke Verunreinigungen und Schlieren enthalten. Seine Viskosität und Wärmedehnung müssen aber mit Kern und Mantel vereinbar sein. Da aber immerhin ein Teil in der Mantelschicht 54 fortgepflanzt wird, besteht das Rohr 42 vorzugsweise aus Material gleicher Reinheit wie der Glaskörper 34. Nach bevorzugter Verfahrensausgestaltung wird daher das Rohr 42 durch Flammhydrolyse und Niederschlagen einer Rußschicht gleicher Zusammensetzung wie die der Schicht 22, Konsolidation zu einer dichten Glasschicht und Entfernen des Trägers hergestellt.
Die Mantelschichten 52, 54 werden zwar vorzugsweise aus dem gleichen Material hergestellt, können aber auch aus verschiedenem Material mit ähnlichem oder leicht verschiedenem Brechungsindex hergestellt v/erden, wobei die äußere Mantelschicht 54 vorzugsweise den niedrigeren Brechungsindex hat.
Das Rohr 42 kann auch durch Ausbohren eines festen Glasstabs hergestellt werden. Die rauhen Borflächen werden dann mit Säure, Flammen, Laserstrahlen, oder mechanisch poliert,
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— I IP —
oder z.B. mechanisch vorpoliert -und dann flammenpoliert. Zur Vermeidung der Verunreinigung wird die Oberfläche vor und nach jeder Politur zweckmäßig mit Flußsäure gewaschen
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Claims (9)

  1. Patentansprüche
    \Λ ,' Verfahren zur Herstellung "beschichteter optischer Glasfasern zur Verwendung als Wellenleiter und dergleichen, bei dem auf einen Träger eine erste Glasschicht und auf diese eine zweite Glasschicht mit geringerem Brechungsindex als die erste Schicht aufgebracht, der Träger entfernt wird, die Glasschichten auf die Ziehtemperatur erhitzt und unter Verringerung ihres Querschnitts zu einer Faser ausgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgezogene Faser wenigstens teilweise in ein Glasrohr eingebracht wird, dieses mit der Faser auf die Ziehtemperatur erhitzt und unter Verringerung des Querschnitts zu einer Faser mit festem Querschnitt ausgezogen wird, in welcher die erste Schicht den Kern und die zweite Schicht und das Rohr den Mantel einer optischen Faser bilden.
  2. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die erste Glasschicht durch Flammhydrolyse als Rußschieht aufgebracht und zu einem dichten, korngrenzflächenfreien Glas konsolidiert wird.
    S09882/0676
  3. 3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasrußschicht bis zu einer Dicke von wenigstens 5 mm aufgebracht wird.
  4. 4. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger vor Aufbringen der zweiten Schicht
    entfernt wird.
  5. 5. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht vor Erhitzen der ersten Schicht ebenfalls durch FlammhydrοIyse aufgebracht und beide Schichten zusammen erhitzt und zu korngrenzflächenfreien Glasschichten konsolidiert werden.
  6. 6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasrohr seinerseits durch Aufbringen einer Eußglasschicht durch ITlammhydrolyse auf einen Träger und Entfernen des Trägers hergestellt wird.
  7. 7. Verfahren gemäß irgend einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein Rohr aus Glas, Keramik oder Glaskeramik ist.
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  8. 8. Verfahren gemäß Anspruch. 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sräger entfernt wird, indem eine ätzende Satire durch ihn hindurch geleitet wird.
  9. 9. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindex des G-lasrohres gleich dem oder kleiner als der Brechungsindex der zweiten Glasschicht ist.
DE19752523401 1974-06-21 1975-05-27 Verfahren zur herstellung optischer wellenleiter Withdrawn DE2523401A1 (de)

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GB (1) GB1466496A (de)
IT (1) IT1039119B (de)
NL (1) NL7507399A (de)
SE (1) SE407566C (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3008416A1 (de) * 1979-03-07 1980-09-18 Int Standard Electric Corp Verfahren zur herstellung eines glasfaser-lichtleiters
EP0087793A1 (de) * 1982-03-01 1983-09-07 Achthal-Maschinenbau GmbH Verfahren zum Polieren von vorgeschliffenen Oberflächen an Werkstücken aus Glas
EP0309027A1 (de) * 1987-09-19 1989-03-29 Philips Patentverwaltung GmbH Verfahren zur Herstellung einer Monomode-Lichtleitfaser
DE3731806A1 (de) * 1987-09-22 1989-06-08 Rheydt Kabelwerk Ag Verfahren zum herstellen einer vorform fuer optische fasern

Families Citing this family (64)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4145456A (en) * 1974-09-14 1979-03-20 Dieter Kuppers Method of producing internally coated glass tubes for the drawing of fibre optic light conductors
DE2444100C3 (de) * 1974-09-14 1979-04-12 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Verfahren zur Herstellung von innenbeschichteten Glasrohren zum Ziehen von Lichtleitfasern
US3980459A (en) * 1975-12-24 1976-09-14 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Method for manufacturing optical fibers having eccentric longitudinal index inhomogeneity
US4173459A (en) * 1976-08-30 1979-11-06 Siemens Aktiengesellschaft Method for producing a light conducting fiber
GB1551657A (en) * 1977-05-17 1979-08-30 Standard Telephones Cables Ltd Manufacture of optical fibres
US4198223A (en) * 1977-05-17 1980-04-15 International Telephone And Telegraph Corporation Continuous fiber fabrication process
US4204850A (en) * 1977-08-26 1980-05-27 Corning Glass Works Carbon coating for a starting member used in producing optical waveguide
US4274854A (en) * 1978-01-13 1981-06-23 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Polarization-preserving optical fiber
FR2441858A1 (fr) * 1978-11-17 1980-06-13 Comp Generale Electricite Fibre optique
FR2504514B1 (fr) * 1981-04-24 1985-05-31 Comp Generale Electricite Procede d'elaboration d'une ebauche de fibre optique
US4639079A (en) * 1982-09-29 1987-01-27 Corning Glass Works Optical fiber preform and method
US4749396A (en) * 1985-01-25 1988-06-07 Polaroid Corporation Method of forming an optical fiber preform
JPS6236035A (ja) * 1985-04-18 1987-02-17 Sumitomo Electric Ind Ltd 光フアイバ母材の製造方法
US5028246A (en) * 1986-02-03 1991-07-02 Ensign-Bickford Optical Technologies, Inc. Methods of making optical waveguides
US5055120A (en) * 1987-12-15 1991-10-08 Infrared Fiber Systems, Inc. Fluoride glass fibers with reduced defects
US5030217A (en) * 1988-04-14 1991-07-09 Heraeus Lasersonics, Inc. Medical laser probe and method of delivering CO2 radiation
US4911712A (en) * 1988-04-14 1990-03-27 Heraeus Lasersonics, Inc. Medical laser probe
US4983195A (en) * 1990-01-04 1991-01-08 Corning Incorporated Method of making fiber optic coupler with longitudinal protrusions
US5043002A (en) * 1990-08-16 1991-08-27 Corning Incorporated Method of making fused silica by decomposing siloxanes
US5318611A (en) * 1992-03-13 1994-06-07 Ensign-Bickford Optical Technologies, Inc. Methods of making optical waveguides and waveguides made thereby
DE69319999T2 (de) * 1992-11-19 1999-03-18 Heraeus Quarzglas Verfahren zur Herstellung eines grossen Quarzglasrohres, sowie einer Vorform und einer optischen Faser
GB9312634D0 (en) * 1993-06-18 1993-08-04 Tsl Group Plc Improvements in vitreous silica manufacture
US5653034A (en) * 1995-05-24 1997-08-05 Trijicon, Inc. Reflex sighting device for day and night sighting
US5822488A (en) * 1995-10-04 1998-10-13 Sumitomo Electric Industries, Inc. Single-mode optical fiber with plural core portions
SE511083C2 (sv) * 1995-12-06 1999-08-02 Sumitomo Electric Industries Förfarande för att förlänga glasförform
US20090075083A1 (en) * 1997-07-21 2009-03-19 Nanogram Corporation Nanoparticle production and corresponding structures
US7575784B1 (en) 2000-10-17 2009-08-18 Nanogram Corporation Coating formation by reactive deposition
US20060147369A1 (en) * 1997-07-21 2006-07-06 Neophotonics Corporation Nanoparticle production and corresponding structures
US6919054B2 (en) * 2002-04-10 2005-07-19 Neophotonics Corporation Reactant nozzles within flowing reactors
US7384680B2 (en) * 1997-07-21 2008-06-10 Nanogram Corporation Nanoparticle-based power coatings and corresponding structures
US6952504B2 (en) 2001-12-21 2005-10-04 Neophotonics Corporation Three dimensional engineering of planar optical structures
WO2002044765A2 (en) * 2000-10-26 2002-06-06 Nanogram Corporation Multilayered optical structures
US5924234A (en) * 1997-11-20 1999-07-20 Trijicon, Inc. Optical sighting device
ZA200101911B (en) * 1998-09-16 2002-08-19 Jolt Ltd Wireless optical communications without electronics.
DE19852704A1 (de) * 1998-11-16 2000-05-18 Heraeus Quarzglas Verfahren zur Herstellung einer Vorform für eine optische Faser und für die Durchführung des Verfahrens geeignetes Substratrohr
WO2000050941A1 (en) * 1999-02-22 2000-08-31 Corning Incorporated Laser optimized multimode fiber and method for use with laser and led sources and system employing same
US6438303B1 (en) 1999-02-22 2002-08-20 Corning Incorporated Laser optimized multimode fiber and method for use with laser and LED sources and system employing same
EP2423170B1 (de) * 1999-06-22 2013-08-21 Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Verfahren zur Herstellung einer Vorform aus Glas für optische Fasern
DE19952821B4 (de) * 1999-11-02 2004-05-06 Heraeus Tenevo Ag Verfahren zur Herstellung einer Quarzglas-Vorform für Lichtleitfasern
EP1328482A1 (de) * 2000-09-28 2003-07-23 Corning Incorporated Teilchen aus siliciumoxidsoot für optisches glas und verfahren zu ihrer herstellung
CN1251809C (zh) * 2000-10-17 2006-04-19 尼奥弗托尼克斯公司 通过反应沉积形成涂覆的装置及方法
US6687445B2 (en) * 2001-06-25 2004-02-03 Nufern Double-clad optical fiber for lasers and amplifiers
US7272285B2 (en) * 2001-07-16 2007-09-18 Massachusetts Institute Of Technology Fiber waveguides and methods of making the same
US6917511B1 (en) 2001-08-14 2005-07-12 Neophotonics Corporation Reactive deposition for the formation of chip capacitors
US6723435B1 (en) * 2001-08-28 2004-04-20 Nanogram Corporation Optical fiber preforms
US6769275B2 (en) 2002-03-15 2004-08-03 Fibercore, Inc. Method for making optical fiber preform using simultaneous inside and outside deposition
US6807742B2 (en) * 2002-09-06 2004-10-26 Trijicon, Inc. Reflex sight with multiple power sources for reticle
FR2847895B1 (fr) * 2002-11-28 2006-06-02 Cit Alcatel Procede de fabrication d'une fibre optique a revetements de natures distinctes
US7430881B2 (en) * 2003-01-10 2008-10-07 Weatherford/Lamb, Inc. Method of making an optical fiber attachment device
US7521097B2 (en) * 2003-06-06 2009-04-21 Nanogram Corporation Reactive deposition for electrochemical cell production
US8865271B2 (en) 2003-06-06 2014-10-21 Neophotonics Corporation High rate deposition for the formation of high quality optical coatings
US7793612B2 (en) 2003-08-01 2010-09-14 Silica Tech, Llc Ring plasma jet method and apparatus for making an optical fiber preform
US20050092030A1 (en) * 2003-10-31 2005-05-05 Jitendra Balakrishnan Method and apparatus for depositing glass soot
BR0318672B1 (pt) * 2003-12-24 2012-01-24 processo para produzir uma pré-forma de núcleo de vidro para uma fibra óptica de baixa atenuação.
US7404302B2 (en) * 2004-05-27 2008-07-29 Corning Incorporated Method of depositing glass soot
US7491431B2 (en) * 2004-12-20 2009-02-17 Nanogram Corporation Dense coating formation by reactive deposition
US9873629B2 (en) * 2011-06-30 2018-01-23 Corning Incorporated Methods for producing optical fiber preforms with low index trenches
US9702490B2 (en) 2013-04-30 2017-07-11 Corning Incorporated Sealing method for silicon carbide parts used at high temperatures
JP5995923B2 (ja) 2014-08-06 2016-09-21 古河電気工業株式会社 光ファイバ母材および光ファイバの製造方法
CA2897130A1 (en) * 2015-07-14 2017-01-14 Oz Optics Ltd. Method for the fabrication of optical waveguide devices in photonic crystal fibers and in waveguides with hollow structures
EP3423419B1 (de) * 2016-03-03 2022-05-04 Prysmian S.p.A. Verfahren zur herstellung einer vorform für optische fasern
US10294146B2 (en) 2016-08-31 2019-05-21 Corning Incorporated Single mode optical fibers with Brillouin frequency-shift management
TWI794271B (zh) * 2017-08-18 2023-03-01 美商康寧公司 玻璃系兆赫光波導及其形成方法
CN111635127B (zh) * 2020-05-08 2023-06-09 江苏永鼎光纤科技有限公司 含有功能性石英包层的光纤预制棒及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3737292A (en) * 1972-01-03 1973-06-05 Corning Glass Works Method of forming optical waveguide fibers
DE2414009A1 (de) * 1973-03-29 1974-10-10 Int Standard Electric Corp Verfahren zum umhuellen von optischen glasfasern
DE2418168A1 (de) * 1973-04-16 1974-10-31 Western Electric Co Optische uebertragungsleitung aus glas
DE2352003A1 (de) * 1973-10-09 1975-05-15 Sumitomo Electric Industries Verfahren zur herstellung einer optischen uebertragungsleitung

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1031891A (en) * 1962-03-06 1966-06-02 Mosaic Fabrications Inc Improvements in and relating to bundles of glass fibres
US3455667A (en) * 1966-05-06 1969-07-15 American Optical Corp Method of making optical couplers
US3711262A (en) * 1970-05-11 1973-01-16 Corning Glass Works Method of producing optical waveguide fibers
US3737293A (en) * 1972-01-03 1973-06-05 Corning Glass Works Method of forming an economic optical waveguide fiber
US3823995A (en) * 1972-03-30 1974-07-16 Corning Glass Works Method of forming light focusing fiber waveguide

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3737292A (en) * 1972-01-03 1973-06-05 Corning Glass Works Method of forming optical waveguide fibers
DE2414009A1 (de) * 1973-03-29 1974-10-10 Int Standard Electric Corp Verfahren zum umhuellen von optischen glasfasern
DE2418168A1 (de) * 1973-04-16 1974-10-31 Western Electric Co Optische uebertragungsleitung aus glas
DE2352003A1 (de) * 1973-10-09 1975-05-15 Sumitomo Electric Industries Verfahren zur herstellung einer optischen uebertragungsleitung

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3008416A1 (de) * 1979-03-07 1980-09-18 Int Standard Electric Corp Verfahren zur herstellung eines glasfaser-lichtleiters
EP0087793A1 (de) * 1982-03-01 1983-09-07 Achthal-Maschinenbau GmbH Verfahren zum Polieren von vorgeschliffenen Oberflächen an Werkstücken aus Glas
EP0309027A1 (de) * 1987-09-19 1989-03-29 Philips Patentverwaltung GmbH Verfahren zur Herstellung einer Monomode-Lichtleitfaser
DE3731806A1 (de) * 1987-09-22 1989-06-08 Rheydt Kabelwerk Ag Verfahren zum herstellen einer vorform fuer optische fasern

Also Published As

Publication number Publication date
FR2275786B1 (de) 1981-08-07
CA1061565A (en) 1979-09-04
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SE407566C (sv) 1980-09-18
AT382361B (de) 1987-02-25
US3932162A (en) 1976-01-13
JPS5843336B2 (ja) 1983-09-26
IT1039119B (it) 1979-12-10
SE7507035L (sv) 1975-12-23
NL7507399A (nl) 1975-12-23
GB1466496A (en) 1977-03-09
JPS5114336A (en) 1976-02-04
SE407566B (sv) 1979-04-02
ATA463175A (de) 1980-12-15

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