JPH0247412B2 - - Google Patents
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- JPH0247412B2 JPH0247412B2 JP55024227A JP2422780A JPH0247412B2 JP H0247412 B2 JPH0247412 B2 JP H0247412B2 JP 55024227 A JP55024227 A JP 55024227A JP 2422780 A JP2422780 A JP 2422780A JP H0247412 B2 JPH0247412 B2 JP H0247412B2
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Classifications
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- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C21/00—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
-
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
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-
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- C03B2203/22—Radial profile of refractive index, composition or softening point
- C03B2203/26—Parabolic or graded index [GRIN] core profile
-
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- C03B2203/34—Plural core other than bundles, e.g. double core
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- C03C2218/00—Methods for coating glass
- C03C2218/30—Aspects of methods for coating glass not covered above
- C03C2218/355—Temporary coating
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/028—Optical fibres with cladding with or without a coating with core or cladding having graded refractive index
- G02B6/0281—Graded index region forming part of the central core segment, e.g. alpha profile, triangular, trapezoidal core
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- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Description
発明の分野
屈折率勾配のある光学装置、特に半径方向に屈
折率の勾配のあるロツド、フアイバー及びこれら
から作つた装置の改良に関連する。 従来技術の説明 半径方向に屈折率の勾配のあるフアイバー又は
ロツドは正のレンズ又はレンズ系に類似する集光
屈折力を有し、例えば直径１mm程度の細いロツド
はロツドの入射端又はその付近の対象物の明確な
像を送る性能を有する。 屈折率勾配のあるロツド又はフアイバーを作る
一製法は、酸化タリウム（Tl2O）含有ガラスの
徐冷温度より高温であるが軟化温度よりも低い温
度の硝酸カリウム（KNO3）融解浴にこのガラス
のロツドを浸漬する工程を含む。カリウムイオン
が緩慢な相互拡散によつてタリウムイオンと代わ
るこのイオン交換過程の代表的浸漬操作は１mm直
径のロツドで460℃、432時間である。 屈折率勾配を得るため、ペースト、粉末、液体
及び／又は気体でガラスのロツド又はフアイバー
を処理する他の複雑かつコストの高い方法が米国
特許第3843228号明細書に示されているが、前記
のようにこの方法では、変形が起こらない温度、
即ち軟化点以下にロツド又はフアイバーの処理温
度を維持しなければならない。 屈折率勾配のあるロツド、フアイバー及びこれ
ら製品の生産コストを低下し加工技術を単純化し
て有効な大量生産の実施を期待する本発明の主目
的は、製品に変形を生ずることなく処理製品の軟
化点以上のイオン拡散を使用することにある。 軟化点以上の高温度を使用することによりイオ
ン拡散時間を短縮できるだかりでなく、大量のガ
ラス製のロツド又はフアイバー、即ち後刻容易に
分離できるロツド束又はフアイバー束を同時にイ
オン交換処理できることも本発明の別の一目的で
ある。 更に他の一目的は、イオン交換処理を行う前に
ロツド又はフアイバーの同時延伸ができるような
融和性を有する固体イオン交換剤で、ガラス製の
フアイバー又はフアイバーに屈折率勾配を与える
のに必要なイオン交換を行うことにあり、この処
理によつて従来の取扱いの困難なイオン交換剤と
処理技術の必要を避けることができる。 本発明の他の目的と利点は下記説明から明らか
となるであろう。 本発明の要約 本発明によれば、屈折率勾配のあるロツド又は
フアイバーはガラス被覆ガラスコア予備成形体で
作られる。被覆ガラスはかなり高比率で酸化カリ
ウムを含み、又容易に酸で浸出できるような化学
的組成に構成される。最終的に屈折率勾配を有す
るロツド又はフアイバーとなるコアガラスはかな
りの比率で酸化タリウムを含有する。 コアガラスと被覆ガラスの組成は、屈折率の勾
配に必要なイオン交換処理を行う前に屈折率勾配
製品の所定縮小直経までコアと被覆の同時延伸が
できる膨張係数と軟化温度を有するものが選択さ
れる。 多数の上記のガラス被覆予備成形体は、延伸し
たもの又は初めのロツド状及び管状のものでも一
緒に束ね、これらのコア成分が変形しないように
束を固定状態に維持する強い圧縮力で保持したま
ま加熱してこれらのコア成分を融着する。被覆ガ
ラスは通常コアガラスよりもやや低い軟化点を有
するからコア間の全空隙を充填し、正常の軟化温
度よりも高い温度でもコア成分は変形しない。 上記の束はコア成分の軟化点よりかなり高い温
度まで加熱し、コアと被覆間の迅速なイオン交
換、即ちK+及びTl+イオンの相互拡散を行う。拡
散が起こる速度は温度の関数で、温度が高くなる
ほど拡散速度は速くなる。 K+及びTl+相互拡散後、束を徐冷し、更に酸浸
出によつて被覆ガラスを除去してロツド（コア）
をばらばらにし、次に所望レンズ屈折力に必要な
長さに切断してから両端を研磨する。 本発明を以下添付図面によつて説明する。 好適実施例の説明 光学ロツド又はフアイバー製品に変形を起こす
ことなくその軟化点以上の温度（即ち温度の関数
である拡散速度を増す目的）でイオン交換が行わ
れるように、更に又簡単で経済的かつ整然とした
手順で屈折率勾配のあるロツド又はフアイバーが
大量生産できる利点を達成するため、本発明の一
好適実施例は下記のように行われる； タリウム含有ガラスのコア１２及びカリウム含
有ガラスの外側スリーブ、即ち被覆１４を含む予
備成形体１０（第１図）を延伸に適する温度にま
で適当な加熱素子１６で帯域加熱し、次に本発明
によつて製造すべき屈折率勾配製品の所定コア直
径を有するロツド又はフアイバー１８に延伸す
る。 上記の延伸で得られるタリウム含有コア１２ａ
とカリウム含有被覆１４ａとを有する長いロツド
又はフアイバーは束２０の被覆素子１８ａを作る
のに必要な多数の短い長さに切断する。 被覆素子１８ａの束２０は、例えば電気コイル
２４で加熱される融解プレス２２内で組み立て
る。プレス２２の好適実施例では、プレスの四側
面２６は均一な高圧で束２０を強圧し、例えば
1000ないし5000psi（70.31ないし351.54Kg／cm2）の
均衡圧力で加圧する。 被覆素子１８ａの被覆１４ａを融解するため束
２０を十分に加熱し、又矢印２８で示すように加
圧すれば、上記の被覆は相互に融着してマトリツ
クス３０（第５図）を形成する。マトリツクス３
０はコアの軟化点以上の高温でも変形しないよう
にこれらのコア１２ａを包囲支持する。 コアのTl+イオンとマトリツクスのK+イオンの
急速な相互拡散は支持コア１２ａの軟化点以上に
束２０の温度を上昇することによつて行われる。
代表的なガラス組成及び適当な時間−温度サイク
ルについては後述する。 上記高圧融解とイオン交換処理を行う装置の詳
細については米国特許第3626040号及び第4002452
号明細書を参照されたい。後者は本発明による融
解及びイオン交換を行うのに適した上昇温度の
“傾斜”を含む融解サイクルを示している。 融解及びイオン交換処理後、束２０を徐冷温度
まで冷却するが、この徐冷操作は例えば米国特許
第4002452号明細書に記載されている。 次に束２０をプレス２２から取出し、浸出用媒
体、例えば酸浴３２（第６図）中に浸漬するとコ
ア１２ａは全部ばらばらになつてマトリツクス３
０から分離される。コア１２ａを酸浴３２から取
出し水及び／又は水蒸気等で洗浄するが、この浄
化法は、例えば米国特許第3004368号；第3624816
号及び第3674452号明細書に記載されている。上
記の操作で屈折率勾配のあるコア片はそれぞれ像
伝送レンズ（即ち両端の光学研磨後）として使用
でき、又レンズ３４及び３６（第７及び８図）の
ような短い部品に切断することもできる。 フアイバー又はロツドの図示形式のレンズ３４
又は３６（第７及び８図）は１mm程度の小さい直
径で、入射端又はその近くの対象物の明瞭な像を
伝送でき、例えば長い単一ロツドはニードル・ボ
アスコープ（needle borescope）のレンズとし
て利用できる。又第８図のような短いレンズ３６
は像伝送用フアイバースコープの一端の対象物像
の対物レンズとして使用できる。又特殊な使用法
として、正立像を生じる短いレンズ３４を縦横に
整列したものは書類複写用部品として使用でき
る。 予備成形体１０のコア１２及び被覆１４に適す
るガラス組成及びこれらで作られるフアイバー１
８の延伸の詳細については米国特許第2980957号
及び第3037241号明細書を参照されたい。 勿論、被覆１４は、予備成形体０のコア１２に
多くの形式、例えばガラスのチユーブ、フリツ
ト、ストリツプ又はスラブの形で付着される。 予備成形体１０のコア１２に適するガラス組成
は米国特許第3941474号明細書（第22欄、第４表）
又は米国特許第3801181号明細書（例１、第７
欄；例５、第８欄；及び例６、第９欄に記載され
ている。 予備成形体１０の可溶性（浸出可能）被覆１４
に適するガラス組成の例は下記に示される。
折率の勾配のあるロツド、フアイバー及びこれら
から作つた装置の改良に関連する。 従来技術の説明 半径方向に屈折率の勾配のあるフアイバー又は
ロツドは正のレンズ又はレンズ系に類似する集光
屈折力を有し、例えば直径１mm程度の細いロツド
はロツドの入射端又はその付近の対象物の明確な
像を送る性能を有する。 屈折率勾配のあるロツド又はフアイバーを作る
一製法は、酸化タリウム（Tl2O）含有ガラスの
徐冷温度より高温であるが軟化温度よりも低い温
度の硝酸カリウム（KNO3）融解浴にこのガラス
のロツドを浸漬する工程を含む。カリウムイオン
が緩慢な相互拡散によつてタリウムイオンと代わ
るこのイオン交換過程の代表的浸漬操作は１mm直
径のロツドで460℃、432時間である。 屈折率勾配を得るため、ペースト、粉末、液体
及び／又は気体でガラスのロツド又はフアイバー
を処理する他の複雑かつコストの高い方法が米国
特許第3843228号明細書に示されているが、前記
のようにこの方法では、変形が起こらない温度、
即ち軟化点以下にロツド又はフアイバーの処理温
度を維持しなければならない。 屈折率勾配のあるロツド、フアイバー及びこれ
ら製品の生産コストを低下し加工技術を単純化し
て有効な大量生産の実施を期待する本発明の主目
的は、製品に変形を生ずることなく処理製品の軟
化点以上のイオン拡散を使用することにある。 軟化点以上の高温度を使用することによりイオ
ン拡散時間を短縮できるだかりでなく、大量のガ
ラス製のロツド又はフアイバー、即ち後刻容易に
分離できるロツド束又はフアイバー束を同時にイ
オン交換処理できることも本発明の別の一目的で
ある。 更に他の一目的は、イオン交換処理を行う前に
ロツド又はフアイバーの同時延伸ができるような
融和性を有する固体イオン交換剤で、ガラス製の
フアイバー又はフアイバーに屈折率勾配を与える
のに必要なイオン交換を行うことにあり、この処
理によつて従来の取扱いの困難なイオン交換剤と
処理技術の必要を避けることができる。 本発明の他の目的と利点は下記説明から明らか
となるであろう。 本発明の要約 本発明によれば、屈折率勾配のあるロツド又は
フアイバーはガラス被覆ガラスコア予備成形体で
作られる。被覆ガラスはかなり高比率で酸化カリ
ウムを含み、又容易に酸で浸出できるような化学
的組成に構成される。最終的に屈折率勾配を有す
るロツド又はフアイバーとなるコアガラスはかな
りの比率で酸化タリウムを含有する。 コアガラスと被覆ガラスの組成は、屈折率の勾
配に必要なイオン交換処理を行う前に屈折率勾配
製品の所定縮小直経までコアと被覆の同時延伸が
できる膨張係数と軟化温度を有するものが選択さ
れる。 多数の上記のガラス被覆予備成形体は、延伸し
たもの又は初めのロツド状及び管状のものでも一
緒に束ね、これらのコア成分が変形しないように
束を固定状態に維持する強い圧縮力で保持したま
ま加熱してこれらのコア成分を融着する。被覆ガ
ラスは通常コアガラスよりもやや低い軟化点を有
するからコア間の全空隙を充填し、正常の軟化温
度よりも高い温度でもコア成分は変形しない。 上記の束はコア成分の軟化点よりかなり高い温
度まで加熱し、コアと被覆間の迅速なイオン交
換、即ちK+及びTl+イオンの相互拡散を行う。拡
散が起こる速度は温度の関数で、温度が高くなる
ほど拡散速度は速くなる。 K+及びTl+相互拡散後、束を徐冷し、更に酸浸
出によつて被覆ガラスを除去してロツド（コア）
をばらばらにし、次に所望レンズ屈折力に必要な
長さに切断してから両端を研磨する。 本発明を以下添付図面によつて説明する。 好適実施例の説明 光学ロツド又はフアイバー製品に変形を起こす
ことなくその軟化点以上の温度（即ち温度の関数
である拡散速度を増す目的）でイオン交換が行わ
れるように、更に又簡単で経済的かつ整然とした
手順で屈折率勾配のあるロツド又はフアイバーが
大量生産できる利点を達成するため、本発明の一
好適実施例は下記のように行われる； タリウム含有ガラスのコア１２及びカリウム含
有ガラスの外側スリーブ、即ち被覆１４を含む予
備成形体１０（第１図）を延伸に適する温度にま
で適当な加熱素子１６で帯域加熱し、次に本発明
によつて製造すべき屈折率勾配製品の所定コア直
径を有するロツド又はフアイバー１８に延伸す
る。 上記の延伸で得られるタリウム含有コア１２ａ
とカリウム含有被覆１４ａとを有する長いロツド
又はフアイバーは束２０の被覆素子１８ａを作る
のに必要な多数の短い長さに切断する。 被覆素子１８ａの束２０は、例えば電気コイル
２４で加熱される融解プレス２２内で組み立て
る。プレス２２の好適実施例では、プレスの四側
面２６は均一な高圧で束２０を強圧し、例えば
1000ないし5000psi（70.31ないし351.54Kg／cm2）の
均衡圧力で加圧する。 被覆素子１８ａの被覆１４ａを融解するため束
２０を十分に加熱し、又矢印２８で示すように加
圧すれば、上記の被覆は相互に融着してマトリツ
クス３０（第５図）を形成する。マトリツクス３
０はコアの軟化点以上の高温でも変形しないよう
にこれらのコア１２ａを包囲支持する。 コアのTl+イオンとマトリツクスのK+イオンの
急速な相互拡散は支持コア１２ａの軟化点以上に
束２０の温度を上昇することによつて行われる。
代表的なガラス組成及び適当な時間−温度サイク
ルについては後述する。 上記高圧融解とイオン交換処理を行う装置の詳
細については米国特許第3626040号及び第4002452
号明細書を参照されたい。後者は本発明による融
解及びイオン交換を行うのに適した上昇温度の
“傾斜”を含む融解サイクルを示している。 融解及びイオン交換処理後、束２０を徐冷温度
まで冷却するが、この徐冷操作は例えば米国特許
第4002452号明細書に記載されている。 次に束２０をプレス２２から取出し、浸出用媒
体、例えば酸浴３２（第６図）中に浸漬するとコ
ア１２ａは全部ばらばらになつてマトリツクス３
０から分離される。コア１２ａを酸浴３２から取
出し水及び／又は水蒸気等で洗浄するが、この浄
化法は、例えば米国特許第3004368号；第3624816
号及び第3674452号明細書に記載されている。上
記の操作で屈折率勾配のあるコア片はそれぞれ像
伝送レンズ（即ち両端の光学研磨後）として使用
でき、又レンズ３４及び３６（第７及び８図）の
ような短い部品に切断することもできる。 フアイバー又はロツドの図示形式のレンズ３４
又は３６（第７及び８図）は１mm程度の小さい直
径で、入射端又はその近くの対象物の明瞭な像を
伝送でき、例えば長い単一ロツドはニードル・ボ
アスコープ（needle borescope）のレンズとし
て利用できる。又第８図のような短いレンズ３６
は像伝送用フアイバースコープの一端の対象物像
の対物レンズとして使用できる。又特殊な使用法
として、正立像を生じる短いレンズ３４を縦横に
整列したものは書類複写用部品として使用でき
る。 予備成形体１０のコア１２及び被覆１４に適す
るガラス組成及びこれらで作られるフアイバー１
８の延伸の詳細については米国特許第2980957号
及び第3037241号明細書を参照されたい。 勿論、被覆１４は、予備成形体０のコア１２に
多くの形式、例えばガラスのチユーブ、フリツ
ト、ストリツプ又はスラブの形で付着される。 予備成形体１０のコア１２に適するガラス組成
は米国特許第3941474号明細書（第22欄、第４表）
又は米国特許第3801181号明細書（例１、第７
欄；例５、第８欄；及び例６、第９欄に記載され
ている。 予備成形体１０の可溶性（浸出可能）被覆１４
に適するガラス組成の例は下記に示される。
【表】
上記のコア１２及び被覆１４のガラス又は類似
組成のガラスの選択された組合せで、コア１２ａ
に適当な屈折率勾配を与えるイオン交換は約540
℃ないし640℃の温度で約５ないし30分間加熱で
行われる。一つの特殊の時間−温度サイクルは約
10分間の600℃保持である。 上記の説明から屈折率勾配のあるロツド、フア
イバー及びこれらで作られる“レンズ”製品は、
容易に大量生産、即ち多数のロツド又はフアイバ
ーを束にし、この束を軟化温度よりもかなり高い
温度でイオン交換処理を迅速に行うことによつて
製造できることが理解できよう。
組成のガラスの選択された組合せで、コア１２ａ
に適当な屈折率勾配を与えるイオン交換は約540
℃ないし640℃の温度で約５ないし30分間加熱で
行われる。一つの特殊の時間−温度サイクルは約
10分間の600℃保持である。 上記の説明から屈折率勾配のあるロツド、フア
イバー及びこれらで作られる“レンズ”製品は、
容易に大量生産、即ち多数のロツド又はフアイバ
ーを束にし、この束を軟化温度よりもかなり高い
温度でイオン交換処理を迅速に行うことによつて
製造できることが理解できよう。
第１図は本発明による屈折率勾配製品の初期製
造工程の略示図；第２図は第１図の２−２線によ
る拡大断面図；第３図は本発明によるイオン交換
処理のため多数の延伸ロツド又はフアイバーの束
を作る工程の部分図；第４図はイオン交換処理を
行う手段と方法の略示図；第５図はロツド又はフ
アイバー製品の処理済み束の拡大部分図；第６図
は本発明の最終工程を示し；第７及び８図は本発
明による屈折率勾配のあるフアイバー又はロツド
で作られる像伝送装置の拡大側面図である。 １０……予備成形体、１２……コア、１２ａ…
…タリウム含有コア、１４……被覆、１４ａ……
カリウム含有被覆、１８……ロツド又はフアイバ
ー素子、１８ａ……被覆素子、２０……束、３０
……マトリツクス。
造工程の略示図；第２図は第１図の２−２線によ
る拡大断面図；第３図は本発明によるイオン交換
処理のため多数の延伸ロツド又はフアイバーの束
を作る工程の部分図；第４図はイオン交換処理を
行う手段と方法の略示図；第５図はロツド又はフ
アイバー製品の処理済み束の拡大部分図；第６図
は本発明の最終工程を示し；第７及び８図は本発
明による屈折率勾配のあるフアイバー又はロツド
で作られる像伝送装置の拡大側面図である。 １０……予備成形体、１２……コア、１２ａ…
…タリウム含有コア、１４……被覆、１４ａ……
カリウム含有被覆、１８……ロツド又はフアイバ
ー素子、１８ａ……被覆素子、２０……束、３０
……マトリツクス。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 変性用酸化物に対してイオン交換可能かつ浸
出可能なガラス被覆により、前記変性用酸化物を
かなり高比率で含むガラスコアの予備形成体を覆
う工程と、 前記ガラス被覆予備成形体を所定寸法に相応す
る縮小直径の素子に加熱及び延伸する工程と、 多数の短い被覆素子に前記素子を分割する工程
と、 前記多数の短い被覆素子を束ねて、被覆素子束
を形成する工程と、 該酸化物素子束を十分に加熱して各ガラス被覆
を融解する工程と、 ほぼ均衡した高圧力を前記被覆素子束に加え、
更に変性用酸化物のイオンを各被覆内に抽出する
十分な時間、前記被覆の軟化温度以上の温度まで
前記被覆素子束を加熱する工程と、 該被覆素子束を除冷して圧力を除去する工程
と、 前記被覆素子からガラス被覆を浸出除去して、
屈折率勾配のあるロツド又はフアイバーを構成す
る工程と、 を含む屈折率勾配のあるロツド又はフアイバーの
製法。 ２ 変性用酸化物は酸化タリウムであり、該酸化
タリウムのイオンに対する親和力を有する前記ガ
ラス被覆はかなりの比率で酸化カリウムを含むガ
ラスである特許請求の範囲第１項記載の屈折率勾
配のあるロツド又はフアイバーの製法。 ３ 短い被覆素子束を更に加熱して該被覆素子束
の被覆にTl+イオンを拡散させる特許請求の範囲
第２項記載の屈折率勾配のあるロツド又はフアイ
バーの製法。 ４ 機械的プレスによりほぼ均衡した高圧力を加
える特許請求の範囲第３項記載の屈折理率勾配の
あるロツド又はフアイバーの製法。 ５ 被覆素子の各ガラス被覆は酸で浸出された
後、コアから酸の残留分が洗浄除去される特許請
求の範囲第１項記載の屈折率勾配のあるロツド又
はフアイバーの製法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/017,986 US4246016A (en) | 1979-03-07 | 1979-03-07 | Method of making graded refractive index fibers and rods |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55121407A JPS55121407A (en) | 1980-09-18 |
| JPH0247412B2 true JPH0247412B2 (ja) | 1990-10-19 |
Family
ID=21785637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2422780A Granted JPS55121407A (en) | 1979-03-07 | 1980-02-29 | Production of rods or fibers having gradient refractive index |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4246016A (ja) |
| JP (1) | JPS55121407A (ja) |
| CA (1) | CA1144373A (ja) |
| DE (1) | DE3008656A1 (ja) |
| FR (1) | FR2450789A1 (ja) |
| GB (1) | GB2043620B (ja) |
| HK (1) | HK18885A (ja) |
| NL (1) | NL8000609A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CS236184B1 (en) * | 1983-06-24 | 1985-05-15 | Bedrich Porsch | Column for liquid chromatography |
| DE3607259A1 (de) * | 1985-03-05 | 1986-09-18 | Nippon Sheet Glass Co. Ltd., Osaka | Mikrolinsenplatte und verfahren zu ihrer herstellung |
| US5264722A (en) * | 1992-06-12 | 1993-11-23 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Nanochannel glass matrix used in making mesoscopic structures |
| JPH08184702A (ja) * | 1994-12-29 | 1996-07-16 | Olympus Optical Co Ltd | 屈折率分布型光学素子およびその製造方法 |
| US6128926A (en) | 1999-03-15 | 2000-10-10 | Dicon Fiberoptics, Inc. | Graded index lens for fiber optic applications and technique of fabrication |
| US6438290B1 (en) | 2000-06-22 | 2002-08-20 | Eastman Kodak Company | Micro-aspheric collimator lens |
| US7013678B2 (en) * | 2002-09-19 | 2006-03-21 | Fitel Usa Corp | Method of fabricating graded-index optical fiber lenses |
| JP2006106324A (ja) * | 2004-10-05 | 2006-04-20 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 屈折率分布型ロッドレンズ、およびその製造方法 |
| DE102009018203A1 (de) * | 2009-04-22 | 2010-11-11 | Schott Ag | Konzentratoroptik: Low-cost-Fertigung rotationssymmetrischer und longitudinaler optischer Elemente |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4922465A (ja) * | 1972-06-22 | 1974-02-27 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3004368A (en) * | 1958-06-10 | 1961-10-17 | American Optical Corp | Manufacture of fiber optical devices |
| NL261074A (ja) * | 1958-08-11 | |||
| US3037241A (en) * | 1959-12-24 | 1962-06-05 | American Optical Corp | Method and apparatus for manufacturing light-conducting devices |
| US4002452A (en) * | 1966-12-23 | 1977-01-11 | American Optical Corporation | Apparatus for making fused fiber energy-conducting devices |
| US3941474A (en) * | 1968-03-15 | 1976-03-02 | Nippon Selfoc Kabushiki Kaisha | Light-conducting glass structures |
| US3801181A (en) * | 1968-08-10 | 1974-04-02 | Nippon Selfoc Co Ltd | Gradient index light conductor |
| GB1274955A (en) * | 1968-09-28 | 1972-05-17 | Nippon Selfoc Co Ltd | Light-conducting glass fibres and production thereof |
| GB1279464A (en) * | 1968-10-03 | 1972-06-28 | Nippon Selfoc Co Ltd | Production of light conducting glass fibres |
| US3626040A (en) * | 1969-10-06 | 1971-12-07 | American Optical Corp | Method of making fused bundles of light-conducting fibers |
| JPS4922465B1 (ja) * | 1969-12-30 | 1974-06-08 | ||
| US3791806A (en) * | 1969-12-30 | 1974-02-12 | Nippon Selfoc Co Ltd | Continuous production of light-conducting glass fibers with ion diffusion |
| US3624816A (en) * | 1970-01-28 | 1971-11-30 | American Optical Corp | Flexible fiber optic conduit |
| US3674452A (en) * | 1970-06-25 | 1972-07-04 | American Optical Corp | Method of fabricating illuminated fiber optics |
| US4102664A (en) * | 1977-05-18 | 1978-07-25 | Corning Glass Works | Method for making glass articles with defect-free surfaces |
-
1979
- 1979-03-07 US US06/017,986 patent/US4246016A/en not_active Expired - Lifetime
-
1980
- 1980-01-31 NL NL8000609A patent/NL8000609A/nl not_active Application Discontinuation
- 1980-02-07 CA CA000345255A patent/CA1144373A/en not_active Expired
- 1980-02-11 GB GB8004496A patent/GB2043620B/en not_active Expired
- 1980-02-29 JP JP2422780A patent/JPS55121407A/ja active Granted
- 1980-03-06 FR FR8005017A patent/FR2450789A1/fr active Granted
- 1980-03-06 DE DE19803008656 patent/DE3008656A1/de active Granted
-
1985
- 1985-03-14 HK HK188/85A patent/HK18885A/xx unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4922465A (ja) * | 1972-06-22 | 1974-02-27 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4246016A (en) | 1981-01-20 |
| NL8000609A (nl) | 1980-09-09 |
| JPS55121407A (en) | 1980-09-18 |
| FR2450789A1 (fr) | 1980-10-03 |
| CA1144373A (en) | 1983-04-12 |
| GB2043620A (en) | 1980-10-08 |
| DE3008656C2 (ja) | 1990-04-05 |
| HK18885A (en) | 1985-03-22 |
| GB2043620B (en) | 1983-03-09 |
| DE3008656A1 (de) | 1980-09-11 |
| FR2450789B1 (ja) | 1985-04-26 |
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