JPH0425685Y2 - - Google Patents

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JPH0425685Y2
JPH0425685Y2 JP13812986U JP13812986U JPH0425685Y2 JP H0425685 Y2 JPH0425685 Y2 JP H0425685Y2 JP 13812986 U JP13812986 U JP 13812986U JP 13812986 U JP13812986 U JP 13812986U JP H0425685 Y2 JPH0425685 Y2 JP H0425685Y2
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young
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acrylate
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  • Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed explanation of the idea]

産業上の利用分野 本考案は、石英系ガラスからなるコア、クラツ
ドを断面半径方向に内層および外層をなす2層構
造の放射線硬化樹脂で被覆した光伝送用フアイバ
に関するものである。 従来の技術 石英系光フアイバは、外力および温度変化にと
もなう破断と伝送特性の劣化を防止するため被覆
が施される。この目的で、一般に被覆は2重にな
される。光フアイバを直接被覆する内層には比較
的柔らかい物質を用い、その内層を被覆する外層
には硬い材料を用いる。これは、内層に緩衝効果
をもたせ、外層に殻としての役割をもたせるため
である。被覆材料としては放射線硬化型樹脂等が
用いられる。 被覆においてさらに注意すべき点は低温での伝
送損失増である。石英系光フアイバと樹脂被覆材
料とでは熱膨張係数が2桁近く異なる。このた
め、被覆が均一になされていないと伝送損失が増
加するうえ、温度特性もよくなくなる。これは、
被覆後の冷却過程で光フアイバに不均一な側圧が
かかつてマイクロベンド損が生じるためである。 上記の点を考慮して放射線硬化型樹脂を用いて
2層構造の被覆を行ない側圧特性および温度特性
を向上させるためには、内層および外層に用いる
樹脂のヤング率およびその温度変化をうまく制御
する必要がある。そこで、中心部の石英系光フア
イバを直接被覆する内層に用いる樹脂のヤング率
の常温で0.1〜0.5Kg/mm2とし、この内層を被覆す
る外層に用いる樹脂のヤング率を常温で10〜100
Kg/mm2とすることが既に提案されている。温度に
対しては、内層に用いる樹脂のヤング率変化が、
−40℃の低温で常温時の値の10倍以下となること
が要求されていた。さらに、外層に用いる樹脂の
ヤング率の温度変化はできるだけ小さいことが必
要である。 考案が解決しようとする問題点 上記の光伝送用フアイバでは、低温時の伝送損
失増加を小さく抑えることは確かに可能であつ
た。しかし、常温時の側圧特性に問題があること
が、その後の検討により判明した。その理由は以
下のようなものである。すなわち、内層に用いる
樹脂は応力緩衝層の役割を果しているが、ヤング
率が常温で0.1〜0.5Kg/mm2では、応力緩衝層とし
て十分に機能するためには値が大きすぎる。この
ため、外層を通して与えられた側圧等の外力に対
して緩衝効果が十分でなく、側圧特性が悪くなる
からである。 ここで単純に、内層に用いる樹脂のヤング率の
常温での値を応力緩衝に十分な0.05Kg/mm2以下に
小さくして、しかも低温でのヤング率変化を従来
通り小さく抑えておくのでは問題は解決されな
い。光伝送用フアイバ全体を低温にすると、外層
に用いる樹脂の収縮応力によつて中心部の石英系
光フアイバに対して軸方向の圧縮応力が働いてこ
の石英系光フアイバが座屈し、その結果、急激に
伝送損失が増加するからである。 そこで本考案は、内層に用いる樹脂のヤング率
の常温時の値を応力緩衝に十分な小さい値にして
側圧特性を改善する一方、該樹脂のヤング率の低
温での値を大きくして、石英系光フアイバの低温
時の座屈を防止し伝送損失増を抑制することので
きる、2層構造の放射線硬化樹脂被覆を有する光
伝送用フアイバを提供することを目的とする。 問題を解決するための手段 断面半径方向に内層および外層の2層で光フア
イバを被覆してなる光伝送用フアイバにおける上
記問題点を解決するために本考案では、該内層の
被覆が、20℃において0.05Kg/mm2以下のヤング率
を示し、しかも、−40℃において20℃における上
記のヤング率の値の10倍〜100倍の値のヤング率
を示す放射線硬化型樹脂で形成され、該外層の被
覆が該内層の被覆よりも高いヤング率を示す放射
線硬化型樹脂で形成されている。 さらに、上記外層の被覆は20℃において20〜
100Kg/mm2のヤング率を示す。 上記内層および外層の被覆を形成する放射線硬
化型樹脂は、シリコーンアクリレート系、シリコ
ンウレタンアクリレート系、ポリエステル/ポリ
エーテルウレタンアクリレート系、ポリブタジエ
ンウレタンアクリレート系、エポキシアクリレー
ト系、ポリカーボネートアクリレート系の樹脂、
あるいはこれら樹脂の2種以上の混合系であるこ
とが望ましい。これらの樹脂のヤング率を本考案
の範囲とするには放射線の照射量を調整するとよ
い。 作 用 上記のように、本考案の内層の被覆に用いる樹
脂の常温でのヤング率は0.05Kg/mm2以下であるか
ら、被覆の冷却時にかかる側方向の応力に対して
十分な緩衝作用を果す。一方、低温におけるこの
内層のヤング率の値は、この常温での値の10倍以
上100倍以下と、従来の場合と比べて大きい。こ
のため、光伝送用フアイバが低温の環境におかれ
て外層に用いる樹脂が収縮して軸方向の応力が発
生しても、内層に用いる樹脂のヤング率が大きく
なつており、十分な剛性を発揮して中心部の石英
系光フアイバを座屈させるには至らない。しか
も、内層に用いる樹脂のヤング率の値の常温と低
温での比が10以上100以下の場合には、低温時の
伝送損失が増加することはない。この比の値が
100を越えると伝送損失は大きくなる。 このように、本考案による光伝送用フアイバを
用いると、常温時の側圧特性を改善するととも
に、低温時の光フアイバの座屈を防止して伝送損
失増を抑制することが可能となる。 実施例 以下に、本考案による、2層構造の放射線硬化
型樹脂被覆を有する光伝送用フアイバの実施例を
説明する。本考案の光伝送用フアイバは第1図に
その断面を示すように、中心部の石英系光フアイ
バ1を常温で小さなヤング率を示す樹脂からなる
内層2が被覆し、その上からさらに、内層2より
も常温で大きなヤング率を示す樹脂からなる外層
3が被覆するという構造となつている。 実施例 1 コア・クラツド間屈折率差Δn=0.3%で外径
125μmの通常のSM型フアイバに種々の放射線硬
化型樹脂を、内層が外径200μm、外層が外径
250μmとなるように被覆した。従つて内層は厚
さ37.5μm、外層は厚さ25μmである。 内層には、ウレタンアクリレート系樹脂を用
い、外層には、エポキシアクリレート系、エレタ
ンアクリレート系樹脂を用いた。内層に用いた樹
脂と外層に用いた樹脂の組合せおよびヤング率の
値は第1表にまとめてある。ヤング率は、放射線
照射の程度を変えることにより望みの値を得る。 全部で12種類の光伝送用フアイバを作製した。
フアイバ番号1は比較のための従来例である。こ
れら12種のサンプルについてそれぞれ、側圧特性
と低温特性を測定した。側圧特性は、胴径30cmの
平滑なプラスチツクボビンに張力100gで2Km整
列巻きしたときの波長1.55μmでのロスと、同じ
フアイバを束取りにしたときのロスとの差で表わ
してある。低温特性は、長さ1Kmの束取りフアイ
バの−40℃での波長1.3μmの伝送ロスの増加で表
わす。 測定の結果はすべて第1表にまとめてある。フ
アイバ番号1のサンプルとフアイバ番号2〜12の
サンプルとの比較から、内層に用いる樹脂の20℃
でのヤング率を0.05Kg/mm2以下にして、しかもそ
の値に対する低温−40℃での値の比が10〜100で
あると、側圧特性、低温特性ともにすぐれている
ことがわかる。この場合さらに、外層に用いる樹
脂の常温でのヤング率が、20〜100Kg/mm2である
と両特性とも特にすぐれている。上記の比が100
を越えると低温等が特に悪化する。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to an optical transmission fiber in which a core and a cladding made of quartz glass are coated with a radiation-curable resin having a two-layer structure, which forms an inner layer and an outer layer in the radial direction of the cross section. BACKGROUND OF THE INVENTION Silica-based optical fibers are coated to prevent breakage and deterioration of transmission characteristics due to external forces and temperature changes. For this purpose, the coating is generally double coated. A relatively soft material is used for the inner layer that directly covers the optical fiber, and a hard material is used for the outer layer that covers the inner layer. This is because the inner layer has a buffering effect and the outer layer has a role as a shell. A radiation-curable resin or the like is used as the coating material. Another point to be careful about when coating is the increase in transmission loss at low temperatures. The thermal expansion coefficients of the silica-based optical fiber and the resin coating material differ by nearly two orders of magnitude. Therefore, if the coating is not uniform, the transmission loss will increase and the temperature characteristics will not be good. this is,
This is because non-uniform lateral pressure is applied to the optical fiber during the cooling process after coating, resulting in microbend loss. Considering the above points, in order to improve the lateral pressure characteristics and temperature characteristics by using a radiation-curable resin in a two-layer coating, it is necessary to skillfully control the Young's modulus of the resin used for the inner and outer layers and its temperature change. There is a need. Therefore, the Young's modulus of the resin used for the inner layer that directly covers the quartz optical fiber in the center is 0.1 to 0.5 Kg/mm 2 at room temperature, and the Young's modulus of the resin used for the outer layer that covers this inner layer is 10 to 100 at room temperature.
Kg/mm 2 has already been proposed. With respect to temperature, the Young's modulus of the resin used for the inner layer changes as follows:
The value was required to be less than 10 times the value at room temperature at a low temperature of -40°C. Furthermore, it is necessary that the temperature change in the Young's modulus of the resin used for the outer layer be as small as possible. Problems to be Solved by the Invention In the optical transmission fiber described above, it was certainly possible to suppress the increase in transmission loss at low temperatures. However, subsequent studies revealed that there was a problem with the lateral pressure characteristics at room temperature. The reason is as follows. That is, the resin used for the inner layer plays the role of a stress buffer layer, but a Young's modulus of 0.1 to 0.5 Kg/mm 2 at room temperature is too large for it to function sufficiently as a stress buffer layer. For this reason, the buffering effect against external forces such as lateral pressure applied through the outer layer is not sufficient, resulting in poor lateral pressure characteristics. Here, it would be a good idea to simply reduce the value of the Young's modulus of the resin used for the inner layer at room temperature to 0.05 Kg/mm 2 or less, which is sufficient for stress buffering, and to keep the change in Young's modulus at low temperatures as small as before. The problem remains unsolved. When the entire optical transmission fiber is brought to a low temperature, compressive stress in the axial direction is applied to the central silica-based optical fiber due to the shrinkage stress of the resin used for the outer layer, causing the silica-based optical fiber to buckle. This is because transmission loss increases rapidly. Therefore, the present invention aims to improve the lateral pressure characteristics by reducing the Young's modulus of the resin used for the inner layer at room temperature to a value sufficiently small for stress buffering, while increasing the Young's modulus of the resin at low temperature to An object of the present invention is to provide an optical transmission fiber having a two-layer radiation-curable resin coating that can prevent buckling of the system optical fiber at low temperatures and suppress an increase in transmission loss. Means for Solving the Problem In order to solve the above-mentioned problems in an optical transmission fiber in which the optical fiber is coated with two layers, an inner layer and an outer layer, in the radial direction of the cross section, the present invention provides that the inner layer is coated at 20°C. It is made of a radiation-curable resin that exhibits a Young's modulus of 0.05 Kg/mm 2 or less at -40°C and a Young's modulus that is 10 to 100 times the value of the above Young's modulus at 20°C. The outer layer coating is made of a radiation-curable resin having a higher Young's modulus than the inner layer coating. Furthermore, the coating of the above-mentioned outer layer has a temperature of 20 to
It shows a Young's modulus of 100Kg/ mm2 . The radiation-curable resins forming the inner and outer layer coatings include silicone acrylate-based, silicone urethane acrylate-based, polyester/polyether urethane acrylate-based, polybutadiene urethane acrylate-based, epoxy acrylate-based, polycarbonate acrylate-based resins,
Alternatively, a mixture of two or more of these resins is desirable. In order to bring the Young's modulus of these resins within the range of the present invention, it is preferable to adjust the amount of radiation irradiation. Function As mentioned above, the Young's modulus of the resin used for coating the inner layer of the present invention at room temperature is 0.05 Kg/mm 2 or less, so it has a sufficient buffering effect against the lateral stress applied when the coating is cooled. fulfill On the other hand, the value of the Young's modulus of this inner layer at low temperatures is 10 to 100 times the value at room temperature, which is larger than that in the conventional case. Therefore, even if the optical transmission fiber is exposed to a low-temperature environment and the resin used for the outer layer contracts and axial stress is generated, the Young's modulus of the resin used for the inner layer is large, and it will not have sufficient rigidity. This does not lead to buckling of the silica-based optical fiber in the center. Moreover, when the ratio of the Young's modulus of the resin used for the inner layer between room temperature and low temperature is 10 or more and 100 or less, the transmission loss at low temperature does not increase. The value of this ratio is
If it exceeds 100, the transmission loss will increase. As described above, by using the optical transmission fiber according to the present invention, it is possible to improve the lateral pressure characteristics at room temperature, prevent buckling of the optical fiber at low temperatures, and suppress increase in transmission loss. Embodiments Hereinafter, embodiments of a light transmission fiber having a two-layer radiation-curable resin coating according to the present invention will be described. As shown in the cross section of the optical transmission fiber of the present invention, the quartz-based optical fiber 1 in the center is coated with an inner layer 2 made of a resin that exhibits a small Young's modulus at room temperature. It has a structure in which an outer layer 3 made of a resin having a larger Young's modulus than that of 2 at room temperature covers the outer layer 3. Example 1 Outer diameter with refractive index difference Δn between core and cladding = 0.3%
A 125 μm regular SM fiber is coated with various radiation-curing resins, the inner layer has an outer diameter of 200 μm, and the outer layer has an outer diameter of 200 μm.
It was coated to a thickness of 250 μm. The inner layer is therefore 37.5 μm thick and the outer layer 25 μm thick. Urethane acrylate resin was used for the inner layer, and epoxy acrylate resin and elethane acrylate resin were used for the outer layer. The combinations of the resins used for the inner layer and the resins used for the outer layer and the Young's modulus values are summarized in Table 1. A desired value of Young's modulus can be obtained by changing the degree of radiation irradiation. A total of 12 types of optical transmission fibers were fabricated.
Fiber number 1 is a conventional example for comparison. The lateral pressure characteristics and low-temperature characteristics of each of these 12 samples were measured. The lateral pressure characteristics are expressed as the difference between the loss at a wavelength of 1.55 μm when the same fiber is wound in a 2 km line at a tension of 100 g around a smooth plastic bobbin with a body diameter of 30 cm, and the loss when the same fiber is made into a bundle. Low-temperature characteristics are expressed as an increase in transmission loss at a wavelength of 1.3 μm at -40°C for a bundled fiber with a length of 1 km. All measurement results are summarized in Table 1. From the comparison between the sample with fiber number 1 and the sample with fiber numbers 2 to 12, it was found that the temperature of the resin used for the inner layer at 20℃
It can be seen that when the Young's modulus at 0.05 Kg/mm 2 or less and the ratio of the value at a low temperature of -40°C to that value is 10 to 100, both lateral pressure characteristics and low temperature characteristics are excellent. In this case, both properties are particularly excellent if the resin used for the outer layer has a Young's modulus of 20 to 100 Kg/mm 2 at room temperature. The above ratio is 100
If the temperature exceeds 100%, low temperatures, etc., will be particularly aggravating.

【表】 実施例 2 コア・クラツド間屈折率差Δn=1.1%で外径
125μm(コア径50μm)の通常のGI型フアイバ
に、種々の放射線硬化樹脂を、内層が外径300μ
m、外層が外径400μmとなるように被覆した。
従つて内層は厚さ87.5μm、外層は厚さ50μmであ
る。 内層には、ウレタンアクリレート系樹脂を用
い、外層には、エポキシアクリレート系、ウレタ
ンアクリレート系樹脂を用いた。内層に用いた樹
脂と外層に用いた樹脂の組合せおよびヤング率の
値は第2表にまとめてある。ヤング率は、放射線
照射の程度を調整することにより所定の値を得
た。 全部で7種類の光伝送用フアイバを作製した。
フアイバ番号13は比較のための従来例である。こ
れら7種のサンプルについて、実施例1と同様の
方法で側圧特性、低温特性を測定した。 測定の結果はすべて第2表にまとめてある。フ
アイバ番号13のサンプルとフアイバ番号14〜19の
サンプルとの比較から、内層に用いる樹脂の20℃
でのヤング率を0.05Kg/mm2にして、しかもその値
に対する低温−40℃での値の比が10〜100である
と、側圧特性、低温特性ともにすぐれていること
がわかつた。この比が20以上の場合に特にすぐれ
た性質を示す。この場合外層に用いる樹脂の常温
でのヤング率は20〜100Kg/mm2である。
[Table] Example 2 Outer diameter with refractive index difference Δn between core and cladding = 1.1%
A normal GI type fiber of 125 μm (core diameter 50 μm) is coated with various radiation-curing resins, and the inner layer has an outer diameter of 300 μm.
m, and the outer layer was coated with an outer diameter of 400 μm.
The inner layer is therefore 87.5 μm thick and the outer layer 50 μm thick. Urethane acrylate resin was used for the inner layer, and epoxy acrylate resin and urethane acrylate resin were used for the outer layer. The combinations of resins used for the inner layer and outer layer and Young's modulus values are summarized in Table 2. Young's modulus was obtained at a predetermined value by adjusting the degree of radiation irradiation. A total of seven types of optical transmission fibers were fabricated.
Fiber number 13 is a conventional example for comparison. For these seven types of samples, lateral pressure characteristics and low temperature characteristics were measured in the same manner as in Example 1. All measurement results are summarized in Table 2. From the comparison between the sample with fiber number 13 and the sample with fiber numbers 14 to 19, the temperature of the resin used for the inner layer at 20℃
It was found that when the Young's modulus at 0.05 Kg/mm 2 and the ratio of the value at a low temperature of -40°C to that value was 10 to 100, both lateral pressure characteristics and low temperature characteristics were excellent. Particularly excellent properties are exhibited when this ratio is 20 or more. In this case, the Young's modulus of the resin used for the outer layer at room temperature is 20 to 100 kg/mm 2 .

【表】 上記の実施例では放射線硬化型の樹脂として
は、プレポリマーの成分でいえばウレタンアクリ
レート系、エポシキアクリレート系を用いたが、
シリコーンアクリレート系、シリコーンウレタン
アクリレート系、ポリエステル/ポリエーテルウ
レタンアクリレート系、ポリブタジエンウレタン
アクリレート系、ポリエステルアクリレート系、
ポリカーボネートアクリレート系およびこれらの
2種以上の混合系などが使用可能である。 考案の効果 以上説明したように、紫外線、電子線等の放射
線により硬化する樹脂を2層構造にして被覆した
石英系光フアイバにおいて、この石英系光フアイ
バを直接被覆する内層に用いる樹脂の常温でのヤ
ング率を0.05Kg/mm2以下にすることにより常温で
の側圧特性の改善をはかるとともに、この内層に
用いる樹脂の−40℃の低温におけるヤング率の値
を常温での値の10〜100倍とすることで低温での
光フアイバの座屈を防止して伝送損失増加を実用
上問題ないレベルに抑制できる。
[Table] In the above examples, urethane acrylate-based and epoxy acrylate-based prepolymer components were used as radiation-curable resins.
Silicone acrylate type, silicone urethane acrylate type, polyester/polyether urethane acrylate type, polybutadiene urethane acrylate type, polyester acrylate type,
Polycarbonate acrylate systems and mixtures of two or more of these can be used. Effects of the invention As explained above, in a silica-based optical fiber coated with a two-layer structure of resin that hardens with radiation such as ultraviolet rays or electron beams, the resin used for the inner layer that directly coats the silica-based optical fiber can be heated at room temperature. By reducing the Young's modulus to 0.05Kg/ mm2 or less, we aim to improve the lateral pressure characteristics at room temperature, and at the same time, the Young's modulus of the resin used for this inner layer at a low temperature of -40℃ is 10 to 100 of the value at room temperature. By doubling the amount, buckling of the optical fiber at low temperatures can be prevented and the increase in transmission loss can be suppressed to a level that poses no problem in practice.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本考案による光伝送用フアイバの断
面図である。 主な参照番号、1……石英系光フアイバ、2…
…被覆の内層、3……被覆の外層。
FIG. 1 is a sectional view of an optical transmission fiber according to the present invention. Main reference numbers: 1...silica-based optical fiber, 2...
...inner layer of the covering, 3...outer layer of the covering.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 断面半径方向に内層および外層の2層で光フ
アイバを被覆してなる光伝送用フアイバであつ
て、該内層の被覆が、20℃において0.05Kg/mm2
以下のヤング率を示し、しかも、−40℃におい
て20℃における上記のヤング率の値の10倍〜
100倍の値のヤング率を示す放射線硬化型樹脂
で形成され、該外層の被覆が該内層の被覆より
も高いヤング率を示す放射線硬化型樹脂で形成
されていることを特徴とする光伝送用フアイ
バ。 (2) 上記外層の被覆が20℃において20〜100Kg/
mm2のヤング率を示すことを特徴とする実用新案
登録請求の範囲第1項に記載の光伝送用フアイ
バ。 (3) 上記内層の被覆を形成する放射線硬化型樹脂
は、シリコーンアクリレート系、シリコンウレ
タンアクリレート系、ポリエステル/ポリエー
テルウレタンアクリレート系、ポリブタジエン
ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレー
ト系、ポリカーボネートアクリレート系の樹
脂、あるいはこれら樹脂の2種以上の混合系で
あることを特徴とする実用新案登録請求の範囲
第1項に記載の光伝送用フアイバ。 (4) 上記外層の被覆を形成する放射線硬化型樹脂
は、シリコーンアクリレート系、シリコンウレ
タンアクリレート系、ポリエステル/ポリエー
テルウレタンアクリレート系、ポリブタジエン
ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレー
ト系、ポリカーボネートアクリレート系の樹
脂、あるいはこれら樹脂の2種以上の混合系で
あることを特徴とする実用新案登録請求の範囲
第1項に記載の光伝送用フアイバ。
[Claims for Utility Model Registration] (1) An optical transmission fiber comprising an optical fiber coated with two layers, an inner layer and an outer layer, in the radial direction of the cross section, the inner layer coating being 0.05 kg/mm at 20°C. 2
It shows the following Young's modulus, and at -40°C, it is 10 times the above Young's modulus value at 20°C.
For optical transmission, characterized in that it is formed of a radiation-curable resin that exhibits a Young's modulus of 100 times the value, and the outer layer coating is formed of a radiation-curable resin that exhibits a higher Young's modulus than the inner layer coating. Faiba. (2) The outer layer has a weight of 20 to 100 kg/kg at 20°C.
The optical transmission fiber according to claim 1, which exhibits a Young's modulus of mm 2 . (3) The radiation-curable resin forming the inner layer coating is silicone acrylate-based, silicone urethane acrylate-based, polyester/polyether urethane acrylate-based, polybutadiene urethane acrylate-based, epoxy acrylate-based, polycarbonate acrylate-based resin, or any of these resins. The optical transmission fiber according to claim 1, which is a mixture of two or more resins. (4) The radiation-curable resin forming the outer layer coating may be silicone acrylate-based, silicone urethane acrylate-based, polyester/polyether urethane acrylate-based, polybutadiene urethane acrylate-based, epoxy acrylate-based, polycarbonate acrylate-based resin, or any of these resins. The optical transmission fiber according to claim 1, which is a mixture of two or more resins.
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WO2001020384A1 (en) * 1999-09-16 2001-03-22 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical fiber

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