JPH1184144A - 屈折率分布型プラスチック光ファイバ用プリフォームの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 均一な屈折率分布を有し、伝送損失が増大せ
ず、伝送帯域の低下せず、しかもクラッド層に対してコ
ア層が偏心していない屈折率分布型プラスチック光ファ
イバ用プリフォーム、特に大口径プリフォームを容易に
製造する。 【解決手段】 支持棒の周囲に高屈折率の化合物を含む
プラスチックコア層を形成し、プラスチックコア層を、
プラスチックを形成するモノマーにより膨潤させ、プラ
スチックコア層内でモノマーと高屈折率の化合物を相互
に拡散させ、拡散したモノマーおよびプラスチックコア
層周囲のモノマーを重合させて、プラスチックコア層の
周囲にクラッド層を形成し、クラッド層が周囲に形成さ
れたプラスチックコア層から支持棒を取り外して、中空
プラスチックロッドを得、中空プラスチックロッドをコ
ラップスして屈折率分布型プラスチック光ファイバ用プ
リフォームを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、屈折率分布型プラ
スチック光ファイバ用プリフォームの製造方法に関し、
更に詳しくは、大口径の屈折率分布型プラスチック光フ
ァイバ用プリフォームを、クラッド層に対してコア層が
偏心することなく製造できる方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】屈折率分布型［ＧＩ（graded index）
型］プラスチック光ファイバ用プリフォームの製造方法
が、特開平７−５３２９号公報および特開平７−５３３
１号公報に記載されている。これらの方法では、屈折率
の分布を形成する為に、屈折率の異なる複数の溶液（塗
布液）を用い、溶液を吹き付けまたは塗布する。溶液
は、流れないために、ある程度の粘度を有する必要があ
るが、粘度の高い溶液を均一に塗布することは困難であ
る。一方、塗布できる粘度では、液ダレが起こる。

【０００３】また、溶液の粘度が形成された層の厚みに
影響するので、粘度を精密に調節する必要があるが、溶
媒などの揮発性成分の蒸発などにより、粘度を絶えず一
定に調節することは困難である。塗布もしくは噴霧条件
を制御しても、長さ方向および／または半径方向におけ
る屈折率分布を均一にすることは非常に困難である。そ
の上、塗布した溶液層から溶媒などを完全に除去するの
も困難であり、プリフォーム中に残存する溶媒が、線引
き工程で気泡を形成する。また、溶媒の急激な蒸発によ
り、気泡が発生する可能性が高い。これら気泡は、光フ
ァイバの伝送損失を増す。残存する溶媒も伝送損失を上
昇させる。

【０００４】特開平７−１３０２９号公報には、異なる
配合比、従って異なる屈折率の原料蒸気を支持棒の下端
部に吹き付けて、屈折率分布型プラスチック光ファイバ
用プリフォームを成長させる方法が開示されている。し
かし、この方法では、各層の厚さを正確に制御し、かつ
屈折率の分布を所定通りに形成することは困難であると
考えられる。

【０００５】屈折率分布型プラスチック光ファイバを製
造する方法が、特開平７−２７９２８号公報に記載され
ている。この方法は、透明な重合体の成型物の中へ、重
合体と相容性を有しかつ屈折率の異なる透明な非重合性
化合物を拡散させることにより、重合体成型物中に屈折
率分布を形成する。しかし、拡散により屈折率分布を精
密に制御することはほとんど不可能である。部分的に屈
折率が低い部分があったり、屈折率の高い部分と低い部
分の境目が存在するようになり、連続的な屈折率分布が
得られなくなる。その上、拡散のためにはプラスチック
ファイバを高温に加熱しなければならないが、高温に加
熱すると、ファイバが延伸されたり、溶融したりして、
安定にファイバを製造することができない。また、テン
ションのかかった状態で実施すると、ソルベントクラッ
クにより、ファイバが切断されることがある。

【０００６】また、特開昭６３−２１８９０３号公報に
は、合成樹脂光伝送体及びアレイの製造方法が開示され
ている。この方法では、透明網状の重合体からなる母材
に、該重合体の屈折率は異なる屈折率の重合体を形成す
る単量体を拡散させている。しかし、母材重合体を網状
とすると、延伸しにくいという欠点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、半径
方向および長さ方向に均一な屈折率分布を有し、伝送損
失が増大せず、伝送帯域の低下せず、しかもクラッド層
に対してコア層が偏心していない屈折率分布型プラスチ
ック光ファイバ用プリフォーム、特に大口径プリフォー
ムを容易に製造できる方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記課
題は、支持棒の周囲に高屈折率の化合物を含むプラスチ
ックコア層を形成し、プラスチックコア層を、該プラス
チックを形成するモノマーにより膨潤させ、プラスチッ
クコア層内で該モノマーと該高屈折率の化合物を相互に
拡散させ、拡散したモノマーおよびプラスチックコア層
周囲のモノマーを重合させて、プラスチックコア層の周
囲にクラッド層を形成し、クラッド層が周囲に形成され
たプラスチックコア層から該支持棒を取り外して、中空
プラスチックロッドを得、該中空プラスチックロッドを
コラップスすることを含んでなる屈折率分布型プラスチ
ック光ファイバ用プリフォームの製造方法により解決す
ることができる。

【０００９】光ファイバ用プリフォームを形成するプラ
スチックは、無色で透明性の高い重合体であるのが好ま
しい。そのような重合体を与えるモノマーとして、下記
のようなメタクリル酸エステル、アクリル酸エステル、
スチレン系化合物、フッ素化アクリル酸エステル、フッ
素化メタクリル酸エステル等を例示できる： (a)メタクリル酸エステルおよびアクリル酸エステル メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル
酸イソプロピル、メタクリル酸ｔ-ブチル、メタクリル
酸ベンジル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸シク
ロヘキシル、メタクリル酸ジフェニルメチル、アクリル
酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｔ-ブチル
等； (b)スチレン系化合物 スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、ブロ
モスチレン、ジクロロスチレン、ジブロモスチレン等； (c)フッ素化アクリル酸エステル ２,２,２−トリフルオロエチルアクリレート等； (d)フッ素化メタクリル酸エチル １,１,２−トリフルオロエチルメタクリレート等。 本発明においては、上記モノマーからいずれか１種また
は２種以上を適宜選択して使用し、屈折率を調製するこ
とができる。

【００１０】このようなモノマーを、屈折率が得られる
重合体よりも高い化合物、好ましくは非重合性化合物の
存在下に、好ましくはラジカル重合し、支持棒の周囲に
プラスチックコア層を形成する。そのような化合物は、
モノマーおよび重合体との相容性が高く、高い沸点、例
えば２００℃以上の沸点を有するのが好ましい。また、
好ましくは重合体よりも少なくとも０.０２高い屈折率
を有する。

【００１１】そのような高屈折率の化合物としては、酢
酸ヘキシル、フタル酸エステル（例えば、フタル酸ビス
(２−メチルヘキシル)、フタル酸ジメチルなど）、セバ
シン酸エステル（例えば、セバシン酸ジブチルなど）、
アジピン酸エステル（例えば、アジピン酸ジヘキシルな
ど）、ジフェニルスルフィドなどから、プラスチックの
種類に応じて、１種または２種以上を選択する。

【００１２】プラスチックコア層を支持棒の周囲に形成
するには、円筒状重合容器の中心に支持棒を固定し、容
器と支持棒との間で、高屈折率の化合物の存在下にモノ
マーを重合させればよい。重合を均一に行うには、例え
ば、磁石撹拌子を重合容器に入れておき、撹拌子を回転
させながら重合を行えばよい。この場合、重合がある程
度進んだ後、粘度が支持棒の挿入を妨げる程高くなる前
に、支持棒を挿入し、その後、重合を完結させればよ
い。支持棒としては、プラスチックコア層から容易に取
り外すことができるように非粘着性の材質であるのが好
ましく、例えばガラス棒、フッ素樹脂棒（例えばポリテ
トラフルオロエチレンの棒）が使用できる。

【００１３】次いで、支持棒に担持されたプラスチック
コア層をモノマーに浸漬して膨潤させると、プラスチッ
クコア層中の高屈折率の化合物はプラスチックコア層周
囲に向かって拡散し、モノマーはプラスチックコア層の
内部に向かって拡散する。これにより、プラスチックコ
ア層の半径方向に、中心では高く、周囲に向かって低下
する屈折率分布が形成されるので、プラスチックコア層
は、屈折率分布型光ファイバ製造用プリフォームのコア
として好適である。

【００１４】プラスチックコア層内に拡散したモノマー
およびプラスチックコア層周囲にあるモノマーを重合さ
せる。重合は、モノマーの種類に応じて、加熱、放射線
照射（例えば、紫外線照射）などにより進行させること
ができる。加熱による場合、重合体を溶融するような高
温にする必要はなく、モノマーが揮発しない程度の比較
的低温で重合させることができる。プラスチックコア層
の周囲で重合して形成されたプラスチック層は、クラッ
ド層となる。

【００１５】次いで、クラッド層が周囲に形成されたプ
ラスチックコア層から支持棒を取り外して、中空プラス
チックロッドを得、中空プラスチックロッドをコラップ
スすると、中実プラスチックロッドが得られる。コラッ
プスは、中空プラスチックロッドの一端を閉じ、中空部
を減圧にし、ロッド周囲から均一に加熱すると、周囲圧
力により中空ロッドはコラップスされ、中実ロッドが得
られる。この加熱は、ロッドが変形しないように、ロッ
ドを立てた状態で行うのが好ましい。

【００１６】本発明の製造方法によれば、支持棒周囲に
形成したプラスチックコア層にモノマーと高屈折率の化
合物とを拡散させ、プラスチックコア層に拡散したモノ
マーとその周囲のモノマーを重合させるので、プラスチ
ックコア層を水平に保持してこれらの操作を行っても、
モノマーによる膨潤によって生じるプラスチックコア層
の軟化や、重合時の加熱による軟化によって撓むことが
ない。従って、コアが、周囲のモノマーの重合により形
成されるクラッドに対して偏心することがない。さら
に、最終的に得られる中実ロッドの半径が大きい場合で
も、プラスチックコア層の厚みはその半径よりも小さく
できるので、モノマーおよび高屈折率の化合物の拡散距
離を短くすることができる。

【００１７】

【実施例】実施例１ 長さ５００ｍｍ、内径２２ｍｍの円筒状重合管の中心
に、直径８ｍｍのポリテトラフルオロエチレン製棒を取
り付けた。精製したメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）と安
息香酸ベンジル（ＢＥＮ）を重量比５：１で混合し、重
合開始剤としてアゾイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）
０.５重量％および連鎖移動剤としてｎ−ブチルメルカ
プタン０.１２重量％を加え、上記重合管中、０.１Ｔor
rの減圧下、１１０℃で４０時間重合した。中心にポリ
テトラフルオロエチレン棒が挿入された外径２２ｍｍ、
長さ４００ｍｍの支持棒付きプラスチックロッドが得ら
れた。

【００１８】ジ−ｔ−ブチルパーオキシド（以下、「Ｐ
ＢＤ」という。）０.１重量％および連鎖移動剤ｎ−ブ
チルメルカプタン０.１５重量％を加えたメタクリル酸
メチルを内径４０ｍｍの円筒容器にいれ、これに、先に
得られた支持棒付きプラスチックロッドを、０.１Ｔorr
の減圧下、室温で１０時間浸漬し、膨潤させた。

【００１９】膨潤したプラスチックロッド中のモノマー
および周囲にあるモノマーを、９５℃で２０時間、次い
で１１０℃で１０時間加熱して重合させた。周囲のモノ
マーが重合してできた層は、クラッド層となる。

【００２０】プラスチック部分から支持棒を引き抜き、
得られた中空プラスチックロッドの一端を加熱により閉
じた。ロッドを垂直に保持し、１０ｍｍＨｇの減圧中、
１５０℃でロッド下方から徐々に加熱した。熱源（円筒
状ヒータ）は、１０ｍｍ／分の速度で上方へ移動させ
た。この加熱により中空ロッドはコラップスされ、コア
部とクラッド部とを有する中実プラスチックプリフォー
ムが得られた。

【００２１】このプリフォームを加熱溶融により線引き
して、光ファイバを製造し、光ファイバの伝送損失と伝
送帯域を測定した。伝送損失の測定は、１０ｍから１ｍ
のカットバックにより測定した。伝送損失は１８０ｄＢ
／ｋｍであり、伝送帯域は１.５ＧＨｚ・１００ｍであ
った。

【００２２】実施例２ 長さ６００ｍｍ、内径２２ｍｍの円筒状重合管の中心
に、直径６ｍｍのポリテトラフルオロエチレン製棒を取
り付けた。精製ＭＭＡとＢＥＮを重量比５：１で混合
し、ＡＩＢＮ０.５重量％およびｎ−ブチルメルカプタ
ン０.１２重量％を加え、上記重合管中、０.１Ｔorrの
減圧下、１１０℃で４０時間重合した。中心にポリテト
ラフルオロエチレン棒が挿入された外径２２ｍｍ、長さ
５３０ｍｍの支持棒付きプラスチックロッドが得られ
た。

【００２３】ＰＢＤ０.１重量％およびｎ−ブチルメル
カプタン０.１５重量％を加えたメタクリル酸メチルを
内径４０ｍｍの円筒容器にいれ、これに、先に得られた
支持棒付きプラスチックロッドを、０.１Ｔorrの減圧
下、室温で１０時間浸漬し、膨潤させた。

【００２４】膨潤したプラスチックロッド中のモノマー
および周囲にあるモノマーを、９５℃で２０時間、次い
で１１０℃で１０時間加熱して重合させた。周囲のモノ
マーが重合してできた層は、クラッドとなる。

【００２５】プラスチック部分から支持棒を引き抜き、
得られた中空プラスチックロッドの一端を加熱により閉
じた。ロッドを垂直に保持し、１０ｍｍＨｇの減圧中、
１５０℃でロッド下方から徐々に加熱した。熱源（熱源
としては何を使用されましたか）は、１０ｍｍ／分の速
度で上方へ移動させた。この加熱により中空ロッドはコ
ラップスされ、コア部とクラッド部とを有する中実プラ
スチックプリフォームが得られた。

【００２６】このプリフォームを加熱溶融により線引き
して、光ファイバを製造し、実施例１と同様の方法で光
ファイバの伝送損失と伝送帯域を測定した。伝送損失は
１７０ｄＢ／ｋｍであり、伝送帯域は１.２ＧＨｚ・１
００ｍであった。

【００２７】比較例１ 精製したＭＭＡとＢＥＮを重量比５：１で混合し、重合
開始剤としてＡＩＢＮ０.１重量％および連鎖移動剤と
してｎ−ブチルメルカプタン０.１２重量％を加え、円
筒状重合容器（長さ５００ｍｍ、内径２２ｍｍ）中、
０.１Ｔorrの減圧下、１１０℃で４０時間重合して、長
さ４００ｍｍ、直径２２ｍｍのプラスチックコアロッド
を得た。

【００２８】ＰＢＤ０.１重量％およびｎ−ブチルメル
カプタン０.１５重量％を加えたメタクリル酸メチルを
内径４０ｍｍの円筒容器にいれ、これに、先に得られた
プラスチックロッドを、０.１Ｔorrの減圧下、室温で１
０時間浸漬し、膨潤させた。膨潤したプラスチックロッ
ド中のモノマーおよび周囲にあるモノマーを、９５℃で
２０時間、次いで１１０℃で１０時間加熱して重合させ
た。周囲のモノマーが重合してできた層は、クラッドと
なる。形成されたプリフォームを容器から取り出したと
ころ、コアは偏心しており、中央部の断面では、下方の
クラッド層が薄く、光ファイバ用プリフォームとして使
用することができなかった。

【００２９】比較例２ 精製したＭＭＡとＢＥＮを重量比５：１で混合し、重合
開始剤としてＡＩＢＮ０.１重量％および連鎖移動剤と
してｎ−ブチルメルカプタン０.１２重量％を加え、円
筒状重合容器（長さ６００ｍｍ、内径２２ｍｍ）中、
０.１Ｔorrの減圧下、１１０℃で４０時間重合して、長
さ５００ｍｍ、直径２２ｍｍのプラスチックコアロッド
を得た。

【００３０】ＰＢＤ０.１重量％およびｎ−ブチルメル
カプタン０.１５重量％を加えたメタクリル酸メチルを
内径４０ｍｍの円筒容器にいれ、これに、先に得られた
プラスチックロッドを、０.１Ｔorrの減圧下、室温で１
０時間浸漬し、膨潤させた。膨潤したプラスチックロッ
ド中のモノマーおよび周囲にあるモノマーを、９５℃で
２０時間、次いで１１０℃で１０時間加熱して重合させ
た。周囲のモノマーが重合してできた層は、クラッドと
なる。形成されたプリフォームを容器から取り出したと
ころ、コアは偏心しており、中央部の断面では、下方に
クラッド層がなく、光ファイバ用プリフォームとして使
用することができなかった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持棒の周囲に高屈折率の化合物を含む
   プラスチックコア層を形成し、 プラスチックコア層を、該プラスチックを形成するモノ
   マーにより膨潤させ、プラスチックコア層内で該モノマ
   ーと該高屈折率の化合物を相互に拡散させ、拡散したモ
   ノマーおよびプラスチックコア層周囲のモノマーを重合
   させて、プラスチックコア層の周囲にクラッド層を形成
   し、 クラッド層が周囲に形成されたプラスチックコア層から
   該支持棒を取り外して、中空プラスチックロッドを得、 該中空プラスチックロッドをコラップスすることを含ん
   でなる屈折率分布型プラスチック光ファイバ用プリフォ
   ームの製造方法。