JPH075331A

JPH075331A - プラスチック光ファイバ母材の製造方法

Info

Publication number: JPH075331A
Application number: JP5147277A
Authority: JP
Inventors: Toshifumi Hosoya; 俊史細谷; Takeshi Nonaka; 毅野中; Takehito Kobayashi; 勇仁小林; Hiroo Matsuda; 裕男松田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1993-06-18
Filing date: 1993-06-18
Publication date: 1995-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明はＧＩ型のプラスチック光ファイバ母
材の製造方法を提供する。【構成】重合体Ａを主成分としてなる出発ロッド１１
の周囲に、該重合体Ａ（ＰＭＭＡ）の屈折率（Ｎａ）よ
り低い屈折率（Ｎｂ）を有する材料Ｂ（酢酸トリフェニ
ルエチル）が配合してなる塗布液を用い、この塗布に際
し、原料Ａが貯溜されてなる供給タンク１３内に屈折率
調整タンク１４から材料Ｂを徐々に供給し、材料Ｂの配
合割合を各塗布毎に上げて塗布液屈折率を降下させ、母
材の中心から外周方向に向って屈折率が漸次降下し、Ｇ
Ｉ型屈折率分布を有するプラスチック光ファイバ母材を
得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラスチック光ファイ
バ母材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】コアも
クラッドも共にプラスチックの光ファイバは、光信号の
送受を行う例えば電子装置間において、その伝送損失が
問題とされない近距離の光伝送路として、ガラスファイ
バと比べて使いやすく低価格なために、多用されてお
り、特にＬＡＮ，ＩＳＤＮ等の次世代通信網構想におい
て重要となっている。

【０００３】従来においては、図５に示すようにこのプ
ラスチック光ファイバ０１は、コア０２にＰＭＭＡ（ポ
リメチルメタクリレート樹脂），ＰＣ（ポリカーボネー
ト樹脂）又はこれらの共重合樹脂等を用い、クラッド０
３にフッ素樹脂を用いてなる図５（Ｂ）に示すような屈
折率分布を有する、ステップインデックス（ＳＩ）型光
ファイバが実用化されている。

【０００４】また、このＳＩ型光ファイバに対して時間
当りの情報量を多量に送れる、図５（Ｃ）に示すような
屈折率分布を有する、グレートインデックス（ＧＩ）型
光ファイバは、例えば特公昭５２−５８５７号，特公昭
５４−３０３０１号，特開昭６１−１３０９０４号，特
開昭６１−１６２００８号等の各公報等に開示されてい
るが、製造上等の観点から種々の問題があり、未だ所望
のものが得られていない。

【０００５】すなわち、従来においては、反応性の差
や、ゲル効果等を利用して屈折率分布を形成するため、
所望の屈折率を得るためには、母材の大きさや、材料の
種類等が大きく制限されていた。従って、量産化が困難
であったり、伝送特性，信頼性に優れた材料を得ること
ができないという問題が生じた。また、従来においては
反応を自由に制御することが困難なため、理想的なＧＩ
型の屈折率分布を有するファイバを歩留り良く得ること
ができなかった。

【０００６】さらに、特開平２−１６５０４号公報に
は、屈折率の異なる２種以上の重合性混合物の積層状物
を同心円状に押し出す手法が開示されているが、以下の
ような問題がある。すなわち、積層押し出し法であるた
め、１０層程度の押し出しステップしか形成できず、こ
の結果得られる屈折率分布は階段状のものとなり、多く
の情報量を送ることができない。また、押し出し後に単
量体を拡散させ、連続したなめらかな屈折率分布とする
ことも提案されるが、この場合には、工程が増え生産性
が悪化し、さらに拡散という制御の困難な操作を行うた
め、理想的なＧＩ型屈折率分布を得ることができないと
いう問題がある。

【０００７】一方、本出願人も円筒内に屈折率差の異な
る二種の材料を注入して遠心力作用下で重合積層させる
ことを繰返して屈折率が連続的に変化するプラスチック
光ファイバ用プリフォームの製造方法について先に提案
したが（特開昭６０−１１９５０９号公報参照）、所望
の設計値通りに屈折率を管理するために手間がかかり、
廉価に製造できないという問題がある。

【０００８】本発明は上記問題に鑑み、所望の屈折率変
化を有し、且つ製造が簡易で廉価となるプラスチック光
ファイバの製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係るプラスチック光ファイバの製造方法は、重合体
を主成分としてなる出発ロッドの周囲に、該重合体の屈
折率と異なる屈折率を有する材料が当該重合体に配合し
てなる塗布液を用いて塗布し乾燥することを複数回に亙
って行うに際し、塗布を重ねるごとに、該塗布液中に配
合される材料の配合割合を変化させて、屈折率を順次降
下させ、光ファイバ母材の中心から外径方向に向ってそ
の屈折率を漸次降下してなる屈折率分布を形成すること
を特徴とする。

【００１０】また、上記製造方法において、出発ロッド
が重合体Ａ（屈折率：Ｎａ）を主成分としてなり、材料
が該重合体Ａの屈折率（Ｎａ）より低い屈折率（Ｎｂ）
を有する材料Ｂを用いてもよい。

【００１１】さらに、上記製造方法において、出発ロッ
ドが重合体Ａ（屈折率：Ｎａ）と該重合体Ａより高い屈
折率（Ｎｃ）を有する材料Ｃとを主成分としてなり、塗
布液中の材料Ｃの配合割合を塗布ごとに減少させるよう
にしてもよい。

【００１２】以下、本発明の内容を説明する。

【００１３】図１は本発明の方法に用いられる塗布装置
の概略図であり、同図中、符号１１は出発ロッド、１２
は塗布手段、１３は供給タンク、１４は屈折率調整タン
ク、１５は乾燥器を各々図示する。

【００１４】本発明で出発ロッド１１の主成分である重
合体（以下「重合体Ａ」という）とは、メチルメタクリ
レートの単独重合体（ポリメチルメタクリレート：ＰＭ
ＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、及び例えば単官能
の（メタ）アクリレート類，弗素化アルキル（メタ）ア
クリレート類，多官能（メタ）アクリレート類，多官能
（メタ）アクリレート類，アクリル酸，メタクリル酸，
スチレン，クロルスチレン等の単量体とメチルメタクリ
レートとの透明な共重合体をいう。

【００１５】尚、上述したものの内で、出発ロッド１１
の主成分である代表的な重合体Ａとしては、ポリメチル
メタクリレート（ｎ＝1.４９２），ポリカーボネート
（ｎ＝1.５９）を用いるのが好適である。

【００１６】また、上記重合体Ａの屈折率（Ｎａ）と異
なる屈折率を有する材料とは、重合体Ａの屈折率（Ｎ
ａ）よりも低い屈折率（Ｎｂ）を有する材料（以下、
「材料Ｂ」という）であっても、また、逆に高い屈折率
（Ｎｃ）を有する材料（以下、「材料Ｃ」という）であ
ってもよく、さらに単量体に限定されるものではない。

【００１７】尚、良好な伝送特性を得るためには、材料
Ｂ，Ｃは非重合性（材料Ｂ，Ｃ単体では重合不可）の材
料であることが望ましい。これは、乾燥時に材料Ｂ，Ｃ
が重合して巨大分子化する結果、光散乱損失の要因とな
り、伝送損失を悪化させるおそれがあるからである。

【００１８】また、重合体Ａをポリメチルメタクリレー
ト（ＰＭＭＡ）（Ｎａ：ｎ＝1.４９）とした場合におけ
る材料の具体例としては、低屈折率の材料Ｂとしては、
例えば酢酸ヘキシル（Ｎｂ：ｎ＝1.４０８），フタル酸
ビス（３，５，５−トリメチルヘキシル）（ｎ＝1.４８
７），フタル酸ビス（２−メチルヘキシル）（ｎ＝1.４
８６）等を例示することができる。また、一方の高屈折
率の材料Ｃとしては、例えばフタル酸ブチルベンジルエ
ステル（Ｎｂ：ｎ＝1.５３６），酢酸２−フェニルエテ
ル（ｎ＝1.５１），フタル酸ジメチル（ｎ＝1.５１
５），ジフェニルスルフィド（ｎ＝1.６３５），安息香
酸ビニル（ｎ＝1.５７７），ベンジルメタクリレート
（ｎ＝1.５６８），フタル酸ジアリル（ｎ＝1.５１８）
等を例示することができる。尚、上述したものの中で安
息香酸ビニル，ベンジルメタクリレート，フタル酸ジア
リルは重合性の材料である。

【００１９】上述した本発明方法は、製造工程において
特異な化学反応を使用しないので、作製する母材の大き
さや材料の種類を任意に選定することができる。従っ
て、特性の優れた材料を使用し、生産システムに適した
大きさの母材を容易に製造でき、所望の母材の量産化が
可能となる。特に、伝送特性的に優れた非重合性の材料
を、重合体Ａとは異なる屈折率を有する材料として選ぶ
ことができる点で、本製造方法は優れている。

【００２０】次に、プラスチック光ファイバ用母材を製
造する一例を図１を参照して説明する。重合体Ａは該重
合体Ａを溶解し得る溶剤と共に塗布原料とし供給タンク
１３内に注入されており、一方の材料は屈折率調整タン
ク１４内に貯溜されており、塗布を重ねるごとに、あら
かじめ設定された光学的屈折率の勾配（屈折率分布）を
得るために、供給タンク１３内に屈折率調整タンク１４
から材料Ｂを導入することにより、供給タンク１３内の
屈折率を徐々に変化させている。

【００２１】そして、図１に示すように出発ロッド１１
を回転させながら、塗布手段１２としてのスプレーを、
軸方向に往復動させ、噴霧すると共に、乾燥器１５によ
る乾燥を行って、漸次屈折率が変化した噴射原料を噴霧
塗布し、母材の中心から外径方向に向って屈折率が漸次
降下してなるクラッド層を形成する。

【００２２】尚、出発ロッド１１に屈折率が徐々に変化
してなる供給原料を塗布する手段としては、公知の方向
を用いることができ、上述したスプレー式の塗布の他
に、図２に示すように、塗布手段１２として刷毛を用い
た刷毛塗りによっても同様に行うことができる。また、
乾燥は、塗布と同時でも、又は塗布と乾燥とを交互に行
うようにしてもいずれであってもよい。

【００２３】図３（Ａ）は、このようにして得られたプ
ラスチック光ファイバ母材１６を示し、図３（Ｂ）はそ
のＧＩ型の屈折率分布を示す。

【００２４】尚、図３（Ｂ）に示すように、出発ロッド
１１の径Ｄ₁は、最終母材径Ｄ₂の少くとも２０％以
下、望ましくは１０％以下のものであれば、屈折率分布
は所望のＧＩ型の分布を得ることができる。

【００２５】上述したようにして得られた光ファイバ母
材は、通常の線引き操作、例えば当該光ファイバ母材を
鉛直状態に保持して加熱溶融し、所望のプラスチック光
ファイバを得る。

【００２６】図４は、スプレー方式又は刷毛塗り方式と
は別の塗布方法の一例を示すものであり、「キャスト方
式」の概略を示す。同図中、符号２１は出発ロッド、２
２は塗布タンク、２３は乾燥器及び２４は塗布液供給パ
イプを各々図示する。

【００２７】上記構成において、出発ロッド２１を塗布
タンク２２内に浸漬して引上げた後（図４（ａ），
（ｂ））、乾燥器２３を用いて乾燥する（図４
（ｃ））。そして、この工程を一工程として各工程毎
に、塗布タンク２２内の屈折率濃度を塗布液供給パイプ
２４からの屈折率調整用の原料を添加して順次変更さ
せ、繰り返しキャスティングを行うことで、母材の中心
から外径方向に向って屈折率が漸次減少してなる、図３
に示すＧＩ型の分布を有するプラスチック光ファイバ用
母材１６を形成する。

【００２８】また、上記製法において、繰り返し塗布又
はキャスティングの回数は、多い方が、より精密なＧＩ
型分布を得ることができる。すなわち、塗布形成後、拡
散等の後処理を行うこと無く、充分な伝送特性を有する
には、塗布の繰り返し回数は最低でも２０回以上、望ま
しくは１００回以上が必要である。屈折率分布の精密さ
の点からは、塗布回数は多いほど望ましい。尚、１００
０回を越える塗布は母材作製に時間がかかりすぎて量産
化には不適である。

【００２９】また、塗布の繰り返し回数の制御は、最終
的な母材外径が任意の場合は、単に繰り返し毎の屈折率
調整割合を変化させる事で制御できる。一方、母材外径
に制限がある場合は、塗布液の粘度を、溶媒の割合等で
調整する事によっても達成できる。一般に塗布液の粘度
を低くする程、１回あたりの実着量が減るため、多い繰
り返し回数で母材を作製できる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を説明する。（実施例１）前述した図１を参照して実施例１を説明す
る。透明な重合体Ａとしては、ポリメチルメタクリレー
ト（ＰＭＭＡ；屈折率（Ｎａ）＝1.４９０）を用い、こ
の重合体Ａを主成分として出発ロッド１１を形成した。
供給タンク１３内には、重合体Ａ（ＰＭＭＡ）を溶剤
（テトロヒドロフラン：ＴＨＦ）に所定割合で溶解した
ものを注入する。材料Ｂとしては重合体Ａより低い屈折
率を有する酢酸ヘキシル（屈折率（Ｎｂ）＝1.４０８）
をＴＨＦに溶解し、屈折率調整タンク１４に貯溜した。
上記得られた出発ロッド１１を図示しない回転装置に設
置し、供給タンク１３からの原料をスプレー１２を用い
て軸方向に亙って均一に塗布した。

【００３１】この塗布に際し、供給タンク１３内に屈折
率調整タンク１４から材料Ｂを徐々に供給して、材料Ｂ
の配合割合を各塗布毎に上げて塗布液の屈折率を降下さ
せ、１００回の繰返しで母材の中心から外周方向に向っ
て屈折率が漸次降下していく、図３（Ａ），（Ｂ）に示
す、ＧＩ型屈折率分布を有するプラスチック光ファイバ
母材１６を得た。

【００３２】（実施例２）実施例１と同様に、前述した
図１を参照して実施例２を説明する。透明な重合体Ａと
して、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ；屈折率
（Ｎａ）＝1.４９２）を用い、この重合体Ａの屈折率
（Ｎａ）より高い屈折率を有する材料Ｃとして、フタル
酸ブチルベンジルエステル（屈折率（Ｎｃ）＝1.５３
６）を用い、この両者を主成分として出発ロッド（屈折
率：1.５０７）１１を形成した。供給タンク１３内に
は、出発ロッド１１を形成した重合体Ａ（ＰＭＭＡ）及
び材料Ｃからなる混合液（屈折率：1.５０７）を溶剤
（テトロヒドロフラン：ＴＨＦ）に溶解したものを注入
する。屈折率調整タンク１４には、重合体ＡをＴＨＦに
溶解して貯溜した。上記得られた出発ロッド１１を図示
しない回転装置に設置し、供給タンク１３からの原料を
スプレー１２を用いて軸方向に亙って均一に塗布した。

【００３３】この塗布に際し、供給タンク１３内に屈折
率調整タンク１４から原料Ａを徐々に供給して、原料Ａ
の配合割合を各塗布毎に上げて塗布液の屈折率を漸次降
下させ、１００回の繰り返しで母材の中心から外周方向
に向って屈折率が漸次降下していく、図３（Ａ），
（Ｂ）に示す、ＧＩ型屈折率分布を有するプラスチック
光ファイバ母材１６を得た。

【００３４】（実施例３）材料Ｃとしてベンジルメタク
リレート（ｎ＝1.５６８）を使用した以外は実施例２と
同一条件で母材を作製した。

【００３５】（比較例１）屈折率調整を塗布８〜２０回
毎に行い、図３（ｃ）に示すような９段のステップ型の
屈折率分布を作製した以外は実施例２と同一条件で母材
を作製した。

【００３６】（比較例２）比較例１と同一条件で作製し
た母材を、更に窒素雰囲気下で８０℃、２０時間熱処理
した。

【００３７】（伝送特性評価）上記の各母材を溶融線引
して、１mmφの長さ１００ｍオールプラスチック光ファ
イバ（ＡＰＦ）を作製した。これらのファイバの、0.６
５８μｍの伝送損失と帯域を評価した結果を下記「表
１」に示す。尚、光源は、伝送損失、帯域共に波長0.６
５８μｍのＬＤを使用。また、帯域測定は光源に半値幅
６０ｐｓｅｃのパルスを発生させ、ＦＦＴ型光オシロ
（浜松ホトニクス製）にて測定した。

【００３８】

【表１】

【００３９】本結果より、本手法に基づく光ファイバは
精密なＧＩ型屈折率分布を有しているため、良好な伝送
帯域特性を示しており、多量の情報を伝送するのに適し
ていることがわかる。

【００４０】

【発明の効果】以上、実施例と共に述べたように本発明
によれば、従来の方法では極めて困難であった屈折率分
布の制御を容易で且つ簡易な方法で、均質なＧＩ型のプ
ラスチック光ファイバ母材を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スプレー方式の塗布方法の概略図である。

【図２】刷毛塗方式の塗布方法の概略図である。

【図３】プラスチック母材とその屈折率分布図である。

【図４】キャスト方式の塗布方法の概略図である。

【図５】（Ａ）はプラスチック母材の概略図であり、
（Ｂ）はＳＩ型の屈折率分布図、（Ｃ）はＧＩ型の屈折
率分布図である。

【符号の説明】

１１，２１出発ロッド１２塗布手段１３供給タンク１４屈折率調整タンク１５，２３乾燥器１６プラスチック光ファイバ母材２２塗布タンク２４供給パイプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松田裕男神奈川県横浜市栄区田谷町１番地住友電気工業株式会社横浜製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重合体を主成分としてなる出発ロッドの
周囲に、該重合体の屈折率と異なる屈折率を有する材料
が当該重合体に配合してなる塗布液を用いて塗布し乾燥
することを複数回に亙って行うに際し、塗布を重ねる毎に、該塗布液中に配合される材料の配合
割合を変化させて、屈折率を順次降下させ、光ファイバ母材の中心から外径方向に向ってその屈折率
を漸次降下してなる屈折率分布を形成することを特徴と
するプラスチック光ファイバ母材の製造方法。
【請求項２】請求項１において、出発ロッドが重合体
Ａ（屈折率：Ｎａ）を主成分としてなり、材料Ｂが該重
合体Ａの屈折率（Ｎａ）より低い屈折率（Ｎｂ）を有す
ることを特徴とするプラスチック光ファイバ母材の製造
方法。
【請求項３】請求項１において、出発ロッドが重合体
Ａ（屈折率：Ｎａ）と該重合体Ａより高い屈折率（Ｎ
ｃ）を有する材料Ｃとを主成分としてなり、塗布液中の
材料Ｃの配合割合を塗布毎に減少させることを特徴とす
るプラスチック光ファイバ母材の製造方法。