JPH09265015A - 屈折率分布型プラスチック光ファイバ及びその製造方法 - Google Patents

屈折率分布型プラスチック光ファイバ及びその製造方法

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JPH09265015A
JPH09265015A JP8097362A JP9736296A JPH09265015A JP H09265015 A JPH09265015 A JP H09265015A JP 8097362 A JP8097362 A JP 8097362A JP 9736296 A JP9736296 A JP 9736296A JP H09265015 A JPH09265015 A JP H09265015A
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alkyl
ester
optical fiber
alkyl ester
methacrylic acid
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JP8097362A
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Yasushi Kawarada
泰 川原田
Kazumi Nakamura
一己 中村
Yoshihiro Uozu
吉弘 魚津
Kikue Irie
菊枝 入江
Toshinori Sumi
敏則 隅
Shoji Hayashi
省治 林
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02033—Core or cladding made from organic material, e.g. polymeric material
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G—PHYSICS
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    • G02B6/0286—Combination of graded index in the central core segment and a graded index layer external to the central core segment

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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリメチルメタクリレートを用いた屈折率分
布型光ファイバにおけるよりも低損失の屈折率分布型プ
ラスチック光ファイバを提供する。 【解決手段】 メタクリル酸フルオロアルキルエステル
の重合体及びアルキルフタリルグリコール酸アルキルエ
ステルとから構成され、アルキルフタリルグリコール酸
アルキルエステルの濃度が中心部から外周部方向に減少
している屈折率分布型プラスチック光ファイバ、及びこ
れを、メタクリル酸フルオロアルキルエステル重合体ま
たはさらにメタクリル酸フルオロアルキルエステルとア
ルキルフタリルグリコール酸アルキルエステルとからな
り、アルキルフタリルグリコール酸アルキルエステルの
組成比を異にする複数の紡糸原液を、多層複合紡糸ノズ
ルを用いてアルキルフタリルグリコール酸アルキルエス
テルの濃度が中心部から外周部方向に減少するように同
心円状の積層状態に吐出して得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大容量の光情報通
信媒体として利用可能な低損失の屈折率分布型プラスチ
ック光ファイバ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ファイバの中心部から外周部方向に屈折
率が連続的に変化している屈折率分布型光ファイバは、
屈折率が階段状の分布をした光ファイバより情報伝送能
力に優れ大容量の情報伝達が可能であることから、プラ
スチック光ファイバにおいても、ポリメチルメタクリレ
ートを主体に屈折率分布型光ファイバについての検討及
び提案がなされている。そしてポリメチルメタクリレー
トをマトリックス重合体とした屈折率分布型光ファイバ
においては、従来、伝送損失が波長６５０ｎｍにおいて
１３０〜２００ｄＢ／ｋｍのものが知られている。
【０００３】屈折率分布型プラスチック光ファイバを得
る方法として、低屈折率或いは高屈折率の非重合性化合
物を用い、低屈折率非重合性化合物をファイバ母材ロッ
ドまたはファイバの外周から内部に拡散させる方法（特
公昭５５−１８８８２号公報、特開平７−２７９２８号
公報）、高屈折率非重合性化合物をファイバ母材ロッド
またはファイバの形成時の重合または紡糸により中心部
に偏在させる方法（ＷＯ９３／８４８８号公報、特開平
６−１８６４４１号公報）等が従来より知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、特定
の重合体またはさらにその構成単量体と非重合性化合物
とを用い、ポリメチルメタクリレートを用いた屈折率分
布型光ファイバにおけるよりも低損失の屈折率分布型プ
ラスチック光ファイバを生産性よく提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、メタク
リル酸フルオロアルキルエステルの重合体及びアルキル
フタリルグリコール酸アルキルエステルとから構成さ
れ、アルキルフタリルグリコール酸アルキルエステルの
濃度が中心部から外周部方向に減少していることを特徴
とする屈折率分布型プラスチック光ファイバ、
【０００６】メタクリル酸フルオロアルキルエステルの
重合体、メタクリル酸フルオロアルキルエステル及びア
ルキルフタリルグリコール酸アルキルエステルとからな
り、アルキルフタリルグリコール酸アルキルエステルの
組成比を異にする複数の紡糸原液を、多層複合紡糸ノズ
ルを用いてアルキルフタリルグリコール酸アルキルエス
テルの濃度が中心部から外周部方向に減少するように同
心円状の積層状態に吐出し、吐出中または吐出後に隣接
する層間でアルキルフタリルグリコール酸アルキルエス
テルを加温下に相互拡散させ、さらにメタクリル酸フル
オロアルキルエステルを熱または光重合硬化させること
を特徴とする屈折率分布型プラスチック光ファイバの製
造方法、
【０００７】及び、メタクリル酸フルオロアルキルエス
テルの重合体及びアルキルフタリルグリコール酸アルキ
ルエステルとからなり、アルキルフタリルグリコール酸
アルキルエステルの組成比を異にする複数の紡糸原液
を、多層複合紡糸ノズルを用いてアルキルフタリルグリ
コール酸アルキルエステルの濃度が中心部から外周部方
向に減少するように同心円状の積層状態に吐出し、吐出
中または吐出後に隣接する層間でアルキルフタリルグリ
コール酸アルキルエステルを加温下で相互拡散させるこ
とを特徴とする屈折率分布型プラスチック光ファイバの
製造方法、にある。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の屈折率分布型プラスチッ
ク光ファイバは、メタクリル酸フルオロアルキルエステ
ルの重合体及びアルキルフタリルグリコール酸アルキル
エステルとから構成されており、アルキルフタリルグリ
コール酸アルキルエステルの濃度がファイバ中心部から
外周部方向に減少している屈折率分布型の構造をなして
いる。
【０００９】本発明におけるメタクリル酸フルオロアル
キルエステルの重合体としては、２，２，２−トリフル
オロエチル、２，２，３，３−テトラフルオロプロピ
ル、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピル、
２，２，３，４，４，４−ヘキサフルオロブチル基、１
−トリフルオロメチル−２，２，２−トリフルオロエチ
ル基、１Ｈ，１Ｈ，５Ｈ−オクタフルオロペンチル基等
のフルオロアルキルエステル基を有するメタクリル酸フ
ルオロアルキルエステルの各単独重合体またはそれらの
共重合体或いはこれらのブレンド重合体等が挙げられ、
特に好ましくはメタクリル酸２，２，２−トリフルオロ
エチルの重合体が挙げられる。
【００１０】また、本発明において、非重合性化合物で
あるアルキルフタリルグリコール酸アルキルエステル
は、下記式［１］で表され、メタクリル酸フルオロアル
キルエステル重合体に対し相溶性を有しており、また分
子量が１００〜１０００のものが好ましく用いられる。
アルキルフタリルグリコール酸アルキルエステルの具体
例としては、メチルフタリルグリコール酸メチル、エチ
ルフタリルグリコール酸エチル、ブチルフタリルグリコ
ール酸ブチル等が挙げられ、特にブチルフタリルグリコ
ール酸ブチルが好ましく用いられる。
【００１１】
【化１】
【００１２】本発明の屈折率分布型プラスチック光ファ
イバは、マトリックス重合体がメタクリル酸フルオロア
ルキルエステル重合体で、非重合性化合物がアルキルフ
タリルグリコール酸アルキルエステルであることから、
ポリメチルメタクリレートをマトリックス重合体とする
屈折率分布型光ファイバに比べ低損失の光ファイバであ
る。
【００１３】光ファイバにおいて、伝送損失を支配する
要因としては、吸収損失、散乱損失、構造不整による損
失があるが、外的要因による損失を除いた材料固有の限
界損失は、ポリメチルメタクリレートの場合、波長６５
０ｎｍにおいて１００ｄＢ／ｋｍとされ、その内訳は、
吸収損失が約９０ｄＢ／ｋｍ、散乱損失が約１０ｄＢ／
ｋｍである。吸収損失は、Ｃ−Ｈ結合に基づく振動吸収
が殆どであり、この振動吸収が可視光領域において少な
いことが伝送損失を低減させることになるが、メタクリ
ル酸フルオロアルキルエステル重合体の場合、Ｃ−Ｆ結
合に基づく振動吸収が長波長側にあり、その倍音吸収の
可視光領域に及ぼす影響が少ないことにより振動吸収が
可視光領域において少ないことが低損失の屈折率分布型
光ファイバとするものである。
【００１４】また、本発明の屈折率分布型プラスチック
光ファイバは、低損失であるだけでなく、接続時に軸ず
れに対する許容の大きい大口径な光ファイバとしても、
可撓性、柔軟性に優れることから取扱い性が良好である
という利点を有する。
【００１５】次に、本発明の屈折率分布型プラスチック
光ファイバの製造方法について説明する。本発明方法に
おいて、前述のメタクリル酸フルオロアルキルエステル
の重合体、アルキルフタリルグリコール酸アルキルエス
テル或いはさらに前記重合体の単量体であるメタクリル
酸フルオロアルキルエステルを用いる。また、単量体の
メタクリル酸フルオロアルキルエステルを用いる場合
は、用いるメタクリル酸フルオロアルキルエステル重合
体の前記の構成単量体と同一であってもよいし、異なっ
ていてもよく、また混合物であってもよいが、用いるメ
タクリル酸フルオロアルキルエステル重合体と同一の構
成単量体を用いることが好ましい。
【００１６】本発明方法においては、多層複合紡糸法を
用いるものものであり、紡糸原液としては、メタクリル
酸フルオロアルキルエステル重合体、メタクリル酸フル
オロアルキルエステル及びアルキルフタリルグリコール
酸アルキルエステルとからなる紡糸原液（１）を用いる
か、或いはメタクリル酸フルオロアルキルエステル重合
体及びアルキルフタリルグリコール酸アルキルエステル
とからなる紡糸原液（２）を用いる。紡糸原液の形成に
は、特に制限はないが、紡糸原液（１）は、メタクリル
酸フルオロアルキルエステル重合体をメタクリル酸フル
オロアルキルエステルとアルキルフタリルグリコール酸
アルキルエステルの混合物に溶解する、或いはアルキル
フタリルグリコール酸アルキルエステルを含むメタクリ
ル酸フルオロアルキルエステルを部分重合する、紡糸原
液（２）は、アルキルフタリルグリコール酸アルキルエ
ステルを含むメタクリル酸フルオロアルキルエステルを
重合後溶融する等の方法が用いられる。
【００１７】紡糸原液中におけるアルキルフタリルグリ
コール酸アルキルエステルの組成比は、特に限定されな
いが、メタクリル酸フルオロアルキルエステル重合体或
いはさらにメタクリル酸フルオロアルキルエステル６０
〜１００重量％に対しアルキルフタリルグリコール酸ア
ルキルエステル４０〜０重量％とすることが好ましく、
かかる組成比の範囲で、各紡糸原液中のアルキルフタリ
ルグリコール酸アルキルエステルの組成比をそれぞれ異
にする複数の紡糸原液を調製する。紡糸原液の粘度は、
紡糸の操作性、安定性を考慮して設定されるが、１０3
〜１０8ポイズとすることが好ましい。
【００１８】紡糸原液（１）を用いる場合は、紡糸原液
中に熱または光重合開始剤を配合しておくことが好まし
い。熱重合開始剤としては、例えばメチルエチルケトン
パーオキサイド等のケトンパーオキサイド、１，１−ビ
ス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン等のパーオ
キシケタール、クメンハイドロパーオキサイド等のハイ
ドロパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド等
のジアルキルパーオキサイド、過酸化ベンゾイル等のジ
アシルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカ
ーボネート等のパーオキシジカーボネート、ｔ−ブチル
パーオキシ−２−エチルヘキサノエート等のパーオキシ
エステル、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル等の
アゾ系化合物等が挙げられる。
【００１９】また、光重合開始剤としては、ベンゾイン
イソプロピルエーテル等のベンゾインエーテル類、ベン
ジルジメチルケタール等のベンジルケタール類、１−ヒ
ドロキシシクロヘキシルフェニルケトン等のアセトフェ
ノン類、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニル
ホスフィンオキサイド等のアシルホスフィンオキサイド
類等が挙げられる。
【００２０】紡糸原液（２）を調製する場合において
も、その紡糸原液調製の際にメタクリル酸フルオロアル
キルエステルの熱重合開始剤を配合しておくことが好ま
しい。また、紡糸原液（１）、紡糸原液（２）を調製す
る際に重合体の分子量を調整するための連鎖移動剤を配
合することもできる。連鎖移動剤としては、例えばｎ−
ブチルメルカプタン、ｔ−ブチルメルカプタン、ｎ−オ
クチルメルカプタン、ｎ−ドデシルメルカプタン、ｔ−
ドデシルメルカプタン等が挙げられる。
【００２１】かかる紡糸原液を、多層複合紡糸ノズルを
用いてアルキルフタリルグリコール酸アルキルエステル
の濃度が中心部から外周部方向に減少するように同心円
状の積層状態に吐出する。また、吐出温度は、アルキル
フタリルグリコール酸アルキルエステルの沸点以下の温
度とすることが好ましい。各層の厚さは、多層複合紡糸
ノズルの吐出スリット幅により任意に調節される。ま
た、多層複合紡糸ノズルは、ノズル内における各紡糸原
液が積層状態を形成しノズル面より紡出するまでの長さ
が１ｃｍ以上あることが好ましく、その長さの上限値
は、吐出圧力の増加との兼ね合いで最適な値に設定する
ことが好ましい。
【００２２】この紡糸における吐出中または吐出後に、
紡糸原液（１）を用いた場合は、加温により吐出賦形中
或いは賦形後に隣接する層間でメタクリル酸フルオロア
ルキルエステル及びアルキルフタリルグリコール酸アル
キルエステルを相互拡散させ、さらにメタクリル酸フル
オロアルキルエステルを熱または光重合硬化させるか、
或いは紡糸原液（２）を用いた場合は、加温により吐出
賦形中或いは賦形後に隣接する層間でアルキルフタリル
グリコール酸アルキルエステルを相互拡散させる。この
アルキルフタリルグリコール酸アルキルエステルの相互
拡散は、得られるファイバ内の層間でのアルキルフタリ
ルグリコール酸アルキルエステルの濃度勾配をなめらか
なものとする。
【００２３】紡糸原液（１）を用いた場合の光重合硬化
における光源としては、炭素アーク灯、低圧水銀灯、高
圧水銀灯、ケミカルランプ、キセノンランプ、メタルハ
ライドランプ、レーザー光等が用いられる。
【００２４】本発明方法によれば、屈折率分布型プラス
チック光ファイバを連続的に製造することができ、生産
性高く安定に屈折率分布型プラスチック光ファイバを得
ることができる。また、多層複合紡糸ノズルの吐出スリ
ット幅、アルキルフタリルグリコール酸アルキルエステ
ルの組成比により屈折率分布の制御が非常に容易であ
る。
【００２５】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。
【００２６】（実施例１）表１に示す組成比で７０℃で
加熱混練して溶解して５種の紡糸原液を調製した。
【００２７】
【表１】
【００２８】ノズル長５ｃｍの多層複合紡糸ノズルを用
い、５種の紡糸原液を、中心部に紡糸原液Ｎｏ．１、最
外周部に紡糸原液Ｎｏ．５になるように紡糸原液Ｎｏ．
１からＮｏ．５を表１に示す吐出スリット幅にして吐出
し、さらに５０℃の窒素雰囲気下でケミカルランプ（中
心発光波長３５０ｎｍ、照射強度４ｍＷ／ｃｍ）を内蔵
した長さ１ｍの保温筒を通過させることにより吐出糸中
の隣接する層間で単量体のメタクリル酸２，２，２−ト
リフルオロエチル及びブチルフタリルグリコール酸ブチ
ルを相互拡散させると共に吐出糸を重合硬化して屈折率
分布を固定し、次いで高圧水銀灯（発光波長３６５ｎ
ｍ、照射強度８ｍＷ／ｃｍ）照射により吐出糸の重合を
完結させ、ニップローラーで巻き取って直径１ｍｍの光
ファイバを得た。
【００２９】得られた光ファイバをインターファコ干渉
顕微鏡により光ファイバ断面の屈折率分布を測定したと
ころ、屈折率が中心部から外周部方向に連続的に減少し
ていることが確認され、中心部の屈折率が１．４３６、
外周部の屈折率が１．４１３であり、また、得られた光
ファイバの伝送特性を評価したところ、伝送損失が９７
ｄＢ／ｋｍ（波長６５０ｎｍ）、伝送帯域が３．１ＧＨ
ｚ・１００ｍであり、屈折率分布型プラスチック光ファ
イバとして良好な性能を有していた。
【００３０】（実施例２）表２に示す組成比の紡糸原液
用組成物を８０℃で２時間で予備重合した後、５℃／分
で１６０℃まで昇温して重合を完結し、溶融して５種の
紡糸原液を調製した。
【００３１】
【表２】
【００３２】ノズル長５ｃｍの多層複合紡糸ノズルを用
い、５種の紡糸原液を中心部に紡糸原液Ｎｏ．１、最外
周部に紡糸原液Ｎｏ．５になるように紡糸原液Ｎｏ．１
からＮｏ．５を表２に示す吐出スリット幅にして吐出
し、さらに１３５℃の雰囲気下の長さ１５０ｃｍの保温
筒を通過させることにより吐出糸状物中の隣接する層間
で非重合性化合物のブチルフタリルグリコール酸ブチル
を相互拡散させ、その後冷却して屈折率分布を固定し、
ニップローラーで巻き取って直径１ｍｍの光ファイバを
得た。
【００３３】得られた光ファイバをインターファコ干渉
顕微鏡により光ファイバ断面の屈折率分布を測定したと
ころ、屈折率が中心部から外周部方向に連続的に減少し
ていることが確認され、中心部の屈折率が１．４３３、
外周部の屈折率が１．４１３であり、また、得られた光
ファイバの伝送特性を評価したところ、伝送損失が９３
ｄＢ／ｋｍ（波長６５０ｎｍ）、伝送帯域が２．５ＧＨ
ｚ・１００ｍであり、屈折率分布型プラスチック光ファ
イバとして良好な性能を有していた。
【００３４】（比較例１）実施例１において、ブチルフ
タリルグリコール酸ブチルを、フタル酸ベンジル−ｎ−
ブチル、リン酸トリフェニル、リン酸トリクレジル、リ
ン酸トリブチル、フタル酸ジブチル、安息香酸ベンジル
にそれぞれ代えた以外は、実施例１と同様にして光ファ
イバを得たが、得られた光ファイバは、いずれも１０ｍ
長においても導光性を有しないものであった。
【００３５】
【発明の効果】本発明の低損失の屈折率分布型プラスチ
ック光ファイバは、メタクリル酸フルオロアルキルエス
テル重合体またはさらにその構成単量体であるメタクリ
ル酸フルオロアルキルエステルと、アルキルフタリルグ
リコール酸アルキルエステルとで構成したことにより、
ポリメチルメタクリレートを用いた屈折率分布型光ファ
イバにおけるよりも低損失の屈折率分布型プラスチック
光ファイバとなすことができ、また、かかる光ファイバ
をロッド形成なしに直接連続的に形成することができ、
光ファイバを生産性よく得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ０２Ｂ 6/18 Ｇ０２Ｂ 6/18 (72)発明者 入江 菊枝 広島県大竹市御幸町20番１号 三菱レイヨ ン株式会社中央技術研究所内 (72)発明者 隅 敏則 広島県大竹市御幸町20番１号 三菱レイヨ ン株式会社中央技術研究所内 (72)発明者 林 省治 広島県大竹市御幸町20番１号 三菱レイヨ ン株式会社中央技術研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 メタクリル酸フルオロアルキルエステル
    の重合体及びアルキルフタリルグリコール酸アルキルエ
    ステルとから構成され、アルキルフタリルグリコール酸
    アルキルエステルの濃度が中心部から外周部方向に減少
    していることを特徴とする屈折率分布型プラスチック光
    ファイバ。
  2. 【請求項２】 メタクリル酸フルオロアルキルエステル
    がメタクリル酸２，２，２−トリフルオロエチルであ
    り、アルキルフタリルグリコール酸アルキルエステルが
    ブチルフタリルグリコール酸ブチルであるる請求項１記
    載の屈折率分布型プラスチック光ファイバ。
  3. 【請求項３】 メタクリル酸フルオロアルキルエステル
    の重合体、メタクリル酸フルオロアルキルエステル及び
    アルキルフタリルグリコール酸アルキルエステルとから
    なり、アルキルフタリルグリコール酸アルキルエステル
    の組成比を異にする複数の紡糸原液を、多層複合紡糸ノ
    ズルを用いてアルキルフタリルグリコール酸アルキルエ
    ステルの濃度が中心部から外周部方向に減少するように
    同心円状の積層状態に吐出し、吐出中または吐出後に隣
    接する層間でアルキルフタリルグリコール酸アルキルエ
    ステルを加温下に相互拡散させ、さらにメタクリル酸フ
    ルオロアルキルエステルを熱または光重合硬化させるこ
    とを特徴とする屈折率分布型プラスチック光ファイバの
    製造方法。
  4. 【請求項４】 メタクリル酸フルオロアルキルエステル
    の重合体及びアルキルフタリルグリコール酸アルキルエ
    ステルとからなり、アルキルフタリルグリコール酸アル
    キルエステルの組成比を異にする複数の紡糸原液を、多
    層複合紡糸ノズルを用いてアルキルフタリルグリコール
    酸アルキルエステルの濃度が中心部から外周部方向に減
    少するように同心円状の積層状態に吐出し、吐出中また
    は吐出後に隣接する層間でアルキルフタリルグリコール
    酸アルキルエステルを加温下に相互拡散させることを特
    徴とする屈折率分布型プラスチック光ファイバの製造方
    法。
JP8097362A 1996-03-28 1996-03-28 屈折率分布型プラスチック光ファイバ及びその製造方法 Pending JPH09265015A (ja)

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