JPH08304636A

JPH08304636A - 光ファイバー

Info

Publication number: JPH08304636A
Application number: JP10520195A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Koike; 康博小池; Hidenobu Murofushi; 室伏英伸; Tokuhide Sugiyama; 杉山徳英; Haruhisa Miyake; 三宅晴久
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 1996-11-22
Anticipated expiration: 2020-11-24
Also published as: JP3719735B2

Abstract

(57)【要約】【目的】耐熱性、耐溶剤性、不燃性を持ち、かつ折
れ曲げ時に光漏れによる増加損失を抑制できる、低伝送
損失と高伝送帯域を有する光ファイバーを提供する。【構成】実質的にＣ−Ｈ結合を有しない非結晶性含
フッ素重合体（ａ）をマトリックスとする屈折率分布型
光ファイバーにおいて、マトリックスが同心円状の少な
くとも２層からなり、外側の層が内側の層の最外部に対
して屈折率が０．００１以上低い含フッ素重合体（ａ）
からなることを特徴とする光ファイバー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、従来の光学プラスチッ
クでは実現が困難であった、耐熱性、難燃性、及び耐溶
剤性に優れ、かつ高伝送帯域と低伝送損失を有し、折り
曲げ時の増加損失の少ない光ファイバーに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より知られている光ファイバーとし
ては、ポリメチルメタクリレート系を代表とした光学樹
脂が提案されている。光ファイバーとしてコアとクラッ
ドとからなる屈折率段階型光ファイバーとしては、コア
をポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカー
ボネート、ノルボルネン樹脂等の光学樹脂を使用し、ク
ラッドを含フッ素ポリマーとする提案が多くなされてい
る。また特開平２ー２４４００７号公報にはコアとクラ
ッドに含フッ素樹脂を用いた提案もされている。

【０００３】屈折率段階型光ファイバーとともに屈折率
分布（ＧＩ）型光ファイバーが知られている。屈折率分
布型光ファイバーの屈折率分布は、中心から半径方向に
向かって屈折率が放物線に近い曲線で低下しているもの
をいい、例えば「化学と工業」第４５巻第７号（１９９
２）１２６１−１２６４、特開平５−１７３０２６号公
報、ＷＯ９４／０４９４９、ＷＯ９４／１５００５など
に記載されている。

【０００４】しかしながら、プラスチック光ファイバー
はフレキシブルではあるが、折れ曲げによる光伝送損失
が発生するという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ポリメチル
メタクリレート系、ポリスチレン系、ポリカーボネート
系等の光伝送体では達し得なかった自動車乃至ＯＡ（オ
フィスオートメーション）、家電機器用途等で要求され
る耐熱性、耐湿性、耐薬品性、不燃性を有する光ファイ
バー製品を提供することを目的とするものであり、また
アクリル系、ポリカーボネート系、ノルボルネン系樹脂
等の光伝送体では達し得なかった可視光（５００〜７０
０ｎｍ）と近赤外光（７００〜１６００ｎｍ）を利用可
能とし、さらに広範囲の伝送領域帯で低い光伝送損失を
もち、折り曲げによる光伝送損失の増加を抑制する屈折
率分布型プラスチック光ファイバー製品を新規に提供す
ることを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記問題点
の認識に基づいて鋭意検討を重ねた結果、耐熱性、耐湿
性、耐薬品性、不燃性を付与し、かつ近赤外光で光吸収
が起こるＣ−Ｈ結合（すなわち、炭素−水素結合）をな
くすためには、Ｃ−Ｈ結合をＣ−Ｆ結合（すなわち、炭
素−フッ素結合）に変換した含フッ素重合体が最適であ
るとの知見を先に得た。

【０００７】また、屈折率段階型光ファイバーの場合、
マルチモードの光はコアとクラッドの界面で反射されな
がら伝搬するためモード分散が起こり伝送帯域が低下す
る。しかし屈折率分布型光ファイバーではモード分散が
起こりにくく伝送帯域は増加する。そこで、実質的にＣ
−Ｈ結合を有しない非結晶性の含フッ素重合体（ａ）を
用いて屈折率分布型の光ファイバー素線とし、該含フッ
素屈折率分布型光ファイバー素線の外側の層を内層より
さらに屈折率の低い含フッ素重合体とすることにより光
の漏れを抑制して、前記の問題点を解決できることを見
出し本発明に至った。

【０００８】すなわち、本発明は、（１）実質的にＣ−
Ｈ結合を有しない非結晶性含フッ素重合体（ａ）をマト
リックスとする屈折率分布型光ファイバーにおいて、光
ファイバーが外層と屈折率分布を有する内層との同心円
状の少なくとも２層からなり、外層が内層の最外部に対
して屈折率が０．００１以上低いことを特徴とする光フ
ァイバー、（２）含フッ素重合体（ａ）が主鎖に環構造
を有する含フッ素重合体である前記（１）記載の光ファ
イバー、（３）主鎖に環構造を有する含フッ素重合体が
以下の（Ｉ）〜（ＩＶ）から選ばれる繰り返し単位を有
する前記（２）記載の光ファイバー。

【０００９】

【化２】

【００１０】［上記（Ｉ）〜（ＩＶ）式において、ｌは
０〜５、ｍは０〜４、ｎは０〜１、ｌ＋ｍ＋ｎは１〜
６、ｏ，ｐ，ｑはそれぞれ０〜５、ｏ＋ｐ＋ｑは１〜
６、Ｒ³、R⁴はＦまたはＣＦ₃、Ｒ⁵はＦまたはＣＦ₃、Ｒ⁶
はＦまたはＣＦ₃、Ｘ¹はＦまたはＣｌ、Ｘ²はＦまたは
Ｃｌである。］本発明における屈折率分布型光ファイバーは、マトリッ
クスが非結晶性樹脂であるため光の散乱がなくしかも可
視光から近赤外光まで広範囲の波長帯で透明性が高いた
め、多種多様な波長の光システムに有効利用が可能であ
る。特に通信分野において幹線石英シングルモード光フ
ァイバーに利用されている波長である１３００ｎｍ、１
５５０ｎｍで低損失である光ファイバーコードを提供す
る。そのためこの光ファイバーコードは石英のシングル
モードと光／電気信号変換、電気／光信号変換用のデバ
イスを必要とすることなく直接にファイバー同士の接続
が可能である。さらに折れ曲げ時に光の漏れを防止して
損失を抑えることが可能であるためＯＡ（オフィスオー
トメーション）機器内、あるいはまた自動車、航空機内
部の配線等の細かい部分の光伝送にも利用できる。

【００１１】また本発明の光ファイバーは、それら単独
あるいはバンドルファイバーやケーブル等のそれらを構
成要素として含む製品として使用され、自動車のエンジ
ンルーム等での過酷な使用条件に耐える、耐熱性、耐薬
品性、耐湿性、不燃性を備えるものである。

【００１２】本発明の光ファイバー素線は、含フッ素重
合体（ａ）をマトリックスとし、その光ファイバーが外
層と屈折率分布を有する内層との同心円状の少なくとも
２層からなり、外層が内層の最外部に対して屈折率が
０．００１以上低いものである。

【００１３】内層は、たとえば、図１における屈折率が
１．３６から１．３４への変化が示すように、中心から
半径方向に向かって屈折率が放物線に近い曲線で低下し
ている屈折率分布を示す層である。以下、この層を芯材
ということがある。

【００１４】この内層に接する、上記外層は内層の最外
部に対して屈折率が０．００１以上低い層であり、この
内外層間の屈折率の差により光の漏れを抑制できる。

【００１５】外層は、内層の最外部に対して屈折率が
０．００１以上低いかぎり、２層以上の多層から形成さ
れていてもよく、また図１に示す様に屈折率が均一の層
でもよく、屈折率分布を有するものでもよい。

【００１６】外層の屈折率は、内層の最外部に対して
０．００５以上低いことが好ましい。また、外層の最外
層へ含フッ素重合体（ａ）以外の重合体からなる保護被
覆層を形成し、光ファイバーコードとしてもよい。光フ
ァイバーコードを複数本束ねて、バンドルファイバーと
することもできる。

【００１７】本発明の光ファイバーの製造方法として
は、以下の（１）〜（３）の方法がある。しかし、これ
らに限られるものではない。特に好ましい方法は（１）
および（２）である。以下の製造方法の説明において、
含フッ素重合体（ａ）の内含フッ素重合体（ａ−１）は
含フッ素重合体（ａ−２）より高屈折率な重合体であ
り、物質（ｂ）はマトリックスに屈折率を与える物質で
あり、その内物質（ｂ−１）は含フッ素重合体（ａ）よ
り高屈折率な物質であり、物質（ｂ−２）は含フッ素重
合体（ａ）より低屈折率な物質であるとする。

【００１８】（１）含フッ素重合体（ａ−２）を溶融
し、その溶融液の中心部に溶融した含フッ素重合体（ａ
−１）をさらにその（ａ−１）の溶融液の中心部に、物
質（ｂ−１）、または物質（ｂ−１）を含む溶融した含
フッ素重合体（ａ−１）を注入し、物質（ｂ−１）を中
心から周辺方向に拡散させながら、光ファイバーを成形
する方法。または、同じ方法でプリフォームを製造した
後、延伸して光ファイバーに成形する方法。

【００１９】この場合、外層が含フッ素重合体（ａ−
２）により形成されることになる。外層と内層の最外部
との屈折率の差が０．００１以上あるかぎり、外層の一
部まで物質（ｂ−１）が拡散されてもよい。

【００２０】（２）含フッ素重合体（ａ−１）に物質
（ｂ）を分布させて得られる内層からなる芯材をまず製
造し、この芯材に含フッ素重合体（ａ−２）、物質（ｂ
−２）、含フッ素重合体（ａ−１）、物質（ｂ−１）な
どの低屈折率材料をコートし、外層を形成する方法。芯
材の製造方法は、後述の方法を採用できる。

【００２１】低屈折率材料の屈折率は、内層の最外部と
外層との屈折率の差が０．００１以上となる様に選択さ
れる。

【００２２】（３）含フッ素重合体（ａ）のマトリック
スに物質（ｂ−１）を分布させるとともに芯材外表面ま
で存在させて得られる内層からなる芯材に、含フッ素重
合体（ａ）をコートし、マトリックス外層を形成する方
法。この場合、芯材最外部の屈折率は、物質（ｂ−１）
の存在により含フッ素重合体（ａ）の屈折率よりも０．
０１以上高い必要がある。

【００２３】上記（２）〜（３）におけるコート方法と
しては、ディップコート方法が好ましい。

【００２４】本発明における含フッ素重合体（ａ）とし
ては、Ｃ−Ｈ結合を有しない非結晶性の含フッ素重合体
であれば何ら限定されないが、主鎖に環構造を有する含
フッ素重合体が好ましい。主鎖に環構造を有する含フッ
素重合体としては、含フッ素脂肪族環構造、含フッ素イ
ミド環構造、含フッ素トリアジン環構造または含フッ素
芳香族環構造を有する含フッ素重合体が好ましい。含フ
ッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体では含フッ素
脂肪族エーテル環構造を有するものがさらに好ましい。
含フッ素重合体（ａ）としては、含フッ素ポリイミド環
構造を有する含フッ素重合体と含フッ素脂肪族環構造を
有する含フッ素重合体が好ましく、特に後者が好まし
い。

【００２５】含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重
合体は、含フッ素イミド環構造、含フッ素トリアジン環
構造または含フッ素芳香族環構造を有する含フッ素重合
体に比べ、後述の熱延伸または溶融紡糸によるファイバ
ー化に際してもポリマー分子が配向しにくく、その結果
光の散乱を起こすこともないなどの理由から、より好ま
しい重合体である。

【００２６】含フッ素重合体（ａ）の溶融状態における
粘度は、溶融温度２００℃〜３００℃において１０³〜
１０⁵ポイズが好ましい。溶融粘度が高すぎると溶融紡
糸が困難なばかりでなく、屈折率分布の形成に必要な、
物質（ｂ）の拡散が起こりにくくなり、屈折率分布の形
成が困難になる。また、溶融粘度が低過ぎると実用上問
題が生じる。すなわち、電子機器や自動車等での光伝送
体として用いられる場合に高温にさらされ軟化し、光の
伝送性能が低下する。

【００２７】含フッ素重合体（ａ）の数平均分子量は、
１０，０００〜５０００，０００が好ましく、より好ま
しくは５０，０００〜１０００，０００である。分子量
が小さ過ぎると耐熱性を阻害することがあり、大き過ぎ
ると屈折率分布を有する光伝送体の形成が困難になるた
め好ましくない。

【００２８】含フッ素脂肪族環構造を有する重合体とし
ては、含フッ素環構造を有するモノマーを重合して得ら
れるものや、少なくとも２つの重合性二重結合を有する
含フッ素モノマーを環化重合して得られる主鎖に含フッ
素脂肪族環構造を有する重合体が好適である。

【００２９】含フッ素脂肪族環構造を有するモノマーを
重合して得られる主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する
重合体は、特公昭６３−１８９６４号公報等により知ら
れている。即ち、パーフルオロ（２，２−ジメチル−
１，３−ジオキソール）等の含フッ素脂肪族環構造を有
するモノマーを単独重合することにより、またこのモノ
マーをテトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエ
チレン、パーフルオロ（メチルビニールエーテル）など
のラジカル重合性モノマーと共重合することにより主鎖
に含フッ素脂肪族環構造を有する重合体が得られる。こ
のような重合体の繰り返し単位の例を前述の（ＩＶ）に
示す。

【００３０】また、少なくとも２つの重合性二重結合を
有する含フッ素モノマーを環化重合して得られる主鎖に
含フッ素脂肪族環構造を有する重合体は、特開昭６３−
２３８１１１号公報や特開昭６３−２３８１１５号公報
等により知られている。即ち、パーフルオロ（アリルビ
ニルエーテル）、パーフルオロ（ブテニルビニルエーテ
ル）、ＣＦ₂＝ＣＦ−ＣＦ₂−ＣＦＣｌ−ＣＦ₂−ＣＦ＝
ＣＦ₂等のモノマーを環化重合することにより、または
このようなモノマーをテトラフルオロエチレン、クロロ
トリフルオロエチレン、パーフルオロ（メチルビニール
エーテル）などのラジカル重合性モノマーと共重合する
ことにより主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する重合体
が得られる。このような重合体の繰り返し単位の例を前
述の（Ｉ）〜（ＩＩＩ）に示す。

【００３１】また、パーフルオロ（２，２−ジメチル−
１，３−ジオキソール）等の含フッ素脂肪族環構造を有
するモノマーとパーフルオロ（アリルビニルエーテル）
やパーフルオロ（ブテニルビニルエーテル）等の少なく
とも２つの重合性二重結合を有する含フッ素モノマーと
を共重合することによっても主鎖に含フッ素脂肪族環構
造を有する重合体が得られる。

【００３２】含フッ素脂肪族環構造を有する重合体は、
主鎖に環構造を有する重合体が好適であるが、環構造を
有する重合単位を２０モル％以上、好ましくは４０モル
％以上含有するものが透明性、機械的特性等の面から好
ましい。

【００３３】含フッ素ポリイミドの製造法は特に限定さ
れないが、例えばパーフルオロピロメリット酸無水物な
どの全ての水素原子がフッ素原子で置換された芳香族テ
トラカルボン酸無水物とパーフルオロｐ，ｐ’−ジアミ
ノジフェニルエーテルなどの全ての水素原子がフッ素原
子で置換された芳香族ジアミンの反応でポリアミド酸を
生成し、これを更に加熱して含フッ素ポリイミドとする
方法などによって生成される。

【００３４】含フッ素ポリイミドとしては、具体的には
下記の（Ｖ）式から選ばれた繰り返し単位を有すること
を特徴とするものが例示される。なお、これらの含フッ
素重合体（ａ）中のフッ素原子は、屈折率を高めるため
に一部塩素原子で置換されていてもよい。

【００３５】

【化３】

【００３６】［上記（Ｖ）式において、Ｒ¹は

【００３７】

【化４】

【００３８】から選ばれ、Ｒ²は

【００３９】

【化５】

【００４０】から選ばれる。ここで、Ｒ_fはフッ素原
子、パーフルオロアルキル基、パーフルオロアリール
基、パーフルオロアルコキシ基、パーフルオロフェノキ
シ基から選ばれ、これらは各々同一であっても異なって
いてもよい。Ｙは、

【００４１】

【化６】

【００４２】から選ばれる。ここで、Ｒ’_fはパーフル
オロアルキレン基、パーフルオロアリーレン基から選ば
れ、これらは各々同一であっても異なっていてもよい。
ｒは１〜１０である。又、Ｙと２つのＲ_fが炭素をはさ
んで環を形成してもよく、その場合、環は飽和環でも不
飽和環でもよい。］含フッ素脂肪族環構造を有する重合体は、主鎖に環構造
を有する重合体が好適であるが、環構造を有する重合単
位を２０モル％以上、好ましくは４０モル％以上含有す
るものが透明性、機械的特性等の面から好ましい。

【００４３】物質（ｂ）は、含フッ素重合体（ａ）との
比較において屈折率の差が０．００１以上である少なく
とも１種類の物質であり、含フッ素重合体（ａ）よりも
高屈折率であっても低屈折率であってもよい。通常は含
フッ素重合体（ａ）よりも高屈折率の物質を用いる。

【００４４】この物質（ｂ）としては、ベンゼン環等の
芳香族環、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、エー
テル結合等の結合基を含む、低分子化合物、オリゴマ
ー、ポリマーが好ましい。又、物質（ｂ）は、含フッ素
重合体（ａ）と同様な理由から実質的にＣ−Ｈ結合を有
しない物質であることが好ましい。含フッ素重合体
（ａ）との屈折率の差は０．００５以上であることが好
ましい。

【００４５】オリゴマーやポリマーである物質（ｂ）と
しては、前記したような含フッ素重合体（ａ）を形成す
るモノマーの重合体からなり、含フッ素重合体（ａ）と
の比較において屈折率の差が０．００１以上であるオリ
ゴマーやポリマーであってもよい。モンマーとしては、
含フッ素重合体（ａ）との比較において屈折率の差が
０．００１以上である重合体を形成するものから選ばれ
る。たとえば、屈折率の異なる２種の含フッ素重合体
（ａ）を用い、一方の重合体（ａ）を物質（ｂ）として
他の重合体（ａ）中に分布させることができる。

【００４６】これらの物質（ｂ）は、上記マトリックス
との比較において、溶解性パラメータの差が７（ｃａｌ
／ｃｍ³）^1/2以内であることが好ましい。ここで溶解性
パラメータとは物質間の混合性の尺度となる特性値であ
り、溶解性パラメータをδ、物質の分子凝集エネルギー
をＥ、分子容をＶとして、式δ＝（Ｅ／Ｖ）^1/2で表さ
れる。

【００４７】低分子化合物としては、例えば炭素原子に
結合した水素原子を含まないハロゲン化芳香族炭化水素
がある、特に、ハロゲン原子としてフッ素原子のみを含
むハロゲン化芳香族炭化水素やフッ素原子と他のハロゲ
ン原子を含むハロゲン化芳香族炭化水素が、含フッ素重
合体（ａ）との相溶性の面で好ましい。又、これらのハ
ロゲン化芳香族炭化水素は、カルボニル基、シアノ基な
どの官能基を有していないことがより好ましい。

【００４８】このようなハロゲン化芳香族炭化水素とし
ては、例えば式Ф_r−Ｚ_b［Ф_rは水素原子のすべてがフ
ッ素原子に置換されたｂ価のフッ素化芳香環残基、Ｚは
フッ素又はフッ素以外のハロゲン原子、−Ｒｆ、−ＣＯ
−Ｒｆ、−Ｏ−Ｒｆ、あるいは−ＣＮ。ただし、Ｒｆは
パーフルオロアルキル基、ポリフルオロパーハロアルキ
ル基、または１価のФ_r。ｂは０または１以上の整
数。］で表される化合物がある。芳香環としてはベンゼ
ン環やナフタレン環がある。Ｒｆであるパーフルオロア
ルキル基やポリフルオロパーハロアルキル基の炭素数は
５以下が好ましい。フッ素以外のハロゲン原子として
は、塩素原子や臭素原子が好ましい。

【００４９】具体的な化合物としては例えば、１，３−
ジブロモテトラフルオロベンゼン、１，４−ジブロモテ
トラフルオロベンゼン、２−ブロモテトラフルオロベン
ゾトリフルオライド、クロロペンタフルオロベンゼン、
ブロモペンタフルオロベンゼン、ヨードペンタフルオロ
ベンゼン、デカフルオロベンゾフェノン、パーフルオロ
アセトフェノン、パーフルオロビフェニル、クロロヘプ
タフルオロナフタレン、ブロモヘプタフルオロナフタレ
ンなどがある。

【００５０】ポリマーやオリゴマーである物質（ｂ）と
しては、前記（Ｉ）〜（Ｖ）の繰り返し単位を有するも
のの内、組み合される含フッ素重合体（ａ）とは異なる
屈折率を有する含フッ素重合体（例えば、ハロゲン原子
としてフッ素原子のみを含む含フッ素重合体とフッ素原
子と塩素原子を含む含フッ素重合体との組み合わせ、異
なる種類や異なる割合の２以上のモノマーを重合して得
られた２種の含フッ素重合体の組み合わせなど）が好ま
しい。

【００５１】また、上記のごとき主鎖に環構造を有する
含フッ素重合体以外に、テトラフルオロエチレン、クロ
ロトリフルオロエチレン、ジクロロジフルオロエチレ
ン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキル
ビニルエーテルなどの水素原子を含まないモノマーから
なるオリゴマー、それらモノマー２種以上の共重合オリ
ゴマーなども物質（ｂ）として使用できる。又、−ＣＦ
₂ＣＦ（ＣＦ₃）Ｏ−や−（ＣＦ₂）_nＯ−（ｎは１〜３の
整数）の構造単位を有するパーフルオロポリエーテルな
ども使用できる。これらオリゴマーの分子量は、非結晶
性となる分子量範囲から選ばれ、数平均分子量３００〜
１０，０００が好ましい。拡散のしやすさを考慮する
と、数平均分子量３００〜５０００がさらに好ましい。

【００５２】特に好ましい物質（ｂ）は、含フッ素重合
体（ａ）特に主鎖に環構造を有する含フッ素重合体との
相溶性が良好であること等から、クロロトリフルオロエ
チレンオリゴマーである。相溶性が良好であることによ
り、含フッ素重合体（ａ）、特に主鎖に環構造を有する
含フッ素重合体、とクロロトリフルオロエチレンオリゴ
マーとを２００〜３００℃で加熱溶融により容易に混合
させることができる。まあ、含フッ素溶媒に溶解させて
混合した後、溶媒を除去することにより両者を均一に混
合させることができる。クロロトリフルオロエチレンオ
リゴマーの好ましい分子量は、数平均分子量５００〜１
５００である。

【００５３】本発明における屈折率分布型光ファイバー
のマトリックス内層である芯材において、物質（ｂ）は
含フッ素重合体（ａ）中に中心から周辺方向に沿って濃
度勾配を有して分布している。好ましくは、物質（ｂ）
が含フッ素重合体（ａ）よりも高屈折率の物質であり、
この物質（ｂ）が芯材の中心から周辺方向に沿って濃度
が低下する濃度勾配を有して分布している。ある場合に
は物質（ｂ）が含フッ素重合体（ａ）よりも低屈折率の
物質であり、この物質が芯材の周辺から中心方向に沿っ
て濃度が低下する濃度勾配を有して分布しているものも
有用である。前者の芯材は通常物質（ｂ）を中心に配置
し周辺方向に向かって拡散させることにより製造でき
る。後者の芯材は物質（ｂ）を周辺から中心方向に拡散
させることによって製造できる。

【００５４】本発明の光ファイバーの芯材の製造におい
て、樹脂の成形と屈折率分布の形成は同時であっても別
々であってもよい。たとえば、紡糸や押し出し成形等に
より屈折率分布を形成すると同時に屈折率分布を形成し
て製造できる。また、紡糸や押し出し成形で樹脂の成形
を行った後、屈折率分布を形成することができる。さら
に、屈折率分布を有するプリフォーム（母材）を製造
し、このプリフォームを成形（たとえば紡糸）して芯材
を製造できる。

【００５５】本発明における光ファイバーの芯材の製造
方法としては、例えば以下の（１）〜（７）の方法があ
る。しかしこれらに限られるものではない、特に好まし
い方法は（１）の方法である。

【００５６】（１）含フッ素重合体（ａ）を溶融し、含
フッ素重合体（ａ）の溶融液の中心部に物質（ｂ）また
はその物質（ｂ）を含む含フッ素重合体（ａ）を注入
し、物質（ｂ）を拡散させながら、または拡散させた後
に成形する方法。

【００５７】この場合、物質（ｂ）を注入するには、中
心部に１層のみ物質（ｂ）を注入する場合のみならず、
中心部に物質（ｂ）を多層に注入してもよい。成形には
光ファイバーのプリフォーム等のごときロッド状母材を
成形するために適する押出溶融成形、光ファイバーを成
形するために適する溶融紡糸成形等がある。

【００５８】（２）溶融紡糸や延伸などによって得られ
た含フッ素重合体（ａ）からなる芯材に、物質（ｂ）ま
たはその物質（ｂ）を含む含フッ素重合体（ａ）を繰り
返しディップコートする方法。

【００５９】（３）回転ガラス管などを利用して中空状
の含フッ素重合体（ａ）からなる管を形成し、この重合
体管の内部に物質（ｂ）またはその物質（ｂ）を含む含
フッ素重合体（ａ）を形成するモノマー相を密封し、低
速で回転させながら重合させる方法。

【００６０】この界面ゲル共重合の場合、重合過程にお
いて、含フッ素重合体（ａ）からなる管がモノマー相に
膨潤し、ゲル相が形成され、モノマー分子が選択的にゲ
ル相内に拡散しながら重合される。

【００６１】（４）含フッ素重合体（ａ）を形成するモ
ノマーと物質（ｂ）を形成するモノマーであって、それ
らモノマーの反応性が異なる２種のモノマーを用いて、
生成する含フッ素重合体（ａ）と物質（ｂ）の組成比が
周辺部から中心に向かって連続的に変化するように重合
反応を進行させる方法。

【００６２】（５）含フッ素重合体（ａ）と物質（ｂ）
を均一に混合した混合物または溶媒中で均一に混合した
後、溶媒のみを揮発除去させることにより得られる混合
物を、熱延伸または溶融押出によりファイバー化し、次
いで（またはファイバー化直後に）加熱状態で不活性ガ
スと接触させて物質（ｂ）を表面から揮発させることに
より屈折率分布を形成する方法。または、上記ファイバ
ー化した後、含フッ素重合体（ａ）を溶解せずに物質
（ｂ）のみを溶解する溶媒中にファイバーを浸漬し、物
質（ｂ）をファイバー表面から溶出させることにより屈
折率分布を形成する方法。

【００６３】（６）含フッ素重合体（ａ）からなるロッ
ドまたはファイバーに、含フッ素重合体（ａ）よりも屈
折率が小さい物質（ｂ）のみを被覆するか、または含フ
ッ素重合体（ａ）と物質（ｂ）との混合物を被覆し、次
いで加熱により物質（ｂ）を拡散させて屈折率分布を形
成する方法。

【００６４】（７）高屈折率重合体と低屈折率重合体と
を加熱溶融または溶媒を含有する溶液状態で混合し、そ
れぞれ混合割合の異なる状態で多層押出させながら（ま
たは押出したのちに）両者を互いに拡散させ、最終的に
屈折率分布の形成されたファイバーを得る方法。この場
合、高屈折率重合体が含フッ素重合体（ａ）で低屈折率
重合体が物質（ｂ）でもよく、高屈折率重合体が物質
（ｂ）で低屈折率重合体が物質（ｂ）でもよい。

【００６５】本発明の光ファイバーには、保護被覆層を
設けることができる。被覆層を構成する重合体は、前記
マトリックスの含フッ素重合体（ａ）以外の重合体から
なる。この被覆層を構成する重合体の種類は特に制限は
なく、従来の無機又はプラスチック光ファイバー素線の
被覆に用いられていたもの、または、下記に挙げる含フ
ッ素重合体等から選ばれる少なくとも１種を用いること
ができる。例えば、非フッ素系重合体として、低密度ポ
リエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、（水）架
橋型ポリオレフィン、ポリオレフィンエラストマーなど
のポリオレフィン系重合体、ポリエチレンテレフタレー
トなどのポリエステル系重合体、軟質塩化ビニル樹脂等
のビニル系樹脂、ポリ塩化ビニル等のビニル系重合体、
ジメチルポリシロキサン重合体、ポリフルオロアルキル
メチルポリシロキサン重合体などのシリコーン系重合
体、ポリアミド、（発泡）ポリスチレン、ポリカーボネ
ート、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンオキサイ
ド、ポリスルフォン、ポリ４−メチルペンテンー１、ポ
リアミドイミド等が挙げられる。含フッ素重合体として
は、含フッ素ゴム、トリフルオロエチレン重合体、クロ
ロトリフルオロエチレン重合体、テトラフルオロエチレ
ン重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合
体、テトラフルオロエチレン−エチレン−（パーフルオ
ロアルキル）エチレン共重合体、テトラフルオロエチレ
ン−パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）共重合
体、テトラフルオロエチレンーヘキサフルオロプロピレ
ン共重合体、フッ化ビニリデン重合体、フッ化ビニリデ
ン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体等の下記（Ｖ
Ｉ）〜（Ｘ）から選ばれる繰り返し単位を有する含フッ
素重合体が挙げられる。

【００６６】

【化７】

【００６７】また、上記重合体のコートとは別に、紫外
線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂などの
硬化性樹脂を光ファイバーにコートし、硬化させて被覆
層を形成することもできる。紫外線硬化型樹脂や電子線
硬化型樹脂を用いた場合には、比較的低温で被覆が行え
るため光ファイバー素線へのダメージが少ないという利
点がある。紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂として
は、例えば、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリ
レート系、シリコンアクリレート系、ポリエステルアク
リレート系、ポリブタジエンアクリレート系、ポリフル
オロアルキルアクリレート系等硬化型樹脂があげられ
る。これら硬化型樹脂を用いる場合には、適度な粘度を
有する液状の樹脂を屈折率分布型光ファイバーの表面に
塗布した後硬化する方法が適用される。一方、ポリアミ
ドやポリイミド樹脂を用いた場合にはファイバーコード
の引っ張り強度が増大し、機械的な耐久性が飛躍的に向
上する。

【００６８】被覆材を構成する上記に例示されるような
重合体には、所望により可塑剤、顔料、架橋剤、接着剤
等を加えることができる。

【００６９】被覆層を有する光ファイバーコードの製造
は特に制約は受けない。例えば、前述の方法で製造した
本発明の光ファイバーの外側に、被覆材を押し出し被
覆、あるいはソルベントコーティング法等により形成す
ることにより目的の光ファイバーコードが得られる。
又、本発明では各光ファイバーを被覆してコードとした
あと、複数本を束ねてバンドルファイバーとすることが
できる。バンドルファイバーには、コードを並列に並べ
て構成される多芯テープ心線が含まれる。光ファイバー
を芳香族ポリアミド、ガラスまたは炭素繊維で補強した
プラスチックまたは金属で被覆することによりケーブル
とすることもできる。ケーブル内部の隙間を糸、紐、
紙、プラスチック、各種の緩衝材または溝つきスペーサ
ーなどで埋めてもよい。

【００７０】本発明の光ファイバーは、石英シングルモ
ード光ファイバーと直接に接続できるだけでなく、あら
ゆる光ファイバーに接続された光導波路、光分岐器、光
結合器、光合波器、光分波器などの光ブランチングデバ
イス、光スイッチ、光減衰器、光アイソレータ、偏光
子、光集積回路、光送信モジュール、光受信モジュー
ル、等の光部品とも直接に接続可能であり、それらの低
損失性、高帯域性を損ねることなく信号の伝送が可能で
ある。

【００７１】本発明の光ファイバーは、加入者系の通信
線、工場内ＬＡＮ、病院内ＬＡＮ、学校内ＬＡＮ等の公
共施設内でのＬＡＮ、フロアーケーブル、電力線監視通
信線、自動車用途、電車の運転条件のモニタ画像伝送、
外洋航路の大型船舶内の通信用、航空機内のデータ伝
送、業務用ゲーム機を始めとするアミューズメント関係
などの高速、高帯域を必要とする映像伝送、高画質の動
画、立体画像の伝送、コンピューターないし自動交換機
等の機器内配線、一般の屋内通信網、各種センサ分野、
照明、イルミネーション分野、エネルギー伝送などの様
々な分野での利用が可能である。

【００７２】

【実施例】次に、本発明の実施例について更に具体的に
説明するが、この説明が本発明を限定するものでないこ
とは勿論である。

【００７３】合成例１パーフルオロ（ブテニルビニルエーテル）３０ｇ、イオ
ン交換水１２０ｇ、メタノール４．８ｇ及び重合開始剤
として((CH₃)₂CHOCOO)₂７６ｍｇを、内容積２００ｍｌ
の耐圧ガラス製オートクレーブに入れた。系内を３回窒
素で置換した後、４０℃で２２時間懸濁重合を行った。
得られた重合物を単離後300℃で熱処理し、水洗した。
その結果、無色透明な重合体（以下、重合体という）を
２６ｇ得た。この重合体Ａの固有粘度［η］は、パーフ
ルオロ（２−ブチルテトラヒドロフラン）中３０℃で
０．３４であった。重合体のガラス転移点は１０８℃で
あり、屈折率は１．３４であった。

【００７４】合成例２パーフルオロ（ブテニルビニルエーテル）８ｇ、パーフ
ルオロ（２，２−ジメチルー１，３−ジオキソール）２
ｇ、パーフルオロ（２ーブチルテトラヒドロフラン）１
０ｇ、重合開始材として((CH₃)₂CHOCOO)₂２０ｍｇを、
内容積５０ｍｌの耐圧ガラス製アンプルに入れた。系内
を３回窒素で置換した後、４０℃で２０時間重合を行っ
た。その結果、無色透明な重合体（以下、重合体Ｂとい
う）６．７ｇを得た。この重合体Ｂのガラス転移温度は
１５７℃、屈折率は１．３２であった。

【００７５】合成例３パーフルオロ（ブテニルビニルエーテル）２ｇ、パーフ
ルオロ（２，２−ジメチルー１，３−ジオキソール）８
ｇ、パーフルオロ（２ーブチルテトラヒドロフラン）１
０ｇ、重合開始材として((CH₃)₂CHOCOO)₂２０ｍｇを、
内容積５０ｍｌの耐圧ガラス製アンプルに入れた。系内
を３回窒素で置換した後、３０℃で２０時間重合を行っ
た。その結果、透明な重合体（以下、重合体Ｃという）
７ｇを得た。この重合体Ｃのガラス転移温度は２１０
℃、屈折率は１．２９であった。

【００７６】実施例１上記合成例１で得られた重合体Ａをパーフルオロ（２ー
ブチルテトラヒドロフラン）溶媒中で溶解しこれに屈折
率１．４２である、クロロトリフルオロエチレンオリゴ
マー（商品名ダイフロイル＃２０；ダイキン社製）を
１５重量％量添加し混合溶液を得た。この溶液を脱溶媒
し透明な混合重合体（以下、混合重合体Ｄという）を得
た。重合体Ｂを溶融し、その内側に溶融した重合体Ａ
を、さらに中心に溶融液の混合重合体Ｄを注入しながら
３００℃で３色押出しによる溶融紡糸することにより図
１に示すごとく、中心部の屈折率が１．３６であり、周
辺部の１．３４の屈折率までおおよそ放物線的に徐々に
低下し、さらに最外層の屈折率が１．３２である光ファ
イバーコードが得られた。得られた光ファイバーコード
の光伝送損失は、７８０ｎｍで３００ｄＢ／ｋｍ、１５
５０ｎｍで１３０ｄＢ／ｋｍであり、近赤外光までの光
を良好に伝送できる光ファイバーで有ることを確かめ
た。更にこの光ファイバーコードの曲げ半径と増加損失
測定を行ったところ、図２に示すように１５５０ｎｍに
おいて曲げ半径５ｍｍで増加損失０．８ｄＢとなった。

【００７７】実施例２重合体Ｂの替わりに合成例３で得られた重合体Ｃを用い
たほかは実施例１と同様にして、中心部の屈折率が１．
３６であり、周辺部の１．３４の屈折率まで一方向に徐
々に低下し、さらに最外層の屈折率が１．２９である光
ファイバーコードが得られた。得られた光ファイバーコ
ードの光伝送損失は、１５５０ｎｍで１３０ｄＢ／ｋｍ
であり、近赤外光までの光を良好に伝送できる光ファイ
バーで有ることを確かめた。更にこの光ファイバーコー
ドの曲げ半径と増加損失測定を行ったところ、図２に示
すように曲げ半径５ｍｍで増加損失０．５ｄＢとなっ
た。

【００７８】比較例重合体Ａを溶融し、中心に溶融液の混合重合体Ｄを注入
しながら３００℃で２色押出しによる溶融紡糸すること
により、中心部の屈折率が１．３６であり、周辺部の
１．３４の屈折率まで徐々に低下する光ファイバーが得
られた。得られた光ファイバーの光伝送損失は、１５５
０ｎｍで１３０ｄＢ／ｋｍであり、近赤外光までの光を
良好に伝送できる光ファイバーであることを確かめた。
更にこの光ファイバーコードの曲げ半径と増加損失測定
を行ったところ、図２に示すように曲げ半径５ｍｍで増
加損失３．５ｄＢとなり、実施例２と比較して７倍の大
きさとなった。

【００７９】

【発明の効果】本発明の光ファイバーにより、紫外光か
ら近赤外までの光を極めて低損失に、かつ曲げ時の増加
損失を少なく伝送することが可能になった。特にこの光
ファイバーはファイバー径が大きいにも関わらずフレキ
シブルで分岐・接続が容易であるため短距離光通信用に
最適であり、かつ折れ曲げにより光伝送損失が小さいの
でＯＡ機器等の配線に利用できる耐熱性、耐薬品性、耐
湿性、不燃性を備える光ファイバーである。

【００８０】本発明の光ファイバーは、波長７００〜
１，６００ｎｍで１００ｍの伝送損失が１００ｄｂ以下
とすることができる。特に主鎖に脂肪族環構造を有する
含フッ素重合体では同様な波長で、１００ｍの伝送損失
が５０ｄｂ以下とすることができる。波長７００〜１，
６００ｎｍという比較的長波長において、このような低
レベルの伝送損失であることは極めて有利である。すな
わち、石英光ファイバーと同じ波長を使えることによ
り、石英光ファイバーとの接続が容易であり、また波長
７００〜１，６００ｎｍよりも短波長を使わざるをえな
い従来のプラスチック光ファイバーに比べ、安価な光源
で済むという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバーの屈折率分布。

【図２】静置屈曲試験結果。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０８Ｌ 29/10 ＬＧＺＣ０８Ｌ 29/10 ＬＧＺＣ０９Ｄ 127/12 ＰＦＧＣ０９Ｄ 127/12 ＰＦＧＧ０２Ｂ 6/18 Ｇ０２Ｂ 6/18 // Ｃ０８Ｆ 16/32 ＭＫＺＣ０８Ｆ 16/32 ＭＫＺＭＬＡＭＬＡ (72)発明者三宅晴久神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地旭硝子株式会社中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】実質的にＣ−Ｈ結合を有しない非結晶性
含フッ素重合体（ａ）をマトリックスとする屈折率分布
型光ファイバーにおいて、光ファイバーが外層と屈折率
分布を有する内層との同心円状の少なくとも２層からな
り、外層が内層の最外部に対して屈折率が０．００１以
上低いことを特徴とする光ファイバー。
【請求項２】含フッ素重合体（ａ）が主鎖に環構造を
有する含フッ素重合体である請求項１記載の光ファイバ
ー。
【請求項３】主鎖に環構造を有する含フッ素重合体が
以下の（Ｉ）〜（ＩＶ）から選ばれる繰り返し単位を有
する請求項２記載の光ファイバー。【化１】［上記（Ｉ）〜（ＩＶ）式において、ｌは０〜５、ｍは
０〜４、ｎは０〜１、ｌ＋ｍ＋ｎは１〜６、ｏ，ｐ，ｑ
はそれぞれ０〜５、ｏ＋ｐ＋ｑは１〜６、Ｒ³、Ｒ⁴はＦ
またはＣＦ₃、Ｒ⁵はＦまたはＣＦ₃、Ｒ⁶はＦまたはＣＦ
₃、Ｘ¹はＦまたはＣｌ、Ｘ²はＦまたはＣｌである。］