JPH0340361B2 - - Google Patents
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- JPH0340361B2 JPH0340361B2 JP58011955A JP1195583A JPH0340361B2 JP H0340361 B2 JPH0340361 B2 JP H0340361B2 JP 58011955 A JP58011955 A JP 58011955A JP 1195583 A JP1195583 A JP 1195583A JP H0340361 B2 JPH0340361 B2 JP H0340361B2
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Landscapes
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Description
本発明は合成樹脂光伝送体、特に光通信用に適
する合成樹脂光伝送体の製造方法に関する。 光通信用ガラスフアイバは、大別すると単一モ
ードフアイバと多モードフアイバに分類される。
単一モードフアイバは基本モードだけを伝送する
ので、光信号の遅延歪をほとんど生じず極めて広
帯域の伝送が可能であるが、構造上コアの直径が
小さく、光源との結合、フアイバ同志の接続等が
相対的に困難であるという欠点を有している。一
方多モードフアイバには、屈折率分布が階段状に
変化するクラツド型フアイバと屈折率が中心軸か
ら半径方向に向つて徐々に減少する集束型フアイ
バとがあるが、クラツド型フアイバは集束型フア
イバに比べて基本モードと高次モード間の群速度
の差が大きく、光信号は遅延歪を受け、広帯域は
伝送は困難である。そこで、コア部より低い屈折
率をもつ層をコア部の外側に設け、さらにその外
側に低屈折率層より高い屈折率をもつ層を設け、
この一番外側の層で高次モードを放射させて、コ
ア部には低次のモードだけを伝搬させる一種のモ
ードフイルタ作用を有するクラツド型フアイバの
提案がなされているが、本質的に屈折率分布が階
段状であるため、広帯域化はあまりはかれないと
いう欠点を有している。一方、集束型フアイバで
は屈折率分布を(1)式の分布とすれば、モード間の
群速度の差はほとんどなくなる。 ｎ＝n0（１−１／2Ar2） ＝n0｛１−１／2A′（ｒ／rp）2｝ (1) ここでn0は中心軸の屈折率、ｎは中心軸からｒ
の距離にある点の屈折率、ＡおよびA′（≡Arp2）
は屈折率分布定数、rpはフアイバの半径である。
このようなフアイバーの外側に屈折率が連続的に
上昇するような層を設ければ高次モードは放射さ
れるから単一モードフアイバと同程度の広帯域性
が得られることになる。（Ｗ型分布フアイバー） 本発明は、かかるＷ型分布を有するプラスチツ
クフアイバーを得るために、次の条件を満足する
M1，M2，M3の単量体混合物を円筒状の透明容
器中で光共重合し、重合体ロツドを得て次にこれ
を熱延伸してプラスチツクフアイバーとするもの
である。 一般に、三種類の単量体M1，M2，M3の共重
合反応では次の９種類の生長反応が競合しておこ
る。 M1 *＋M1→M1 *（速度定数k11） M1 *＋M2→M2 *（ 〃 k12） M1 *＋M3→M3 *（ 〃 k13） M2 *＋M1→M1 *（ 〃 k21） M2 *＋M2→M2 *（ 〃 k22） M2 *＋M3→M3 *（ 〃 k23） M3 *＋M1→M1 *（ 〃 k31） M3 *＋M2→M2 *（ 〃 k32） M3 *＋M3→M3 *（ 〃 k33） (2) 単量体反応性比は(3)式によつて定義される。 r12≡k11／k12 r21≡k22／k21 r13≡k11／k13 r31≡k33／k31 r23≡k22／k23 r32≡k33／k32 (3) 本発明の単量体M1，M2，M3の組合せが満た
すべき条件は (1) 反応性比に関して （r12（M1／M2）n＋１）/｛（M1／M2）n＋r21｝＞1.1(4
) （r13（M1／M3）n＋１）/｛（M1／M3）n＋r31｝＞1.1(5
) （r23（M2／M3）n＋１）/｛（M2／M3）n＋r32｝＞1.1(6
) ここで（Mi／Mj）nは単量体Miと単量体Mjの
混合モル比である。 (2) 屈折率に関して n2（M2ホモポリマーの屈折率）＜n3（M3ホモポ
リマーの屈折率） およびn1（M1ホモポリマーの屈折率）＞n2 である。 条件(1)は三元共重合の進行とともに最初単量体
M1が急速に重合し、次いで単量体M2が重合し、
単量体M3が最も遅れて重合することを示してい
る。言い換えれば重合初期に生成する共重合体は
単量体M1を多量に含んでいるが、重合の進行に
つれてM1の含有量は急速に低下し、かわつて単
量体M2の含有量が増加する。更に重合が進行す
ればM2の含有量も低下し単量体M3の含有量が増
加することとなる。 ここで、条件(2)が満足されておれば、重合の進
行とともに生成する共重合体の屈折率が最初は減
少し、M1単量体が殆んど重合してしまう頃から
上昇するようになる。 本発明は次のように実施することができる。 まず、所定量の単量体M1，M2，M3を混合し、
これに所定量の光重合開始剤（例えば過酸化ベン
ゾイル（BPO）、ベンゾインメチルエーテルなど
を溶解し、これを所定の内径（たとえば約2.9mm）
を有し一端を閉じたガラス管に満たし第１図に示
す装置によつて光重合する。管状の紫外線ランプ
１が装置中心にあり、ランプ１の上部と下部には
円筒状の遮光板２が取り付けてあつて、管の中心
部の部分から放出される紫外線のみによつてガラ
ス管４内の混合物が照射されるようにしてある。
なお１１は、ランプ１からの光が遮光板２の間隔
70mmだけに放出するように設けたつば状の遮光補
助板である。紫外線強度はシリコンフオトセル３
でモニターされている。 紫外線ランプ１から所定距離たとえば10cmの距
離に上記単量体混合物を満たした複数本のガラス
管４を支持部材５に装着し、モーター６でたとえ
ば40RPMで回転させておく。最初紫外線ランプ
１をガラス管４の下端より低い位置に置き、ラン
プ１をモーター７によつて一定速度Ｖ（mm／min）
で上方に移動させながら紫外線を照射する。装置
内部には一定温度の空気を入口８からフアン９で
送り込み排出口１０より排出しているが、ランプ
１の発熱のために温度は上昇するが、送入空気温
度より或る程度高い温度で一定となる。光共重合
はガラス管４の底部よりおこる。 共重合体がガラス管４の内壁に析出し、重合の
進行とともに析出した共重合体層が厚くなり、中
心部まで固化するようになる。ランプの移動とと
もに共重合する場所がガラス管の上方へ移動す
る。重合によつて体積が収縮するが、ガラス管の
上部にある重合していない部分から単量体混合物
が常に供給されるので重合体内部に空隙が生じる
ことはない。ガラス管内の周辺部は重合初期に生
成したM1を主成分とする共重合体で占められ、
中心部に行くにつれて重合の後期に生成した共重
合体で占められてM2の含有量が増大するから、
屈折率は周辺部から中心部に向うにつれて最初減
少する。 そしてある部分から内側はM3成分が増大して
いくので屈折率は次第に増大する。 照射開始してから所定時間たとえば約10時間後
に照射終了後ガラス管４を装置より取り外したと
えば80℃に24時間加熱して残存単量体をできるだ
け重合させておく。ついでガラス管４を破砕し、
共重合体ロツドを取り出す。ロツドは両端の部分
を除き、ロツド全体に亘つて所定の屈折率分布を
保持している。 単量体の種類、仕込比、共重合条件を調節する
ことによつて、中心軸近くの屈折率分布を(1)式の
分布（二乗分布）とすることができる。 得られたロツドを加熱延伸して、プラスチツク
フアイバーにする。 ロツドの加熱延伸に先立ち、ロツドに微量含ま
れている揮発性物質を除去するために10-3〜10-4
mmHgの減圧下に50℃３〜４日間おく。 次に第２図に原理を示した熱延伸装置によつて
延伸する。すなわち上記の合成樹脂ロツドをプリ
フオーム２１として支持部材２２に装着し速度
V1（mm／sec）で降下させ、一一定温度Tdの定温
加熱器２３の間を通過させ、下方のドライブロー
ル２４により速度V2mm／secで引張り、延伸す
る。V2／V1が延伸率となる。 M1にはメタクリル酸フエニルやメタクリル酸
ベンジルのような芳香族アルコールのメタクリル
酸エステルを、M2にはメタクリル酸メチル、メ
タクリル酸エチル、メタクリル酸フロロエチルの
ような脂肪族アルコールのメタクリル酸エステル
を、M3には安息香酸ビニル、フエニル酢酸ビニ
ル、クロロ酢酸ビニルのような芳香族酸および含
ハロゲン脂肪酸のビニルエステルを用いることが
できる。 これら単量体の組み合わせの例を第１表に示
す。
する合成樹脂光伝送体の製造方法に関する。 光通信用ガラスフアイバは、大別すると単一モ
ードフアイバと多モードフアイバに分類される。
単一モードフアイバは基本モードだけを伝送する
ので、光信号の遅延歪をほとんど生じず極めて広
帯域の伝送が可能であるが、構造上コアの直径が
小さく、光源との結合、フアイバ同志の接続等が
相対的に困難であるという欠点を有している。一
方多モードフアイバには、屈折率分布が階段状に
変化するクラツド型フアイバと屈折率が中心軸か
ら半径方向に向つて徐々に減少する集束型フアイ
バとがあるが、クラツド型フアイバは集束型フア
イバに比べて基本モードと高次モード間の群速度
の差が大きく、光信号は遅延歪を受け、広帯域は
伝送は困難である。そこで、コア部より低い屈折
率をもつ層をコア部の外側に設け、さらにその外
側に低屈折率層より高い屈折率をもつ層を設け、
この一番外側の層で高次モードを放射させて、コ
ア部には低次のモードだけを伝搬させる一種のモ
ードフイルタ作用を有するクラツド型フアイバの
提案がなされているが、本質的に屈折率分布が階
段状であるため、広帯域化はあまりはかれないと
いう欠点を有している。一方、集束型フアイバで
は屈折率分布を(1)式の分布とすれば、モード間の
群速度の差はほとんどなくなる。 ｎ＝n0（１−１／2Ar2） ＝n0｛１−１／2A′（ｒ／rp）2｝ (1) ここでn0は中心軸の屈折率、ｎは中心軸からｒ
の距離にある点の屈折率、ＡおよびA′（≡Arp2）
は屈折率分布定数、rpはフアイバの半径である。
このようなフアイバーの外側に屈折率が連続的に
上昇するような層を設ければ高次モードは放射さ
れるから単一モードフアイバと同程度の広帯域性
が得られることになる。（Ｗ型分布フアイバー） 本発明は、かかるＷ型分布を有するプラスチツ
クフアイバーを得るために、次の条件を満足する
M1，M2，M3の単量体混合物を円筒状の透明容
器中で光共重合し、重合体ロツドを得て次にこれ
を熱延伸してプラスチツクフアイバーとするもの
である。 一般に、三種類の単量体M1，M2，M3の共重
合反応では次の９種類の生長反応が競合しておこ
る。 M1 *＋M1→M1 *（速度定数k11） M1 *＋M2→M2 *（ 〃 k12） M1 *＋M3→M3 *（ 〃 k13） M2 *＋M1→M1 *（ 〃 k21） M2 *＋M2→M2 *（ 〃 k22） M2 *＋M3→M3 *（ 〃 k23） M3 *＋M1→M1 *（ 〃 k31） M3 *＋M2→M2 *（ 〃 k32） M3 *＋M3→M3 *（ 〃 k33） (2) 単量体反応性比は(3)式によつて定義される。 r12≡k11／k12 r21≡k22／k21 r13≡k11／k13 r31≡k33／k31 r23≡k22／k23 r32≡k33／k32 (3) 本発明の単量体M1，M2，M3の組合せが満た
すべき条件は (1) 反応性比に関して （r12（M1／M2）n＋１）/｛（M1／M2）n＋r21｝＞1.1(4
) （r13（M1／M3）n＋１）/｛（M1／M3）n＋r31｝＞1.1(5
) （r23（M2／M3）n＋１）/｛（M2／M3）n＋r32｝＞1.1(6
) ここで（Mi／Mj）nは単量体Miと単量体Mjの
混合モル比である。 (2) 屈折率に関して n2（M2ホモポリマーの屈折率）＜n3（M3ホモポ
リマーの屈折率） およびn1（M1ホモポリマーの屈折率）＞n2 である。 条件(1)は三元共重合の進行とともに最初単量体
M1が急速に重合し、次いで単量体M2が重合し、
単量体M3が最も遅れて重合することを示してい
る。言い換えれば重合初期に生成する共重合体は
単量体M1を多量に含んでいるが、重合の進行に
つれてM1の含有量は急速に低下し、かわつて単
量体M2の含有量が増加する。更に重合が進行す
ればM2の含有量も低下し単量体M3の含有量が増
加することとなる。 ここで、条件(2)が満足されておれば、重合の進
行とともに生成する共重合体の屈折率が最初は減
少し、M1単量体が殆んど重合してしまう頃から
上昇するようになる。 本発明は次のように実施することができる。 まず、所定量の単量体M1，M2，M3を混合し、
これに所定量の光重合開始剤（例えば過酸化ベン
ゾイル（BPO）、ベンゾインメチルエーテルなど
を溶解し、これを所定の内径（たとえば約2.9mm）
を有し一端を閉じたガラス管に満たし第１図に示
す装置によつて光重合する。管状の紫外線ランプ
１が装置中心にあり、ランプ１の上部と下部には
円筒状の遮光板２が取り付けてあつて、管の中心
部の部分から放出される紫外線のみによつてガラ
ス管４内の混合物が照射されるようにしてある。
なお１１は、ランプ１からの光が遮光板２の間隔
70mmだけに放出するように設けたつば状の遮光補
助板である。紫外線強度はシリコンフオトセル３
でモニターされている。 紫外線ランプ１から所定距離たとえば10cmの距
離に上記単量体混合物を満たした複数本のガラス
管４を支持部材５に装着し、モーター６でたとえ
ば40RPMで回転させておく。最初紫外線ランプ
１をガラス管４の下端より低い位置に置き、ラン
プ１をモーター７によつて一定速度Ｖ（mm／min）
で上方に移動させながら紫外線を照射する。装置
内部には一定温度の空気を入口８からフアン９で
送り込み排出口１０より排出しているが、ランプ
１の発熱のために温度は上昇するが、送入空気温
度より或る程度高い温度で一定となる。光共重合
はガラス管４の底部よりおこる。 共重合体がガラス管４の内壁に析出し、重合の
進行とともに析出した共重合体層が厚くなり、中
心部まで固化するようになる。ランプの移動とと
もに共重合する場所がガラス管の上方へ移動す
る。重合によつて体積が収縮するが、ガラス管の
上部にある重合していない部分から単量体混合物
が常に供給されるので重合体内部に空隙が生じる
ことはない。ガラス管内の周辺部は重合初期に生
成したM1を主成分とする共重合体で占められ、
中心部に行くにつれて重合の後期に生成した共重
合体で占められてM2の含有量が増大するから、
屈折率は周辺部から中心部に向うにつれて最初減
少する。 そしてある部分から内側はM3成分が増大して
いくので屈折率は次第に増大する。 照射開始してから所定時間たとえば約10時間後
に照射終了後ガラス管４を装置より取り外したと
えば80℃に24時間加熱して残存単量体をできるだ
け重合させておく。ついでガラス管４を破砕し、
共重合体ロツドを取り出す。ロツドは両端の部分
を除き、ロツド全体に亘つて所定の屈折率分布を
保持している。 単量体の種類、仕込比、共重合条件を調節する
ことによつて、中心軸近くの屈折率分布を(1)式の
分布（二乗分布）とすることができる。 得られたロツドを加熱延伸して、プラスチツク
フアイバーにする。 ロツドの加熱延伸に先立ち、ロツドに微量含ま
れている揮発性物質を除去するために10-3〜10-4
mmHgの減圧下に50℃３〜４日間おく。 次に第２図に原理を示した熱延伸装置によつて
延伸する。すなわち上記の合成樹脂ロツドをプリ
フオーム２１として支持部材２２に装着し速度
V1（mm／sec）で降下させ、一一定温度Tdの定温
加熱器２３の間を通過させ、下方のドライブロー
ル２４により速度V2mm／secで引張り、延伸す
る。V2／V1が延伸率となる。 M1にはメタクリル酸フエニルやメタクリル酸
ベンジルのような芳香族アルコールのメタクリル
酸エステルを、M2にはメタクリル酸メチル、メ
タクリル酸エチル、メタクリル酸フロロエチルの
ような脂肪族アルコールのメタクリル酸エステル
を、M3には安息香酸ビニル、フエニル酢酸ビニ
ル、クロロ酢酸ビニルのような芳香族酸および含
ハロゲン脂肪酸のビニルエステルを用いることが
できる。 これら単量体の組み合わせの例を第１表に示
す。
【表】
【表】
実施例 １
M1，M2，M3にそれぞれメタクリル酸ベンジ
ル、メタクリル酸メチル、安息香酸ビニルを用い
る。n1＝1.57，n2＝1.49，n3＝1.58，r12＝1.04，
r21＝0.44，r13＝7.64，r31＝0.05，r32＝8.52，r23
＝8.52であり、前記(4)〜(6)式を満足する。 M1，M2，M3混合物７部に過酸化ベンゾイル
0.21部を溶解し、UVランプ移動速度0.8mm／min
で重合し、下表のロツドを得た。いずれの場合
も、
ル、メタクリル酸メチル、安息香酸ビニルを用い
る。n1＝1.57，n2＝1.49，n3＝1.58，r12＝1.04，
r21＝0.44，r13＝7.64，r31＝0.05，r32＝8.52，r23
＝8.52であり、前記(4)〜(6)式を満足する。 M1，M2，M3混合物７部に過酸化ベンゾイル
0.21部を溶解し、UVランプ移動速度0.8mm／min
で重合し、下表のロツドを得た。いずれの場合
も、
【表】
半径rcを超えるあたりから、屈折率は周辺部ま
で連続的に上昇し続けている。実施例の番号１の
ロツドは中心部、rc、および周辺においてそれぞ
れ1.52，1.50，および1.56の屈折率を有していた。 これらのロツドをプリフオームとして250℃で
100倍に熱延伸して直径0.30mmのフアイバを得た。
Ａ値（×10-3mm）はそれぞれ48.9，110，120であ
つた。 実施例 ２ M1，M2，M3にそれぞれメタクリル酸ベンジ
ル、酢酸ビニル、フエニル酢酸ビニルを用いる
（グループの１例）。n1＝1.57，n2＝1.47，n3＝
1.57，r12＝20.6，r21＝0.03，r13＝20.7，r31＝
0.005，r23＝1.74，r32＝0.27であり、前記(4)〜(6)
式を満足する。 M178部，M214部，M38部の混合物にベンゾイ
ンメチルエーテル３部を溶解し、UVランプ移動
速度0.6mm／minで重合した。得られた半径1.5mm
のロツドの屈折率分布を横方向干渉縞法（大塚、
小池，Appl.Opt.19，2866（1980））により測定し
たところ、屈折率は中心軸上で1.5550，半径0.52
mmの位置で最小値1.5537となりそれより外側に向
つて順次増大しており、半径1.10mmの位置では
1.5562の値を示すようなＷ型の屈折率分布を有し
ていた。 このロツドをプリフオームとして250℃で100倍
の熱延伸して直後0.30mmのフアイバーを得た。
He−Neレーザー光の伝送損失は900dB／Kmであ
つた。
で連続的に上昇し続けている。実施例の番号１の
ロツドは中心部、rc、および周辺においてそれぞ
れ1.52，1.50，および1.56の屈折率を有していた。 これらのロツドをプリフオームとして250℃で
100倍に熱延伸して直径0.30mmのフアイバを得た。
Ａ値（×10-3mm）はそれぞれ48.9，110，120であ
つた。 実施例 ２ M1，M2，M3にそれぞれメタクリル酸ベンジ
ル、酢酸ビニル、フエニル酢酸ビニルを用いる
（グループの１例）。n1＝1.57，n2＝1.47，n3＝
1.57，r12＝20.6，r21＝0.03，r13＝20.7，r31＝
0.005，r23＝1.74，r32＝0.27であり、前記(4)〜(6)
式を満足する。 M178部，M214部，M38部の混合物にベンゾイ
ンメチルエーテル３部を溶解し、UVランプ移動
速度0.6mm／minで重合した。得られた半径1.5mm
のロツドの屈折率分布を横方向干渉縞法（大塚、
小池，Appl.Opt.19，2866（1980））により測定し
たところ、屈折率は中心軸上で1.5550，半径0.52
mmの位置で最小値1.5537となりそれより外側に向
つて順次増大しており、半径1.10mmの位置では
1.5562の値を示すようなＷ型の屈折率分布を有し
ていた。 このロツドをプリフオームとして250℃で100倍
の熱延伸して直後0.30mmのフアイバーを得た。
He−Neレーザー光の伝送損失は900dB／Kmであ
つた。
第１図は本発明を実施するための製造装置の一
例を示す１部断面の側面図、第２図は本発明を第
１図の装置に続いて実施する１例を示す側面図で
ある。
例を示す１部断面の側面図、第２図は本発明を第
１図の装置に続いて実施する１例を示す側面図で
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 単量体Miが重合体になつたときの屈折率を
niとするとと、すくなくとも２種のniが異なる３
種の単量体Mi（ｉ＝１，２，３）の混合物を所定
の形状に保持すること、その所定形状の混合物体
に対して場所的に不均一な共重合条件を付与する
ことによつて最初に前記混合物体のうちの所定の
部分のみが前記混合比とは異なる単量体成分の比
の共重合体を局部的に形成しついでその部分から
他の部分に向かつて徐々に共重合が進行するよう
にして、共重合物体の内部において、前記所定の
部分から他の部分に向かつて、単量体成分が次第
に変化するような濃度勾配を持たせる、屈折率勾
配を有する合成樹脂光伝送体を製造する方法にお
いて、前記単量体Miの混合物として、n1＞n2お
よびn3＞n2を満足する単量体の組み合わせならび
にM1，M2，M3の順に共重合し易い単量体とそ
の混合比を選ぶことにより、中心軸から半径方向
外側に向かつて屈折率がある点までは徐々に減少
し、その後は増大するような屈折率勾配を有する
合成樹脂光伝送体を製造する方法。 ２ 前記の３種の単量体の混合物は、Miに対す
るMjの単量体反応性比（ｉ，ｊ＝１，２，３）
をrijで表わし、MiとMjとの混合モル比を
（Mi／Mj）nで表わすとき、前記単量体の混合物は ｛r12（M1／M2）n＋１｝/｛（M1／M2n＋r21｝＞1.1 ｛r13（M1／M3）n＋１｝/｛（M1／M3）n＋r31｝＞1.1 ｛r23（M2／M3）n＋１｝/｛（M2／M3）n＋r32｝＞1.1 の式のすべてを満足するものである特許請求の範
囲第１項記載の合成樹脂光伝送体を製造する方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58011955A JPS59137905A (ja) | 1983-01-27 | 1983-01-27 | 合成樹脂光伝送体を製造する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58011955A JPS59137905A (ja) | 1983-01-27 | 1983-01-27 | 合成樹脂光伝送体を製造する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59137905A JPS59137905A (ja) | 1984-08-08 |
| JPH0340361B2 true JPH0340361B2 (ja) | 1991-06-18 |
Family
ID=11792038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58011955A Granted JPS59137905A (ja) | 1983-01-27 | 1983-01-27 | 合成樹脂光伝送体を製造する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59137905A (ja) |
-
1983
- 1983-01-27 JP JP58011955A patent/JPS59137905A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59137905A (ja) | 1984-08-08 |
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