WO2003046631A1 - Fibre optique plastique et cable a fibres optiques - Google Patents

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Kozo Izumitani
Hiroyuki Sanada
Masatake Ueno
Yuji Watanabe
Yoshinobu Takano
Yoshitaka Matsuyama
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    • G02B6/4479—Manufacturing methods of optical cables
    • G02B6/4482—Code or colour marking

Definitions

  • the present invention relates to a plastic optical fiber formed by using a resin for a core and a clad, and an optical fiber cable.
  • the refractive index distribution of the core is composed of a graded index type, enabling transmission between two points separated by more than 100 m at a transmission rate of more than 100 Mbs. Everything has been realized.
  • this plastic optical fiber is provided with a protective coating 103 (see FIG. 4) using a hydrocarbon resin on the outer periphery of the clad 102 for reinforcing the strength.
  • a protective coating 103 see FIG. 4
  • the protective coating 1 Due to the difference in refractive index between 03 and air, the light may be transmitted through the protective cover 103.
  • LDs semiconductor lasers
  • LEDs light-emitting diodes
  • LDs semiconductor lasers
  • LEDs light-emitting diodes
  • a condensing lens at the same time, but if this condensing lens is not used to reduce costs
  • light emitted from an LD or an LED is diffused before being incident on an optical fiber, and may be incident on a protective coating 103 other than the core 101. In this case, light propagating in the protective coating 103 may cause inconvenience such as deterioration of a received signal at a transmission destination.
  • the protective coating 103 for example, a wavelength of 85 O nm or more is used. If infrared light is used, it will be absorbed by the hydrocarbon resin present in the protective coating 103, so when transmitting over a distance of 1 Om or more, No transmitted light is observed.
  • the protective coating 103 When such a pulsed light enters the light receiving system, the protective coating 103 has a higher refractive index than the core 101, and therefore the protective coating 103 has a higher refractive index than the core 101.
  • the speed of light propagating through the part is slow. Therefore, the light propagating in the protective coating 103 is delayed more than the light propagating in the core 101, and is observed as two separate pulses in the light receiving system. As a result, bit errors are exacerbated, and the quality of digital communications is degraded.
  • an object of the present invention is to provide a light source and a light-collecting lens which are not used in combination, or even when visible light or infrared light for short-range communication is used.
  • An object of the present invention is to provide a plastic optical fiber capable of performing high-quality optical communication without unnecessary propagation light propagating through a protective coating, and an optical fiber cable having the plastic optical fiber. Disclosure of the invention
  • the present invention provides a plastic optical fiber in which a core and a clad are formed by using a resin containing an appropriate substance, and a hydrocarbon-based resin is used for a protective coating formed on an outer periphery of the clad.
  • a plastic optical fiber in which an absorption layer containing a dye that absorbs light of a specific wavelength or a specific wavelength region is formed outside.
  • the present invention provides the above plastic optical fiber, wherein the core and the clad are formed using a resin containing fluorine. Further, the absorption layer has at least the same wavelength as light propagating inside the core and absorbs light incident on the absorption layer from outside with the dye, thereby preventing the incident light from entering the core and the clad.
  • the above-mentioned plastic optical fiber characterized in that it is configured to perform the above-mentioned, is provided.
  • plastic optical fiber according to any one of the above, wherein the absorbing layer is formed by coating.
  • the present invention provides the above plastic optical fiber, wherein a pigment using an inorganic substance, a pigment using an organic substance, or a pigment obtained by mixing both pigments is used as the pigment.
  • an optical fiber cable comprising the plastic optical fiber according to any one of the above.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view showing a configuration of a fluororesin plastic optical fiber according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of an optical fiber cable using the fluororesin plastic optical fiber of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another example of an optical fiber cable using the fluororesin plastic optical fiber of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic sectional view showing the configuration of a conventional plastic optical fiber. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a schematic sectional view showing a configuration of a fluororesin plastic optical fiber according to an embodiment of the present invention.
  • the fluororesin plastic optical fiber of this embodiment includes, in order from the center, a core 1, a clad 2, a protective coating 3, and a colored layer 4.
  • the colored layer 4 Contains blue dye 42 in it.
  • a perfluoro compound having a higher refractive index than that of the base material is added as a dopant for increasing the refractive index to a diameter of 120 m.
  • the core 1 of this embodiment uses, for example, a preform method (or an extrusion method), and has a refractive index of 1.355 at the center by a method such as thermal diffusion. It has a refractive index distribution close to that of the distribution and constitutes a GI (Dalled Index) type.
  • the refractive index distribution of the core 1 may be, for example, an S I (step index) type.
  • n 2 1.342
  • layer thickness of It is formed to 1 15 m (outer diameter is 230 x m).
  • the optical dispersion of the core and the clad material can be reduced.
  • the optical dispersion in the visible light region to the near infrared region is smaller, and the optical dispersion in the visible light region is smaller than that of quartz optical fibers. .
  • Such a decrease in light dispersion becomes more remarkable by doping the core 1 with a perfluoro compound.
  • the protective coating 3 is made of a material whose fluorine content is positively removed so as to absorb (near) infrared light.
  • a fluorine-free resin having a refractive index of, for example, 1.
  • the polymethyl methacrylate (PMMA) of 492 is formed to a thickness of 246 m (outer diameter is 492 ⁇ m).
  • the protective cover 3 is configured to have a higher refractive index than the core 1 ⁇ clad 2, but the reverse may be applied.
  • the absorption layer 4 has at least the same wavelength as the light propagating inside the core 1 and absorbs light incident on the absorption layer 4 from the outside with a dye 42 described later, and the incident light from the side of the absorption layer 4 Is configured to prevent entry into core 1 and clad 2.
  • a material having a higher refractive index than the protective coating 3 is used for the base material 41 of the absorbing layer 4, and is formed to have a thickness of about 7 m, for example.
  • a UV curable epoxy acrylate having a refractive index of 1.548 is used for the base material 41 of this embodiment, and is formed by a pressure die.
  • the absorption layer in consideration of the use of signal light having a wavelength of light to be transmitted, for example, red or a longer wavelength than that of the light to be transmitted, the absorption layer. Also, in order to absorb this light and prevent the light from entering the core 1 and the clad 2, a color capable of absorbing extraneous light having the same wavelength as the transmission wavelength in the core 1, for example, in this embodiment, a blue dye 42 is contained. ing.
  • a white pigment e.g., T I_ ⁇ 2, Z n O, 2 P b C 0 3
  • a blue pigment were mixed in this inorganic It was composed of certain appropriate organic substances (for example, phthalocyanine, dioxazine, anthraquinone, etc.).
  • the dye 42 is mixed with the substrate 41 by 15% by weight, and the refractive index
  • the absorbing layer 4 is formed by coating on the outer peripheral surface of the protective coating 3, and in this embodiment, UV curing is performed using a UV curing resin for the base material 41 in this embodiment from the viewpoint of adhesion strength.
  • a thermosetting resin may be used for the base material 41 and thermoset. From the viewpoint of productivity, a UV-curable resin is more preferable as the substrate 41, but the refractive index of the substrate 41 is not particularly limited.
  • the dye 42 is mixed in the absorption layer 4, even if light enters or transmits the fluororesin plastic optical fiber from the outside, at least the light is transmitted through the core 1.
  • the extraneous light having the same wavelength as the signal light can be absorbed when it collides with the dye 42 while passing through the absorption layer 4. As a result, penetration into the core 1 inside the fluoroplastic optical fiber can be prevented.
  • the present invention also provides an optical fiber cable including the above-mentioned fluororesin plastic optical fiber.
  • an optical fiber cable including the above-mentioned fluororesin plastic optical fiber.
  • the optical fiber cable shown in FIG. 2 has a tensile strength member 10 at the center, and a plurality of slots 11 are formed at equal intervals on the outer peripheral surface.
  • the plastic optical fibers 20 are stored one by one.
  • a presser winding tape 13 is wound around the outer peripheral surface, and the whole is further covered with a sheath 14.
  • Reference numeral 15 in the figure denotes a tear string for easily peeling off the sheath 14 at the time of branching and taking out the fluororesin plastic optical fiber 20 from the cable.
  • a 12-wire configuration in which a total of 12 fluoroplastic optical fibers 20 are accommodated is shown, the present invention is not limited to this, and the number of slots 11 and fluoroplastic optical fibers 20 is appropriately selected. it can.
  • a plurality of (here, four) fluororesin plastic optical fibers 20 can be accommodated in one slot 11.
  • a plurality of fluororesin plastic optical fibers 20 may be covered at once.
  • a flat cable may be used as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-231181. Further, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-202171, a plurality of flattened products may be laminated.
  • the refractive index of the resin used as the base material 41 of the colored layer 4 is not limited, and may be, for example, higher or lower than the refractive index of the protective coating 3 (in this embodiment, the colored layer 4 is higher), so each case will be explained separately.
  • the refractive index of the colored layer 4 (substrate 41) is higher (or the same) than that of the protective coating 3.
  • the protective coating 3 does not cause total reflection between the protective coating 3 and the base material due to the refractive index. Therefore, of the signal light propagating in the protective coating 3, the light traveling toward the interface with the absorption layer 4 is at any angle with respect to the absorption layer 4 (even if the critical angle is exceeded). ) Permeate and leak to the absorption layer 4. As a result, light propagating in the protective coating 3 can be removed.
  • the light traveling from the absorption layer 4 to the interface with the outside can escape to the outside when traveling toward the interface at a critical angle or more.
  • light traveling toward the interface at a critical angle or less can hardly escape from the absorbing layer 4 to the outside because the light is totally reflected.
  • the dye 42 capable of absorbing light of that wavelength is mixed in the absorption layer 4, even if the light is totally reflected at the interface with the outside world and cannot escape to the outside, the light It can be absorbed by the dye 42 and removed. It is to be noted that extraneous light incident on the adsorption layer 4 from the outside can be similarly absorbed by the dye 42 and removed.
  • the speed of light propagation is inversely proportional to the refractive index of the traveling medium.
  • the evanescent light described above is lower than the velocity in the absorption layer 4 in the case of (1). It travels in the absorption layer 4 at a high speed.
  • the probability of collision with the dye 42 per unit time is higher than in the case of (1).
  • evanescent light seeping into the absorption layer 4 can be absorbed and removed quickly and efficiently in a short time.
  • absorption and removal of evanescent light by this dye 42 The action is performed each time the light propagating in the protective coating 3 repeats total reflection at the interface with the absorbing layer 4, so that the light propagating in the protective coating 3 can be gradually attenuated.
  • the extraneous light incident on the adsorption layer 4 from the outside can be absorbed and removed by the dye 42 as in the case of (1).
  • the fluoroplastic optical fiber and the optical fiber cable of the present invention have been described in detail above.
  • the fluoroplastic optical fiber and the optical fiber cable of the present invention like other plastic optical fibers, have a quartz optical fiber.
  • the loss is greater than that of fiber, it has excellent flexibility and is hard to break even when the core 1 is enlarged, so it is said to be particularly suitable for short-distance communication such as LAN.
  • the same core, clad 2 and protective coating 3 as the plastic optical fiber A of the comparative example were used. Further, on the outer periphery of the protective coating 3, a UV curable epoxy acrylate is used as a base material 41, and an absorbing layer 4 containing a blue dye is applied to the protective coating 3 by a publicly known UV irradiator. The linear velocity and the UV irradiation intensity were appropriately adjusted so as to be equal to or less than the softening heat of the optical fiber B, and the film was formed with a thickness of 7 m.
  • the core diameter, cladding diameter, and protective coating diameter of these optical fins A and B are the same. 0 / im, 230 ⁇ , 492 m.
  • a and B were incident.
  • the incident end face of the plastic optical fiber B was fixed to an optical stage, and the optical stage was slightly moved so that pulses could be incident on various positions on the incident end face. Then, pulse waveforms from the emission end faces of these plastic optical fibers A and B were observed with a sampling light oscilloscope OOS-01 manufactured by Hamamatsu Photonics.
  • the core 1, the clad 2, and the protective coating 3 are the same as the plastic optical fiber A of the comparative example of “Example 1”, and the outer periphery of the protective coating 3 is a UV-curable epoxy acrylate as a base material 41.
  • the absorption speed of the absorbing layer 4 containing carbon black as an inorganic pigment is adjusted by a known UV irradiation device so that the linear velocity and UV irradiation intensity are adjusted appropriately so as to be less than the softening heat of the plastic optical fiber A.
  • a plastic optical fiber C having a thickness of 7 / xm was manufactured.
  • the core diameter, cladding diameter, and protective coating diameter of the plastic optical fiber C are the same as those of the plastic optical fibers A and B, and are 120 m, 230 rn, and 492 ⁇ , respectively. m. Similarly to the plastic optical fiber A, no pulse propagating through the protective coating was observed for the plastic optical fiber C.
  • a tensile strength member 10 consisting of a bluening steel wire having a diameter of 11.5 mm and a diameter of 1.6 mm at the center is provided, and 12 slots 1 are provided at equal intervals on the outer periphery.
  • Each of the plastic optical fibers B manufactured in Example 1 is accommodated in each slot 11 of the polyethylene slot rod 12 formed with 1 and has a thickness of 18 mm and a width of 3 Omm.
  • a three-layer winding of a polyester holding tape 13 is coated with a flame-retardant polyethylene sheath 14 having a thickness of 1.0 mm.
  • the tear cord 15 is made of 100-denier para-type wholly aromatic polyamide fiber.
  • a plastic optical fiber is formed by using a resin containing an appropriate substance for the core and the clad, and using a hydrocarbon-based resin for the protective coating formed on the outer periphery of the clad.
  • the outermost layer of the protective coating has an absorption layer containing a dye that absorbs light of a specific wavelength or wavelength range, it is used for short-distance, high-pit-rate optical transmission In this way, it is possible to prevent the generation of light that propagates through the protective coating, which is problematic, and to prevent the occurrence of transmission errors.
  • an LD or LED of an expensive package with a lens which has been conventionally used to focus light emitted from a light source to a core of a plastic optical fiber, or a light source is conventionally required. Since no external lens is required, in other words, Even with inexpensive LDs and LEDs packaged without a lens, it is possible to prevent signal light from propagating through the protective coating, thereby reducing the cost of transmission equipment.
  • the present invention by providing an absorption layer on the outermost layer of the plastic optical fiber, even if light having the same wavelength as the signal light propagating in the core of the plastic optical fiber is incident from the outside, this is prevented. Since it can be absorbed by the dye in the absorption layer, it does not enter the core and disturb the signal light, enabling high-quality optical communication.
  • the present invention even if a plastic optical fiber is laid without covering with a cable or the like, it is possible to prevent deterioration of the protective covering due to ultraviolet rays included in sunlight or light of a fluorescent lamp.
  • plastic optical fibers can be easily identified when a large number of plastic optical fibers are collectively used. Various operations can be performed efficiently on the fiber.
  • the optical fiber cable of the present invention is provided with the fluoroplastic optical fiber having the above-described characteristics, the optical fiber cable is not used in combination with a focusing lens, or is used for visible light or short-range communication. Even when infrared light is used, unnecessary propagation light is eliminated, and high-quality optical communication can be performed.

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Description

光ファイバケ—ブル 技術分野
本発明は、 コアおよびクラッドに樹脂を用いて形成されたプラスチック光ファ ィバ、 並びに光ファイバケーブルに関する。
明
細
技術背景
近時、 例えば図 4に示すコア 1 0 1及びクラッド 1 0 2にフッ素含有樹脂を用 いた、 近赤外光での使用にも適したフッ素樹脂プラスチック光ファイバが各種開 発されている （例えば、 特開平 6— 1 9 4 5 4 9号） 。 例えば、 このプラスチッ ク光ファイバには、 コアの屈折率分布をグレーテツドインデックス型で構成し、 1 0 0 M b s以上の伝送レートで 1 0 0 m以上離れた 2点間の伝送を可能とす るものが実現している。
また、 このプラスチック光ファイバにあっては、 強度補強のためクラッド 1 0 2の外周に炭化水素系樹脂を用いた保護被覆 1 0 3 (図 4参照） を設けているも のが知られている。 この保護被覆付きブラチック光ファイバは、 例えば l m程度 の長さ （短距離） で使用する場合、 光ファイバのコア 1 0 1の開口数 （NA) 以 上の角度で光が入射すると、 保護被覆 1 0 3と空気との屈折率差により、 保護被 覆 1 0 3中をその光が伝送することがある。
例えば、 光リンクの光源として使用する L D (半導体レーザ） や L E D (発光 ダイオード） には、 集光用レンズを同時に使用することが多いが、 コスト削減の ためにこの集光用レンズを用いない場合には、 L Dや L E Dから出射された光は 、 光ファイバに入射するまでに拡散し、 コア 1 0 1以外の保護被覆 1 0 3などに も入射する場合がある。 この場合、 保護被覆 1 0 3中を伝播する光が伝送先など で受信信号の劣化などの不都合を生じるおそれがある。
また、 保護被覆 1 0 3中を伝送する光として、 例えば 8 5 O nm以上の波長を 有する赤外光を用いると、 保護被覆 1 0 3中に存在する炭化水素樹脂により吸収 されるので、 1 O m以上の距離を伝送させる場合には、 その伝送先で保護被覆 1 0 3中を伝送される光が観察されることがない。
ところが、 例えば 6 5 0 n mなどの可視光領域内の波長を有する光が使用され る場合には、 炭化水素樹脂による吸収現象が起こりにくいので、 保護被覆 1 0 3 中を伝送される光が伝送先で観察される場合がある。 なお、 波長 8 0 0 n m以上 の赤外光を使用する場合でも、 伝送距離が数 mといった短距離の場合には、 保護 被覆 1 0 3中を伝播するパルス光も伝送先の受光系に到達する場合がある。
このようなパルス光が受光系に入射する場合、 コア 1 0 1よりも保護被覆 1 0 3の方が屈折率が高いので、 コア 1 0 1よりも保護被覆 1 0 3の方がこれらの内 部を伝播する光の速度が遅い。 このため、 保護被覆 1 0 3中を伝播する光の方が コア 1 0 1内部を伝播する光よりも遅れを生じ、 受光系では二つの分離したパル スとして観測される。 その結果、 ビットエラーを悪化させ、 デジタル通信の品質 が低下して問題となっている。
本発明の目的は、 上記した事情に鑑み、 光源とともに集光用のレンズを組合わ せて使用しない場合や、 また可視光や短距離通信での赤外光を使用する場合であ つても、 不要な伝播光が保護被覆を伝播することがなく、 高品質の光通信を行う ことができるプラスチック光ファイバ、 並びに前記プラスチック光ファイバを有 する光ファイバケーブルを提供することである。 発明の開示
本発明は、 コアおよびクラッドは適宜の物質を含有する樹脂を用いて形成され 、 クラッドの外周に形成される保護被覆に炭化水素系樹脂を用いたプラスチック 光ファイバであって、 前記保護被覆の最外部に特定波長または特定波長域の光を 吸収する色素を含有した吸収層を形成したことを特徴とするプラスチック光ファ ィバを提供する。
また、 コア及びクラッドは、 フッ素を含有する樹脂を用いて形成したことを特 徴とする上記のプラスチック光ファイバを提供する。 また、 前記吸収層は、 少なくともコア内部を伝播する光と同一波長を有し外部 からこの吸収層に入射する光を前記色素によって吸収し、 前記入射する光がコア 及びクラッド内部への進入を防止するように構成したことを特徴とする上記のプ ラスチック光ファイバを提供する。
また、 前記吸収層は、 コーティングにより形成したことを特徴とする上記いず れかに記載のプラスチック光ファイバを提供する。
また、 前記色素として、 無機物を用いた顔料、 有機物を用いた顔料または両顔 料を混合した顔料を用いたことを特徴とする上記のプラスチック光ファイバを提 供する。
さらに、 上記いずれかに記載のプラスチック光ファイバを有することを特徴と する光フアイバケーブルを提供する。 図面の簡単な説明
図 1は本発明の実施形態に係るフッ素樹脂プラスチック光ファイバの構成を示 す断面模式図である。
図 2は本発明のフッ素樹脂プラスチック光ファイバを用いた光フアイバケープ ルの一例を示す断面模式図である。
図 3は本発明のフッ素樹脂プラスチック光ファイバを用いた光ファイバケープ ルの他の例を示す断面模式図である。
図 4は従来のプラスチック光ファイバの構成を示す断面模式図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図 1は本発明の実施形態に係るフッ素樹脂プラスチック光ファイバの構成を示 す断面模式図である。
この実施形態のフッ素樹脂プラスチック光ファイバは、 中心部から順に、 コア 1と、 クラッド 2と、 保護被覆 3と、 着色層 4とを備えており、 特に、 この着色 層 4は、 基材 4 1中に青色の色素 4 2を含有している。 コア 1には、 フッ素樹脂を含有した、 例えばパ一フルォロブテニルビニルエー テルホモポリマー （屈折率 η ι = 1 . 3 4 2 ) (旭硝子社製の商品名サイトップ ) を基材として、 さらにこれに屈折率を高めるためのドーパントとして基材より も高い屈折率を有するパーフルォロ化合物が添加されており、 直径が 1 2 0 m に形成されている。
また、 この実施形態のコア 1は、 例えばプリフォーム法 （押し出し成形法でも よい） を用い、 熱拡散等の方法により、 中心部での屈折率が 1 . 3 5 5である正 親 （ガウス） 分布に近い屈折率分布を有しており、 G I (ダレ一テッドインデッ クス） 型を構成している。 なお、 このコア 1部分の屈折率分布としては、 例えば S I (ステップインデックス） 型で構成してもよい。
クラッド 2には、 前述したコア 1の基材と同じフッ素樹脂を含有した、 パーフ ルォロブテニルビニルエーテルホモポリマーが使用されており、 屈折率 n2 = 1 . 3 4 2を有し、 層厚が 1 1 5 m (外径が 2 3 0 x m) に形成されている。 本発明の光ファイバでは、 上記のようにコア 1及びクラッド 2がフッ素を含有 することによりコァ及びクラッド材料の光分散を低下させることができる。 具体 的には、 他のプラスチック光ファイバ、 例えば PMMA製光ファイバと比べて可 視光域から近赤外域にわたり光分散が少なく、 石英製光ファイバと比べても可視 光域での光分散が少ない。 このような光分散の低下は、 コア 1にパーフルォロ化 合物をドーピングすることにより一層顕著になる。
保護被覆 3には、 （近） 赤外光を吸収できるように積極的にフッ素の含有を排 除した材料を使用しており、 この実施形態では、 フッ素非含有樹脂として例えば 屈折率が 1 . 4 9 2のポリメチルメタァクリレート （P MMA) が厚さ 2 4 6 m (外径が 4 9 2 ^m) に形成されている。 なお、 この実施形態ではこの保護被 覆 3の方がコァ 1ゃクラッド 2よりも屈折率が高い状態に構成されているが、 逆 でもよい。
一方、 吸収層 4は、 少なくともコア 1内部を伝播する光と同一波長を有し外部 からこの吸収層 4に入射する光を後述する色素 4 2によって吸収させ、 吸収層 4 側方からの入射光がコア 1およびクラッド 2内部への進入を防止する構成となつ ている。 また、 この吸収層 4には、 保護被覆 3よりも屈折率の高い材料を基材 4 1に用いており、 例えば厚さ 7 m程度に形成されている。 なお、 この実施形態 の基材 4 1には屈折率が 1 . 5 4 8の UV硬化性エポキシァクリレー卜が用いら れており、 加圧ダイスで形成している。
また、 この吸収層.4には、 主に、 伝送させる光の波長、 例えば赤色またはこれ よりも長波長の信号光を用いることを考慮し、 このような波長の光が外部から入 射してもこの光を吸収してコア 1、 クラッド 2への進入を防止するため、 コア 1 内の伝送波長と同一波長の外来光を吸収できる色、 例えばこの実施形態では青色 の色素 4 2を含有させている。
なお、 この実施形態の色素 4 2は、 白色の顔料である適宜の無機物 （例えば T i〇2、 Z n O、 2 P b C 03など） と、 この無機物に混合させた青色の顔料であ る適宜の有機物 （例えばフタロシアニン、 ジォキサジン、 アントラキノン系など ) とで構成した。 また、 この実施形態の吸収層 4では、 基材 4 1に対して、 色素 4 2を 1 5重量パーセント混合させており、 屈折率が保護被覆 3よりも高い （屈 折率 n = l . 5 4 8 ) に設定されているが、 特にこの混合割合に限定されない。 また、 吸収層 4は、 保護被覆 3の外周面にコーティングで形成しており、 付着 強度の面から、 この実施形態では基材 4 1に UV硬化樹脂を用いて UV硬化を行 わせているが、 例えば熱硬化樹脂を基材 4 1に用いて、 熱硬化させてもよい。 な お、 生産性の点からは、 基材 4 1として UV硬化樹脂の方が望ましいが、 基材 4 1の屈折率については、 特に制限はない。
従って、 この実施形態によれば、 吸収層 4に色素 4 2を混入させているので、 例えば外部からこのフッ素樹脂プラスチック光ファイバに光が入射 ·透過しても 、 少なくとも、 コア 1内を伝送する信号光と同一波長の外来光については、 これ が吸収層 4を透過中に色素 4 2に衝突する際に吸収できる。 その結果、 フッ素樹 脂プラスチック光ファイバ内部のコア 1への進入を防止できる。
上記において、 吸収する波長域としては、 今日、 光通信では近赤外領域の光が 使用されていることから、 5 0 0〜1 3 0 0 nmの波長域において吸収作用を発 現することが望ましい。 本発明はまた、 上記のフッ素樹脂プラスチック光ファイバを備える光ファイバ ケーブルを提供する。 光ファイバケーブル自体の構成、 構造には制限がなく図 2 、 図 3に断面図にて示すものを例示できる。 また、 使用材料も公知のもので構わ ない。
図 2に示される光ファイバケーブルは、 中心に抗張力体 1 0を備え、 複数のス ロット 1 1が外周面に等間隔で形成されたスロットロッド 1 2の各スロット 1 1 に、 上記のフッ素樹脂プラスチック光ファイバ 2 0が 1本ずつ収納されている。 そして、 外周面に押え巻テープ 1 3を巻装し、 更に全体をシース 1 4で被覆する 。 なお、 図中の符号 1 5は、 分岐の際にシース 1 4を容易に剥ぎ、 ケーブル中の フッ素樹脂プラスチック光ファイバ 2 0を取り出すための引裂き紐である。 また 、 フッ素樹脂プラスチック光ファイバ 2 0が合計で 1 2本収容された 1 2線構成 を示してあるが、 これに限らずスロット 1 1及びフッ素樹脂プラスチック光ファ ィバ 2 0の数を適宜選択できる。
また、 図 3に示すように、 一つのスロット 1 1に複数本 （ここでは 4本） の上 記のフッ素樹脂プラスチック光ファイバ 2 0を収納することもできる。
なお、 図 3のように 1つのスロット 1 1に複数本のフッ素樹脂プラスチック光 ファイバ 2 0を収容する場合、 振動などによりフッ素樹脂プラスチック光フアイ バ 2 0同士が衝突するのを防止するために、 複数本のフッ素樹脂プラスチック光 ファイバ 2 0を一括被覆してもよい。 その際、 図示は省略するが、 例えば特開平 1 1一 2 3 1 1 8 1号公報に記載のように、 フラットケーブル化してもよい。 さ らには、 例えば特開平 1 1—2 0 2 1 7 1号公報に記載のように、 フラット化し たものを複数積層してもよい。
次に、 この実施形態の作用について説明する。
前述したように、 着色層 4の基材 4 1として用いる樹脂の屈折率については制 限がなく、 例えば保護被覆 3の屈折率よりも高くても低くてもよい （この実施形 態では着色層 4の方が高い） ので、 それぞれの場合に分けて説明する。
( 1 ) 着色層 4 (基材 4 1 ) の方が保護被覆 3よりも屈折率が高い （または同じ ) 塲合： 例えば光源からコァへ入射させる特定波長 λの信号光の一部が保護被覆 3中に 入り込んできたとする。 ところが、 この保護被覆 3は、 屈折率の関係から、 基材 との間で全反射を起こさない。 従って、 保護被覆 3中を伝播する信号光のうち吸 収層 4との界面に向かって進行する光は、 吸収層 4に対していずれの角度であつ ても （臨界角を越えている場合でも） 透過して吸収層 4へ漏れていくこととなる 。 その結果、 保護被覆 3中を伝播する光を除去できる。
ここで、 吸収層 4に入射した保護被覆 3からの光のうち、 この吸収層 4から外 部との界面に向かう光は、 臨界角度以上でその界面に向かう場合に外部へ逃がす ことができる。 一方、 臨界角度以下でその界面に向かう光については、 全反射を 起こすので、 吸収層 4から外部へほとんど逃がすことができない。 ところが、 こ の吸収層 4中にその波長の光を吸収できる色素 4 2を混合させてあるので、 外界 との界面で全反射して外部へ逃がすことができなかった光であっても、 この色素 4 2で吸収させて除去できるわけである。 なお、 外部から吸着層 4に入射する外 来光についても、 同様に色素 4 2で吸収させて除去できる。
( 2 ) 着色層 4 (基材 4 1 ) の方が保護被覆 3よりも屈折率が低い場合： 保護被覆 3中を伝播する信号光のうち吸収層 4との界面に向かって進行する光 のうち、 吸収層 4との界面に対して臨界角を越えて進行する光は、 その界面を透 過して吸収層 4へ漏れ出すので、 保護被覆 3中を伝播する光を除去できる。 一方 、 臨界角を越えていない保護被覆 3中の光は吸収層 4との界面で全反射を起こす が、 一部の光が、 つまり微視的に見ると所謂エバネッセント光が吸収層 4へ染み 出す。
周知のように、 光の伝播速度は、 進行する媒体の屈折率に反比例する。 ここで 、 この （2 ) の場合には、 基材 4 1の屈折率が （1 ) の場合に比べて低いので、 前述したエバネッセント光は、 （1 ) の場合の吸収層 4内の速度より早い速度で 吸収層 4内を進行する。 換言すれば、 単位時間当たりの移動距離が長いので、 （ 1 ) の場合よりも単位時間当たりの色素 4 2に衝突する確率が高い。 これにより 、 短時間で速やかに、 しかも効率よく、 吸収層 4へ染み出したエバネッセント光 を吸収 '除去できる。 また、 この色素 4 2によるエバネッセント光の吸収.除去 作用は、 保護被覆 3中を伝播する光が吸収層 4との界面で全反射を繰り返すたび に行われるので、 保護被覆 3中を伝播する光を次第に減衰できる。 なお、 外部か ら吸着層 4に入射する外来光については、 （1 ) の場合と同様に色素 4 2で吸収 、 除去できる。
以上、 本発明のフッ素樹脂プラスチック光ファイバおよび光ファイバケーブル に関して詳述してきたが、 本発明のフッ素樹脂プラスチック光ファイバおよび光 ファイバケーブルは他のプラスチック製の光ファイバと同様に、 石英製の光ファ ィバに比べて損失が大きいものの、 可撓性に優れコア 1を大きくしても折れにく いという特性を有することから、 特に L A Nなどの短距離通信に適しているとい える。
以下、 実施例を説明する。
[例 1 ]
後述する比較例のプラスチック光ファイバ Aと、 本発明のプラスチック光ファ ィバ Bとについて、 それぞれ長さ 1 . 8 mのものを用いて、 信号パルス光の伝播 特性を比較する実験を行つた。
なお、 比較例のプラスチック光ファイバ Aには、 クラッドとして、 パーフルォ 口ブテニルビニルエーテルホモポリマ一 (屈折率 n i = 1 . 3 4 2 )
(旭硝子社製の商品名サイトップ） と、 この中心にクラッドよりも屈折率の高い ド一パントを拡散させて所要の屈折率分布を形成させたコアとを有するベアファ ィバ （素線） を用い、 このベアファイバ （素線） にポリメチルメタァクリレート
(P MMA) の保護被覆を設けた。
一方、 本発明のプラスチック光ファイバ Bには、 コア 1、 クラッド 2および 保護被覆 3に比較例のプラスチック光ファイバ Aと同一のものを用いた。 また、 この保護被覆 3外周には、 基材 4 1として UV硬化性エポキシァクリレートを用 いこれに青色の色素を含有した吸収層 4を、 公知の UV照射装置により与える熱 量がこのプラスチック光ファイバ Bの軟化熱量以下となるように線速及び U V照 射強度を適宜に調整して、 7 mの厚さで形成した。 なお、 これらの光フアイノ A、 Bのコア径、 クラッド径、 保護被覆径は同一寸法であって、 それぞれ、 1 2 0 /im、 230 ιιτη, 492 mとした。
また、 発光源には、 半導体レーザ （波長 810 nm ;近赤外光） を用い、 パル ス幅 50 p s (ピコ秒） のパルスを NA=0. 25のレンズ系を用いてこれらの プラスチック光ファイバ A、 Bに入射させた。 なお、 このプラスチック光フアイ バ 、 Bの入射端面は光学ステージに固定されており、 この光学ステージを微動 させることで、 入射端面の様々な位置にパルスを入射できる構成とした。 そして 、 これらのプラスチック光ファイバ A、 Bの出射端面からのパルス波形を浜松ホ トニクス社製のサンプリング光オシロスコープ OO S -01で観察した。
(1) その結果、 前述のレンズ系の焦点位置にプラスチック光ファイバ A、 Bの 入射端面のコア中心位置がくるように光学ステージで調整した後、 それぞれのプ ラスチック光ファイバにパルスを入射してみると、 どちらのプラスチック光ファ ィバ A、 Bにも、 コアを伝播するパルス以外のパルスは確認できなかった。
(2) 一方、 レンズ系の焦点位置からプラスチック光ファイバ A、 Bの軸方向に 沿って 1 mmだけ後方に入射端面のコア中心を配置させた場合には、 保護被覆 3 にも発光源からのパルスの一部が入射し、 比較例のプラスチック光ファイバ Aで は、 コアを伝播する主パルスに 0. 88 n s遅れて保護被覆中を伝播する 2次パ ルスが観察された。 これに対して、 プラスチック光ファイバ Bでは、 主パルスに 遅れた 2次パルス （光通信を阻害する） は、 観察することが全くできなかった。 これにより、 高品質の光通信が可能であることが確認できた。
[例 2]
コア 1、 クラッド 2および保護被覆 3に 「例 1」 の比較例のプラスチック光フ アイバ Aと同一のものを用い、 この保護被覆 3外周には、 基材 41として UV硬 化性エポキシァクリレートを用いこれに無機顔料としてカーボンブラックを含有 した吸収層 4を、 公知の UV照射装置により与える熱量がこのプラスチック光フ アイバ Aの軟化熱量以下となるように線速及び UV照射強度を適宜に調整して、 7 /xmの厚さで形成したプラスチック光ファイバ Cを製作した。 なお、 このブラ スチック光ファイバ Cのコア径、 クラッド径、 保護被覆径はプラスチック光ファ ィバ A， Bと同一寸法であって、 それぞれ、 120 m、 230 rn, 492 β mとした。 プラスチック光ファイバ Cについてもプラスチック光ファイバ Aと同 様に保護被覆を伝搬するパルスは観察されなかった。
さらにプラスチック光ファイバ A， Cについて紫外線照射試験を行い、 試験後 のファイバに対して曲げ半径 1 5 mmで 1 0 0 0回繰り返し曲げ試験を行い補強 層の脆化を比較したところ、 プラスチック光ファイバ Aは曲げ回数 1 0 0 0回以 内で破断したがプラスチック光ファイバ Cには破断は発生しなかった。 このこと から、 カーポンプラックにより紫外線が吸収され、 保護被覆 3の脆化を防止する ことが可能となることがわかる。
[例 3 ]
ここでは、 光ファイバケーブルの一仕様を例示する。 すなわち、 図 2に示すよ うに、 直径 1 1 . 5 mmで、 中心に直径 1 . 6 mmのブルーイング鋼線からなる 抗張力体 1 0を有し、 外周に等間隔で 1 2条のスロット 1 1が形成されたポリエ チレン製のスロットロッド 1 2の各スロット 1 1に、 「例 1」 にて作製したプラ スチック光ファイバ Bを 1本ずつ収容し、 厚さ 1 8 mmで幅 3 O mmのポリ エステル製の押え巻テープ 1 3を 3重に巻き、 全体を厚さ 1 . O mmの難燃ポリ エチレン製シース 1 4で被覆する。 尚、 引裂き紐 1 5は 1 0 0 0デニールのパラ 系全芳香族ポリアミド繊維を用いる。 産業上の利用可能性
以上説明したように本発明によれば、 コアおよびクラッドに適宜の物質を含有 する樹脂を用いて形成され、 クラッドの外周に形成される保護被覆部に炭化水素 系樹脂を用いたプラスチック光ファイバであって、 保護被覆部の最外層に特定波 長または特定波長域の光を吸収する色素を含有した吸収層を形成しており、 短距 離、 かつ、 高ピットレートの光伝送で使用する場合に問題になる保護被覆中を伝 播する光の発生を阻止でき、 伝送エラーの発生を防止できる。
また、 本発明によれば、 光源からの出射光をプラスチック光ファイバのコアに 焦点を結ばせるために従来使用した高価なレンズ付パッケ一ジの L Dや L E D、 または光源とは別に従来必要とした外付けレンズが不要になるので、 換言すれば 、 レンズ無しでパッケージ化された安価な L Dや L E Dなどでも、 保護被覆中を 信号光が伝播するトラブルを防止可能になり、 延いては伝送装置のコストダウン も可能となる。
また、 本発明によれば、 プラスチック光ファイバの最外層に吸収層を設けるこ 'とで、 プラスチック光ファイバのコア中を伝播する信号光と同一波長の光が外部 から入射しても、 これを吸収層の色素で吸収できるので、 コアに進入して信号光 を乱すことがなく、 高品質の光通信が可能になる。
また、 本発明によればプラスチック光ファイバをケーブル等の被覆なしに敷設 しても日光や蛍光灯の光に含まれる紫外線による保護被覆の劣化を防止すること も可能となる。
また、 プラスチック光ファイバの最外層に着色層を設けることで、 多数のブラ スチック光ファイバを集合して使用する場合に個々のプラスチック光ファイバを 容易に識別することもでき、 多心数のプラスチック光ファイバに対して各種の作 業を効率良く行うことができる。
さらに、 本発明の光ファイバケーブルは、 上記の各特性を有するフッ素樹脂プ ラスチック光ファイバを備えることから、 集光用のレンズを組合わせて使用しな い場合や、 可視光や短距離通信での赤外光を使用する場合であっても、 不要な伝 播光が排除され、 高品質の光通信を行うことができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . コアおよびクラッドは適宜の物質を含有する樹脂を用いて形成され、 クラッ ドの外周に形成される保護被覆に炭化水素系樹脂を用いたプラスチック光フアイ パであって、 前記保護被覆の最外部に特定波長または特定波長域の光を吸収する 色素を含有した吸収層を形成したことを特徵とするプラスチック光ファイバ。
2 . コア及びクラッドは、 フッ素を含有する樹脂を用いて形成したことを特徴と する請求の範囲 1に記載のプラスチック光ファイバ。
3 . 前記吸収層は、 少なくともコア内部を伝播する光と同一波長を有し外部から この吸収層に入射する光を前記色素によって吸収し、 前記入射する光がコア及び クラッド内部への進入を防止するように構成したことを特徴とする請求の範囲 1 または 2に記載のプラスチック光ファイバ。
4 . 前記吸収層は、 コーティングにより形成したことを特徴とする請求の範囲 1 〜 3のいずれかに記載のプラスチック光ファイバ。
5 . 前記色素として、 無機物を用いた顔料、 有機物を用いた顔料または両顔料を 混合した顔料を用いたことを特徴とする請求の範囲 1〜4のいずれかに記載のプ ラスチック光ファイバ。
6 - 請求の範囲 1〜 5のいずれかに記載のプラスチック光ファイバを有すること を特徴とする光ファイバケーブル。
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