JPH09269432A - シングルモード光ファイバおよびその製造方法 - Google Patents
シングルモード光ファイバおよびその製造方法Info
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- JPH09269432A JPH09269432A JP8079085A JP7908596A JPH09269432A JP H09269432 A JPH09269432 A JP H09269432A JP 8079085 A JP8079085 A JP 8079085A JP 7908596 A JP7908596 A JP 7908596A JP H09269432 A JPH09269432 A JP H09269432A
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Abstract
伝送特性を有するとともに、生産性の向上が可能なシン
グルモード光ファイバを提供する。 【構成】 純石英に対する比屈折率差の平均がΔn2 で
あるとともに、外径aを有する第1のコア部110と、
純石英に対する比屈折率差の平均がΔn1 (<Δn2 )
であるとともに、外径bを有する、第1のコア部110
の周囲に形成された第2のコア部120と、純石英に対
する比屈折率差の平均がΔn0 (<Δn1)である、第
2のコア部130の周囲に形成されたクラッド部200
とを備える。そして、0.07≦a/b≦0.12、お
よび、b/MFD≧2.4なる関係を満たす。
Description
するシングルモード光ファイバおよびシングルモード光
ファイバの製造方法に関するものである。
下、「SM光ファイバ」とも呼ぶ)の信号光波長は1.
3μm近傍または1.55μm近傍であることが多い
が、伝送損失の面から1.55μmの使用が増しつつあ
る。1.55μm用SM光ファイバでは、波長分散(波
長によって光の伝搬速度が異なるためパルス波が広がる
現象)がゼロになるゼロ分散波長を1.55μm近傍に
する必要がある。このため、現在では、屈折率分布(以
下「プロファイル」と呼ぶ)を特公平−18161号公
報に示されるようなデュアルシェイプ型、又は“Relati
on between Macrobending Losses and Cutoff Waveleng
th in Dispersion-Shifted Segmented-Core Fiber ”El
ectronics Letter,Vol.22,No.11,p.574,1986に示される
セグメントコア型にしたものが主に使用されている。
は、コア部を内層コア部と外層コア部との2層構造と
し、ゼロ分散波長を1.55μm近傍にする必要からプ
ロファイルが決定されるとともに、モードフィールド径
(以下、MFDとも呼ぶ)とコア径とが同程度のものが
採用されている。
n)法あるいはOVD(Outside Vaper Deposition)法
により、コア部分とコア部付近のクラッドの一部とにな
るべき多孔質ガラスを形成し、(ii)この多孔質ガラスを
加熱して円柱状のガラス部材を作成後、更に、(iii)こ
のガラス部材の外側に残りのクラッドとなるべき多孔質
ガラスを形成し(以後、この工程を「ジャケット付け工
程」と呼ぶ)、加熱してガラス化して光ファイバ母材を
作成し、(iv)光ファイバ母材を加熱線引して上記のシン
グルモード光ファイバを製造するか、(i)MCVD(Mod
ified ChemicalVaper Deposition)法により、コア部付
近のクラッドの一部となるべきガラス管の内面にコア部
となるべき多孔質ガラスを形成し、(ii)このガラス管を
加熱して中実化するとともに、多孔質ガラスをガラス化
して円柱状のガラス部材を作成後、更に、(iii)ジャケ
ット付け後、加熱してガラス化して光ファイバ母材を作
成し、(iv)光ファイバ母材を加熱線引して上記のシング
ルモード光ファイバを製造するか、(i)VAD(Vaper A
xial Deposition)法あるいはOVD(Outside Vaper D
eposition)法により、コア部分となるべき多孔質ガラ
スを形成し、(ii)この多孔質ガラスを別工程で作成した
コア部付近のクラッドの一部となるべきガラス管に挿入
後にコラプスして円柱状のガラス部材を作成後、更に、
(iii)ジャケット付け後、加熱してガラス化して光ファ
イバ母材を作成し、(iv)光ファイバ母材を加熱線引して
上記のシングルモード光ファイバを製造している。
ドの一部を形成しておくのは、ジャケット付けの際に、
内側のガラス部材に不純物(主にH2 O)が浸透するこ
とが避けられないため、光が主に伝搬するコア付近にジ
ャケット付けの界面が存在すると伝送損失の原因となる
からである。
M光ファイバではMFDとコア径とが1.5〜2.0倍
程度であるため、伝送光が存在し得る領域に伝送損失の
原因となる不純物が混入した部分を存在させないため
に、ジャケット付け工程の前にコア付近のクラッドとな
るべき部分を形成している。
層部コアと成るべき部分の多孔質ガラス、外層コア部と
成るべき部分の多孔質ガラス、およびクラッド部のコア
部付近の一部と成るべき部分の多孔質ガラスを製造する
ため、3種のバーナを同時に使用する必要があるが、火
炎の干渉が生じるためにプロファイルの制御が難しく、
安定して所望のプロフィルを実現できにくい。
ッドを回転させながらスス付けを行うので重力の影響を
受けやすく、大きなガラス材を得ることが困難である。
したがって、クラッドの一部となるべき部分まで同時に
作成すると、内側のコア部となるべき部分が細い光ファ
イバ母材しか作成できないので、1つの光ファイバ母材
から線引によって得られるSM光ファイバの長さが短
く、生産性が上がらない。
管の内部にガラスを析出されるので、外径に制約が存在
する。したがって、OVD法の場合と同様に生産性が上
がらない。
の一部となるべき部分を作る工程が加わることになると
ともに、コア径の大きな光ファイバ母材を製造すること
は困難であり、生産性が上がらない。
り、従来の分散シフト型SM光ファイバと同等な伝送特
性を有するとともに、生産性の向上が可能なシングルモ
ード光ファイバを提供することを目的とする。
を好適に製造できるシングルモード光ファイバの製造方
法を提供することを目的とする。
光ファイバは、石英を主材とするSM光ファイバであっ
て、(a)純石英に対する比屈折率差の平均が第1の値
Δn2 であるとともに、第1の外径aを有する第1のコ
ア部と、(b)純石英に対する比屈折率差の平均が第1
の値Δn2 よりも小さな第2の値Δn1 であるととも
に、第2の外径bを有する、第1のコア部の周囲に形成
された第2のコア部と、(c)純石英に対する比屈折率
差の平均が第2の値Δn1 よりも小さな第3の値Δn0
である、第2のコア部の周囲に形成されたクラッド部と
を備え、 0.07≦a/b≦0.12 …(1) なる関係を満たすとともに、第2の外径bがMFDの
2.4倍以上であることを特徴とする。
関係を満たすとともに、第2のコアの外径bがモードフ
ィールド径の2.4倍以上なので、従来の分散シフトフ
ァイバと同等の伝送特性を実現できる。この光ファイバ
では、MFD=8〜11μmであり、従来の分散シフト
ファイバよりも大きい。
増加するが、a/bを0.12以下としているので、曲
げロスが従来の分散シフトファイバと同等となる。ま
た、a/bを小さくするとカットオフ波長が長くなる
が、ゼロ分散波長=1560〜1580nm、30mm
φ曲げロス≦1dB/m、かつ、MFD≧8μmの条件
のもとでは、a/b<0.07ではカットオフ波長が
1.6μm以上となる。したがって、a/b≧0.07
としている。そして、0.07≦a/b≦0.12とし
た場合、従来の分散シフトファイバと同等な伝送特性と
なるように第2のコアの外径bを選ぶと、MFD/b≧
2.4となる。
アの外径bは23μm以上となる必要がある。
う場合、伝送光の光パワー密度に比例する自己位相変調
や相互位相変調、および光パワー密度の2乗に比例する
4光波混合などの非線形現象が光波形を歪ませるため問
題となる。請求項1のSM光ファイバによれば、MFD
が従来の分散シフトファイバより大きいので、総光パワ
ーが同じ場合には光パワー密度が小さくなるので、この
点に関しては有利なものとなる。
的に接続するにあたっても、接続位置誤差が同じ場合に
は接続損失を低減され、この点に関しても有利である。
とともに吹きつけ、加水分解反応によりSiO2 を析出
させることによって行われる。この過程でH2 Oが生成
され、ガラスに浸透する。H2 Oが伝送光の伝送領域に
達すると、H2 Oによる光の吸収が発生し、伝送損失が
増加する。
アの径がMFDの2.4倍以上なので、第2のコアとな
るべきガラス部の外側に直接ジャケット付けを行い、第
2のコアとなるべきガラス部の外側付近にH2 Oの侵入
したとしたとしても、伝送損失が実質的に増加すること
はない。
SM光ファイバにおいて、第2の値Δn1 が0.6%以
上、かつ、0.95%以下であるとともに、 0.08≦Δn1 /Δn2 ≦0.15 なる関係を満たすことを特徴とする。
を損なわずに、MFDに対して第2のコアの径bを大き
く設定することができるので、コア部の径が大きな光フ
ァイバ母材の作成が可能となり、生産性の上で有利であ
る。
テップ型となるとは限らない。こうした場合には、(i)
aは、第1のコア部と第2のコア部との境界部であっ
て、比屈折率差が(Δn2 +Δn1 )/2となる部分が
形成する形状の径で定義され、(ii)bは、第2のコア部
とクラッド部との境界部であって、比屈折率差が(Δn
1 +Δn0 )/2となる部分が形成する形状の径で定義
される。
(a)ガラス化後に純石英に対する比屈折率差の平均が
第1の値△n2 であり、第1のコア部となるべき第1の
スス体を形成する第1の工程と、(b)ガラス化後に純
石英に対する比屈折率差の平均が第1の値△n2 よりも
小さな第2の値△n1 であり、光ファイバ化後にモード
フィールド径の2.4倍以上の外径を有する第2のコア
部となるべき第2のスス体を第1のスス体の周囲に形成
する第2の工程と、(c)第2の工程で形成された複合
スス体を加熱してガラス化する第3の工程と、(d)ガ
ラス化後に純石英に対する比屈折率差の平均が第2の値
△n1 よりも小さな第3の値△n0 であり、クラッド部
となるべき第3のスス体を第3の工程で形成されたガラ
ス体の周囲に形成する第4の工程と、(e)第4の工程
で形成されたガラス・スス複合体を加熱して第3のスス
体をガラス化し、光ファイバ母材を作成する第5の工程
と、(f)光ファイバ母材の一端を加熱して線引きする
第6の工程とを備えることを特徴とする。
AD法に属する。この製造方法では、まず、第1および
第2の工程で、第1のコア部用のバーナと第2のコア部
用のバーナとの2種のバーナのみを使用して複合スス体
を形成する。したがって、同時使用のバーナは2種であ
るので、従来の3種のバーナの場合に比べて火炎干渉の
制御が容易であり、所望のプロファイルを安定して実現
できる。
程で形成された複合スス体を加熱してガラス化する。
成されたガラス体の周囲にクラッド部となるべき第3の
スス体を形成してジャケット付けを行う。第2の工程で
光ファイバ化後に第2のコア部がモードフィールド径の
2.4倍以上の外径を有するように第2のスス体を形成
しているので、光伝送部へのH2 Oの混入を考慮する必
要が無いので、第4の工程で第2のコア部となるべきガ
ラス部の周囲に直接ジャケット付けを施すことができ
る。
ケット付けされたガラス・スス複合体を加熱して光ファ
イバ母材を作成し、第6の工程でこの光ファイバ母材を
加熱線引してSM光ファイバを製造する。
(a)円柱状のガラス棒の周囲に、ガラス化後の純石英
に対する比屈折率差の平均が第1の値△n2 であり、第
1のコア部となるべき第1のスス体を形成する第1の工
程と、(b)ガラス化後に純石英に対する比屈折率差の
平均が第1の値△n2 よりも小さな第2の値△n1 であ
り、光ファイバ化後にモードフィールド径の2.4倍以
上の外径を有する第2のコア部となるべき第2のスス体
を第1のスス体の周囲に形成する第2の工程と、(c)
ガラス棒を引き抜き、第1のスス体および第2のスス体
からなる管状スス体を加熱して中実化し、ガラス化する
第3の工程と、(d)ガラス化後に純石英に対する比屈
折率差の平均が前記第2の値△n1 よりも小さな第3の
値△n0であり、クラッド部となるべき第3のスス体を
第3の工程で形成されたガラス体の周囲に形成する第4
の工程と、(e)第4の工程で形成されたガラス・スス
複合体を加熱して第3のスス体をガラス化して光ファイ
バ母材を作成する第5の工程と、(f)光ファイバ母材
の一端を加熱して線引きする第6の工程とを備えること
を特徴とする。
VD法に属する。この製造方法では、まず、第1および
第2の工程で、第1のコアとなるべき第1のスス体と第
2のコアとなるべき第2のスス体を形成する。第1およ
び第2の工程では、ガラスロッドを回転させながらスス
付けを行うので重力の影響を受けるので複合スス体の外
径には限界がある。しかし、従来の分散シフトファイバ
の製造工程におけるOVD法の場合のように、クラッド
部の一部となるべき部分を形成しないので、複合スス体
の外径が同一であっても大きなコア部となるべき部分を
作成することができる。
き、第1および第2の工程で形成された複合スス体を加
熱して中実化するとともにガラス化する。
成されたガラス体の周囲にクラッド部となるべき第3の
スス体を形成してジャケット付けを行う。第2の工程で
光ファイバ化後に第2のコア部がモードフィールド径の
2.4倍以上の外径を有するように第2のスス体を形成
しているので、光伝送部へのH2 Oの混入を考慮する必
要が無いので、第4の工程で第2のコア部となるべきガ
ラス部の周囲に直接ジャケット付けを施すことができ
る。
ケット付けされたガラス・スス複合体を加熱して光ファ
イバ母材を作成し、この光ファイバ母材を加熱線引して
SM光ファイバを製造する。
の実施の形態を説明する。なお、図面の説明にあたって
同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略
する。
が離れているほど抑制されるので、光増幅器を使用した
システムでは、ゼロ分散波長を信号光波長の短波長側ま
たは長波長側にシフトした分散シフトファイバを用いる
のが通例である。以下、実施の形態の説明にあたって
は、ゼロ分散波長を信号光波長の長波長側にシフトした
場合について説明する。なお、短波長側にシフトした場
合も原理的に同様である。
イバの構成図である。図1に示すように、この光ファイ
バは、(a)純石英に対する比屈折率差の平均がΔn2
であるとともに、外径aを有する第1のコア部110
と、(b)純石英に対する比屈折率差の平均がΔn1
(<Δn2 )であるとともに、外径bを有する、第1の
コア部110の周囲に形成された第2のコア部120
と、(c)純石英に対する比屈折率差の平均がΔn0
(=0、<Δn1 )である、第2のコア部130の周囲
に形成されたクラッド部200とを備える。
明のSM光ファイバの製造方法によって製造される。
グルモード光ファイバの製造方法の第1の実施形態に係
る製造方法の工程図である。この製造方法は、MCVD
法に属する。
420を用いて、(i)ガラス化後に純石英に対する比屈
折率差の平均が△n2 であり、第1のコア部110とな
るべきスス体111と、(ii)ガラス化後に純石英に対す
る比屈折率差の平均が△n1(<△n2 )であり、スス
体111の周囲に形成された第2のコア120となるべ
きスス体121とを形成し、複合スス体311を得る
(図2(a)参照)。
スス体311を加熱して、透明化し、延伸して複合ガラ
ス体312とする(図2(b)、(c)参照)。
ラス体312の周囲にガラス化後に純石英に対する比屈
折率差の平均が△n0 であり、クラッド200となるべ
きスス体201とを形成し、透明化し、延伸して光ファ
イバ母材310とする(図2(d)、(e)参照)。
一端を加熱して線引きして本発明の実施形態の光ファイ
バが製造される(図2(f)参照)。
グルモード光ファイバの製造方法の第2の実施形態に係
る製造方法の工程図である。この製造方法は、OVD法
に属する。
棒500の周囲に、ガラス化後の純石英に対する比屈折
率差の平均が△n2 である、第1のコアとなるべきスス
体112を形成する(図3(a)参照)。引き続き、ス
ス体151の周囲に、ガラス化後に純石英に対する比屈
折率差の平均が△n1 (<△n2 )であり、第2のコア
120となるべきスス体122をスス体112の周囲に
形成する(図3(b)参照)。
112とスス体122とから管状スス体321を得、管
状スス体321を加熱して中実化し、透明化し、延伸し
て複合ガラス体322とする(図3(c)、(d)参
照)。
322の周囲にガラス化後に純石英に対する比屈折率差
の平均が△n0 であり、クラッド200となるべきスス
体202を形成し、透明化し、延伸して光ファイバ母材
320とする(図3(e)、(f)参照)。
一端を加熱して線引きして本発明の実施形態の光ファイ
バが製造される(図3(g)参照)。
存在する領域はコアの中心部付近に集中しつつも径方向
へ広がりを有しており、この広がりの目安がMFDであ
る。本実施形態のSM光ファイバは、ジャケット付けに
よる不純物(主に、H2 O)が混入する位置が第2のコ
ア部120とクラッド部200との界面であるが、第2
のコア部120の外径bはMFDの2.4倍以上なの
で、不純物が光伝送領域まで混入することは実質的に無
いので、不純物による伝送光の吸収は実質的に無い。
n2 =0.85%、Δn1 =0.1%、a/b=0.1
0、ゼロ分散波長=1570nmに設定された、SM光
ファイバのb/MFDと1550nmの信号光の伝送損
失との関係を示すグラフである。図4から、b/MFD
≧2.4では伝送損失が増加しないことが確認される。
したがって、本実施形態では、b/MFD≧2.4を採
用している。
n2 =0.85%、Δn1 =0.1%でゼロ分散波長=
1570nmとなるbを選択した場合の、SM光ファイ
バのa/bとb/MFDとの関係を示すグラフである。
図5から、a/b>0.12となると、b/MFD<
2.4となり伝送損失が増加することになる。したがっ
て、本実施形態では、a/b≦0.12を採用してい
る。通常、光ファイバの曲げ損失が大きいと、光ケーブ
ル等に加工する際に損失増を起こし、好ましくない。こ
のため、実用的な30mmφの曲げロスが1dB/m以
下、ゼロ分散波長1560±40nmのファイバに限定
すると、他のΔn2,Δn1の組み合せでもa/b≦0.
12が良好範囲となる。
長が1.6μm以上となるので、本実施形態では、a/
b≧0.07を採用している。
n1 /Δn2 =0.1、a/b=0.1、ゼロ分散波長
=1570nmとなるbを選択した場合の、SM光ファ
イバのΔn2 とb/MFDとの関係を示すグラフであ
り、図7は、上記の製造方法で製造された、Δn2 =
0.85%、a/b=0.1、ゼロ分散波長=1570
nmとなるbを選択した場合の、SM光ファイバのΔn
1 /Δn2 とb/MFDとの関係を示すグラフである。
図6から、Δn2 =0.6〜0.95%とするとb/M
FDを2.4以上とできること、また、図7から、Δn
1 /Δn2 =0.08〜0.15とするとb/MFDを
2.4以上とできるが確認される。前記の(30mmφ
曲げロス)≦1dB/mとゼロ分散波長1560±40
μmを条件とした場合、a/b=0.1以外でも、Δn
1 /Δn2 =0.08〜0.15かつΔn2=0.6〜
0.95%のとき、MFD/b≧2.4となる。したが
って、両条件を同時に満たすことが、b/MFDを大き
くする上で好適である。
0.1%、a/b=0.07、0.10、0.12、ゼ
ロ分散波長=1570nmに設定された、SM光ファイ
バのbとb/MFDとの関係を示すグラフである。a/
bがいずれの値であっても、b/MFD≧2.4となる
のはb≧23μmの場合であることが確認される。
のではなく、変形が可能である。例えば、純石英に対す
るクラッド部の比屈折率差は0ではない値を採用しても
よい。また、上記実施形態では屈折率プロファイルを階
段型としたが、内層コアが凸状の屈折率分布を有してい
てもよいし、外層コアが半径方向に傾斜する屈折率分布
を有していてもよい。こうした場合には、各部の実効屈
折率差を用いれば、上記と同様に取り扱うことができ
る。
SM光ファイバによれば、第1のコア部、第1のコア部
の周囲の第2のコア部、第2のコア部の周囲のクラッド
部の構成で、第2のコアの外径をモードフィールド径の
2.4倍以上としたので、従来の分散シフトファイバの
伝送特性を維持しながら、光ファイバ母材の作成にあた
ってコア径の大きな母材を作成可能であり、生産性の向
上が可能となる。
モード光ファイバの製造方法によれば、VAD法または
OVD法といった周知の手法を使用してコア部となるべ
きガラス体を作成後、クラッド部となるべき部分をコア
部となるべきガラス体に直接クラッド付けして光ファイ
バ母材を作成するので、コア径の大きな母材を作成可能
であり、請求項1のシングルモード光ファイバを生産性
良く製造することができる。
バの構成図である。
の第1の実施形態に係る製造方法の工程図である。
の第2の実施形態に係る製造方法の工程図である。
係を示すグラフである。
を示すグラフである。
を示すグラフである。
との関係を示すグラフである。
すグラフである。
…クラッド部。
Claims (5)
- 【請求項1】 石英を主材とするシングルモード光ファ
イバであって、 純石英に対する比屈折率差の平均が第1の値Δn2 であ
るとともに、第1の外径aを有する第1のコア部と、 純石英に対する比屈折率差の平均が前記第1の値Δn2
よりも小さな第2の値Δn1 であるとともに、第2の外
径bを有する、前記第1のコア部の周囲に形成された第
2のコア部と、 純石英に対する比屈折率差の平均が前記第2の値Δn1
よりも小さな第3の値Δn0 である、前記第2のコア部
の周囲に形成されたクラッド部と、 を備え、 0.07≦a/b≦0.12 なる関係を満たすとともに、前記第2の外径bがモード
フィールド径の2.4倍以上である、ことを特徴とする
シングルモード光ファイバ。 - 【請求項2】 前記第2の値Δn1 が0.6%以上、か
つ、0.95%以下であるとともに、 0.08≦Δn1 /Δn2 ≦0.15 なる関係を満たすことを特徴とする請求項1記載のシン
グルモード光ファイバ。 - 【請求項3】 前記第2の外径bは23μm以上であ
る、ことを特徴とする請求項1記載のシングルモード光
ファイバ。 - 【請求項4】 ガラス化後に純石英に対する比屈折率差
の平均が第1の値△n2 であり、第1のコア部となるべ
き第1のスス体を形成する第1の工程と、 ガラス化後に純石英に対する比屈折率差の平均が前記第
1の値△n2 よりも小さな第2の値△n1 であり、光フ
ァイバ化後にモードフィールド径の2.4倍以上の外径
を有する第2のコア部となるべき第2のスス体を前記第
1のスス体の周囲に形成する第2の工程と、 前記第2の工程で形成された複合スス体を加熱してガラ
ス化する第3の工程と、 ガラス化後に純石英に対する比屈折率差の平均が前記第
2の値△n1 よりも小さな第3の値△n0 であり、クラ
ッド部となるべき第3のスス体を前記第3の工程で形成
されたガラス体の周囲に形成する第4の工程と、 前記第4の工程で形成されたガラス・スス複合体を加熱
して前記第3のスス体をガラス化して光ファイバ母材を
作成する第4の工程と、 前記光ファイバ母材の一端を加熱して線引きする第5の
工程と、 を備えることを特徴とするシングルモード光ファイバの
製造方法。 - 【請求項5】 円柱状のガラス棒の周囲に、ガラス化後
の純石英に対する比屈折率差の平均が第1の値△n2 で
あり、第1のコア部となるべき第1のスス体を形成する
第1の工程と、 ガラス化後に純石英に対する比屈折率差の平均が前記第
1の値△n2 よりも小さな第2の値△n1であり、光フ
ァイバ化後にモードフィールド径の2.4倍以上の外径
を有する第2のコア部となるべき第2のスス体を前記第
1のスス体の周囲に形成する第2の工程と、 前記ガラス棒を引き抜き、前記第1のスス体および前記
第2のスス体からなる管状スス体を加熱して中実化し、
ガラス化する第3の工程と、 ガラス化後に純石英に対する比屈折率差の平均が前記第
2の値△n1 よりも小さな第3の値△n0 であり、クラ
ッド部となるべき第3のスス体を前記第3の工程で形成
されたガラス体の周囲に形成する第4の工程と、 前記第4の工程で形成されたガラス・スス複合体を加熱
して前記第3のスス体をガラス化して光ファイバ母材を
作成する第5の工程と、 前記光ファイバ母材の一端を加熱して線引きする第6の
工程と、 を備えることを特徴とするシングルモード光ファイバの
製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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