CN114252953A - 塑料光纤、塑料光纤线缆、带有连接器的塑料光纤线缆、光通信系统、和塑料光纤传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及塑料光纤、塑料光纤线缆、带有连接器的塑料光纤线缆、光通信系统、和塑料光纤传感器。一种塑料光纤，其具有第一鞘、第一芯和第一岛部，所述第一芯在所述第一鞘的内侧形成第一海部，所述第一岛部形成在所述第一芯的内侧且至少外周的折射率低于所述第一海部，所述第一芯包含聚甲基丙烯酸甲酯系树脂。

Description

塑料光纤、塑料光纤线缆、带有连接器的塑料光纤线缆、光通 信系统、和塑料光纤传感器
本申请是申请日为2018年8月31日，申请号为201880044808.6、发明名称为“塑料光纤、塑料光纤线缆、带有连接器的塑料光纤线缆、光通信系统、和塑料光纤传感器”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及塑料光纤、塑料光纤线缆、带有连接器的塑料光纤线缆、光通信系统、和塑料光纤传感器。
背景技术
阶跃型光纤是如下的介质：具有将由透明体形成的芯的周围用由折射率低于上述透明体的固体形成的鞘包围而成的结构，使光在芯与鞘的边界反射，从而使光在芯内传输(例如专利文献1)。阶跃型光纤按照材料可分为石英玻璃光纤、多成分玻璃光纤、聚合物包层石英光纤、塑料光纤等，另外按照结构可分为芯为单个的单芯光纤、以及存在多个芯的多芯光纤。阶跃型光纤一直以来已被广泛用于照明、光数据通信、光电传感器、图像传输用途等，近年来尤其是在近距离光传输用途中对塑料光纤需求在扩大。
在使用这些光纤来传输光时，线径越粗则越可以增大光接收量，从而能够实现更长距离的传输，但是，另一方面弯曲损耗变大，尤其在材料为石英、玻璃的情况下甚至难以弯曲。作为解决这些课题的方法，已知通过将结构设为多芯(multi-core)结构来降低弯曲损耗的方法(例如专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-145288号公报
专利文献2：日本特开平9-33737号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，就专利文献2之类的具有多芯结构的光纤而言，鞘在截面积中所占的比例增大，导致光接收量下降，进而芯与鞘的界面的机械强度减弱，具有容易剥离的问题。另外，专利文献2中并未研究降低连接损耗这一点。
因此，本发明的目的在于，提供同时满足降低弯曲损耗、降低连接损耗、降低传输损耗的塑料光纤(例如阶跃型光纤)。
用于解决问题的方案
本发明人为了解决上述的现有技术的课题进行了深入研究，结果发现，通过在形成海部的包含聚甲基丙烯酸甲酯系树脂(PMMA系树脂)的芯的内侧形成折射率低于海部的岛部，可解决现有技术的课题，从而完成了本发明。通常，光纤(例如阶跃型光纤)的芯是传播光的部分，因此以往认为例如专利文献1所记载的光子晶体光纤除了所具有的空孔外、内部不存在任何异物的方式较好，本发明的结果是令人惊讶的。
即，本发明如下所述。
[1]一种塑料光纤，其具有第一鞘、第一芯和第一岛部，所述第一芯在上述第一鞘的内侧形成第一海部，所述第一岛部形成在上述第一芯的内侧且至少外周的折射率低于上述第一海部，
上述第一芯包含聚甲基丙烯酸甲酯系树脂。
[2]根据[1]的塑料光纤，其中，具有多个上述第一岛部。
[3]根据[1]或[2]的塑料光纤，其中，上述第一岛部具有第二鞘和第二芯，所述第二芯在上述第二鞘的内侧形成第二海部。
[4]根据[3]的塑料光纤，其中，在上述第二芯的内侧还具有第二岛部。
[5]根据[4]的塑料光纤，其中，上述第二岛部具有如下结构：向着内侧方向依次交替形成有各1个以上的鞘和芯。
[6]根据[1]～[5]中任一项所述的塑料光纤，其中，在具有多个芯的情况下，构成上述塑料光纤的各芯由相同材料形成。
[7]根据[1]～[6]中任一项所述的塑料光纤，其特征在于，构成上述塑料光纤的芯的截面积的合计在上述光纤的总截面积中占50％以上。
[8]根据[1]～[7]中任一项所述的塑料光纤，其中，在具有多个鞘的情况下，构成上述塑料光纤的各鞘由相同材料形成。
[9]根据[1]～[8]中任一项所述的塑料光纤，其中，构成上述塑料光纤的鞘中的至少一个为氟树脂。
[10]根据[1]～[9]中任一项所述的塑料光纤，其中，在上述第一鞘的外侧具有折射率低于上述第一鞘的层。
[11]根据[1]～[10]中任一项所述的塑料光纤，其在扭曲布线中使用。
[12]根据[1]～[11]中任一项的塑料光纤，其在多结点布线中使用。
[13]一种塑料光纤线缆，其包含[1]～[12]中的任一塑料光纤和包覆该塑料光纤的树脂。
[14]一种带有连接器的塑料光纤线缆，其包含[13]的塑料光纤线缆和安装在该塑料光纤线缆的两端的连接器。
[15]根据[14]的带有连接器的光纤线缆，其中，上述连接器以熔接状态安装在上述塑料光纤线缆上。
[16]一种光通信系统，其包含[1]～[12]中的任一塑料光纤、[13]的塑料光纤线缆、或者[14]或[15]的带有连接器的塑料光纤线缆。
[17]根据[16]的光通信系统，其中，塑料光纤线缆具有多个芯，通过这些芯的光的光源相同。
[18]一种塑料光纤传感器，其包含[1]～[12]中的任一塑料光纤。
发明的效果
根据本发明，可提供同时满足降低弯曲损耗、降低连接损耗、和降低传输损耗的塑料光纤。
附图说明
图1示出本实施方式的塑料光纤的概略剖视图的一例。
图2示出本实施方式的塑料光纤的概略剖视图的另一例。
图3示出本实施方式的塑料光纤的概略剖视图的又一例。
图4示出本实施方式的塑料光纤线缆的概略剖视图的一例。
图5示出本实施方式的实施例1至3的塑料光纤的概略剖视图。
图6示出比较例1的塑料光纤的概略剖视图。
图7示出比较例2的塑料光纤的概略剖视图。
具体实施方式
以下对用于实施本发明的方式(以下简称为“本实施方式”。)进行详细说明。需要说明的是，以下的本实施方式是用于说明本发明的例示，并非意图将本发明限定于以下内容。可以在其主旨的范围内适当变形而实施本发明。
＜塑料光纤＞
本实施方式的塑料光纤(可列举例如阶跃型光纤。以下有时将“塑料光纤”简称为“光纤”。)具有第一鞘、第一芯和第一岛部，所述第一芯在第一鞘的内侧形成第一海部，所述第一岛部形成在第一芯的内侧且至少外周的折射率低于第一海部，第一芯包含聚甲基丙烯酸甲酯系树脂(PMMA系树脂)。
以往，多芯型光纤有连接损耗值大的倾向。关于其理由，虽然并不意图拘泥于某些理论，但可认为理由在于，在将多芯型光纤彼此连接时，难以使一方的多个芯与另一方的多个芯的连接位置准确地对应，从而产生光损耗。
另外，本发明人们发现，如本实施方式的结构的海岛结构型光纤可改善连接损耗。特别地，本发明人们进行了深入研究，还发现通过使作为海部的芯包含PMMA系树脂而能够对光纤赋予柔软性，从而耐久性提高，实现弯曲损耗和传输损耗降低。
即，本实施方式的塑料光纤通过采用该海岛结构和PMMA系树脂，可以同时满足弯曲损耗、降低连接损耗和降低传输损耗。
本实施方式的塑料光纤可以应用于例如照明用途、光数据通信用途、光电传感器等传感器用途、和图像传输用途等。
图1示出本实施方式的塑料光纤的一例的概略剖视图。图1中，塑料光纤4(以下也简称为“光纤4”。)具有：包含第一PMMA系树脂的形成海部的第一芯1；包围在第一芯1的周围的第一鞘2；和、形成在第一芯的内侧的7个第一岛部3。图1所示的塑料光纤4具有海岛结构，所述海岛结构由第一芯1所形成的第一海部和形成在第一芯的内侧的7个第一岛部3构成。
图2示出本实施方式的塑料光纤的另一例的概略剖视图。图2中，塑料光纤4A(以下也简称为“光纤4A”。)具有：包含第一PMMA系树脂的形成海部的第一芯1；包围在第一芯1的周围的第一鞘2；和、形成在第一芯的内侧的7个第一岛部7。第一岛部7由外周侧的第二鞘6、和第二鞘6的内侧的包含第二PMMA系树脂的形成海部的第二芯5构成。图2所示的光纤4A也与图1所示的光纤4同样地具有海岛结构，所述海岛结构由第一芯1所形成的第一海部、和形成在第一芯的内侧的7个第一岛部7构成。
图3示出本实施方式的塑料光纤的又一例的概略剖视图。图3中，塑料光纤4B(以下也简称为“光纤4B”。)具有：形成第一海部的包含PMMA系树脂的第一芯1；包围在第一芯1的周围的第一鞘2；形成在第一芯的内侧的1个第一岛部8；和、形成在第一岛部8的内侧的第二岛部11。第一岛部8具有外周侧的第二鞘9、和第二鞘9的内侧的包含PMMA系树脂的形成第二海部的第二芯10。第二岛部11从第二芯10的内侧向着第二岛部11的内侧方向依次交替形成有第三鞘12、第三芯13、第四鞘14和第四芯15。需要说明的是，图3所示的光纤4B的第二岛部11由2个鞘和2个芯构成，但本实施方式的塑料光纤不限于该方式，也可以是第二岛部11由1个鞘和1个芯构成，从而塑料光纤整体由3个鞘和3个芯构成，还可以是第二岛部11由3个以上的鞘和3个以上的芯构成，从而塑料光纤整体由5个以上的鞘和5个以上的芯构成；还可以不形成第二岛部11，塑料光纤整体由2个鞘和2个芯构成。
＜芯＞
本实施方式的塑料光纤的芯是指例如传输光的部分，是周围被折射率低于芯的鞘包围的、光学透明的部分。芯的形态没有特别规定，截面为圆形的方式由于可有效地反射光而优选。在芯为具有内周和外周的结构时，仅外周被鞘包围即可。
可作为芯使用的材料需要为兼有透明性、柔软性的材料，优选PMMA系树脂。如果是PMMA系树脂，则可以制成适合于光通信用途的低传输损耗的塑料光纤。
可作为芯使用的PMMA系树脂是指：甲基丙烯酸甲酯的均聚物、或包含50质量％以上的来自甲基丙烯酸甲酯的单元的共聚物。PMMA系树脂可以是包含来自甲基丙烯酸甲酯的单元与来自能够和甲基丙烯酸甲酯共聚的成分的单元的共聚物。作为能够和甲基丙烯酸甲酯共聚的成分，没有特别限定，可列举：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯等丙烯酸酯类；甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸环己酯等甲基丙烯酸酯类；丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺等丙烯酰胺类；甲基丙烯酰胺、甲基甲基丙烯酰胺、二甲基甲基丙烯酰胺等甲基丙烯酰胺类；异丙基马来酰亚胺之类的马来酰亚胺类；丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯等，这些中，可以选择2种以上。从熔体流动(成型容易性)的观点出发，PMMA系树脂的重均分子量以聚苯乙烯换算优选为8万～20万，特别地，更优选为10万～12万。
在本实施方式的塑料光纤具有多个芯的情况下，如果各芯为相同材料则在各芯中传播的光的速度相同，所以光纤的频带提高，因此优选各芯由相同材料形成。
在本实施方式中，形成海部的芯的数量没有特别限制，可以为1个也可以为多个，如图1的光纤4和图的光纤4A那样与第一鞘相接触的海部(芯)的数量为1个时，光接收面积变大，因此是优选的。
构成光纤的芯的截面积的合计优选在本实施方式的光纤的总截面积中占50％以上。通过使芯的截面积的合计为50％以上，光接收面积变得足够大，因此例如能够进行更长距离的传输。从同样的观点出发，截面积的合计更优选为60％以上、65％以上、70％以上、75％以上、或80％以上，进一步优选为85％以上、87％以上、89％以上、90％以上、91％以上、92％以上、93％以上、94％以上、或95％以上。需要说明的是，构成光纤的芯的截面积占光纤的总截面积中的比还可以以后述的聚合物的流量比来表示。
＜鞘＞
本实施方式的塑料光纤的鞘例如是指：用于反射在芯内传播的光而设置的、折射率低于芯的部分。不仅可按照包围芯的方式来配置鞘，鞘还可以以岛部形式存在于作为海部的芯的内侧。
可以作为鞘使用的材料例如只要是折射率低于形成在该鞘的内侧的芯的材料就没有特别限制，可列举例如玻璃、树脂等。从对所使用的光的透射率高的观点出发，它们中优选适当使用氟树脂。通过使用氟树脂作为鞘的材料，可以进一步抑制传输损耗。
作为氟树脂，可列举例如氟化甲基丙烯酸酯系聚合物、聚偏氟乙烯系树脂、乙烯-四氟乙烯系共聚物等。作为氟化甲基丙烯酸酯系聚合物，没有特别限定，从透射率高、耐热性和成型性优异的观点出发，优选甲基丙烯酸氟烷基酯、丙烯酸氟烷基酯、α-氟代-丙烯酸氟烷基酯等含氟的丙烯酸酯单体或甲基丙烯酸酯单体。另外，可以是包含来自含氟的(甲基)丙烯酸酯单体的单元和来自能够与它们进行共聚的其它成分的单元的共聚物，优选为与来自能够与甲基丙烯酸甲酯等共聚的烃系单体的单元的共聚物。设为来自含氟的(甲基)丙烯酸酯单体的单元与来自能够和其共聚的烃系单体的单元的共聚物可以控制折射率，因此是优选的。
另一方面，作为聚偏氟乙烯系树脂，没有特别限定，从耐热性、成型性优异的观点出发，优选：偏氟乙烯的均聚物；偏氟乙烯与选自由四氟乙烯、六氟丙烯、三氟乙烯、六氟丙酮、全氟烷基乙烯基醚、氯三氟乙烯、乙烯、丙烯组成的组中的至少1种以上单体的共聚物；优选为这些包含来自偏氟乙烯成分的单元的聚合物与PMMA系树脂的合金。
进而，从耐热性的观点出发，优选偏氟乙烯、六氟丙烯与四氟乙烯的共聚物，更优选包含偏氟乙烯成分40～62摩尔％、四氟乙烯成分28～40摩尔％、六氟丙烯成分8～22％的共聚物，进而，上述聚合物的、用钠D射线在20℃测定的折射率为1.35～1.37、23℃下的肖氏D硬度(ASTMD2240)的值为38～45、240℃的熔体流动速率MFR(ASTM D1238，在载荷10kg下10分钟内从孔径2mm、长度8mm的喷嘴流出的树脂的g数)满足15＜MFR＜(5/9)X240-100的关系的树脂容易制造光纤，因此是优选的。只要上述偏氟乙烯、六氟丙烯与四氟乙烯的共聚物在上述成分比之内，则也可以是与三氟乙烯、六氟丙酮、全氟烷基乙烯基醚、氯三氟乙烯、乙烯、丙烯等的共聚物。
作为乙烯-四氟乙烯系共聚物，没有特别限制，优选在150～200℃的范围内具有熔点、用钠D射线在20℃测定的折射率为1.37～1.41、熔体流动速率(230℃、载荷3.8kg、孔径2mm、长度8mm)为5～100g/10分钟、具有反应性官能团末端的改性乙烯-四氟乙烯系共聚物树脂。上述改性氟树脂是指：全部或部分氢原子被氟原子取代而得到的烯属单体(可包含氯等氟以外的卤素原子。以下也称为“含氟单体”。)的聚合物；或者，作为与能够和该含氟单体共聚的单体的共聚物的、在主链或侧链中导入了反应性官能团(例如碳酸酯基(羰基二氧基)、酯基、卤代甲酰基、羧基等)而改性的共聚物。在此，“具有反应性官能团末端”是指：在主链和/或侧链的末端具有反应性官能团。
通过导入上述反应性官能团而成为耐化学药品性、耐热性等优异的纤维。从耐化学药品性和耐热性的观点出发，反应性官能团中，特别优选具有碳酸酯基。关于导入了具有碳酸酯基的反应性官能团的改性氟树脂而言，可以通过在改性氟树脂聚合时使用过氧化碳酸酯作为聚合引发剂而容易地进行导入。
这些反应性官能团的导入可以利用公知的方法进行，优选以聚合引发剂形式导入共聚物中，相对于得到的共聚物100质量份，该聚合引发剂优选为0.05～20质量份。
上述改性氟树脂以乙烯-四氟乙烯系共聚物为主骨架。乙烯-四氟乙烯系共聚物中的乙烯/四氟乙烯的摩尔比没有特别限定，从成型性与耐化学药品性的平衡的观点出发，优选为70/30～30/70。
进而，可以使四氟乙烯和乙烯与能够和它们共聚的其它单体(例如六氟丙烯、六氟异丁烯、丙烯、1-丁烯、2-丁烯、氯乙烯、偏氯乙烯、偏氟乙烯、氯三氟乙烯、氟乙烯、六氟异丁烯、全氟(烷基乙烯基醚)等烯烃共聚。
这种情况下，乙烯/四氟乙烯/能够共聚的其它单体的摩尔比没有特别限定，从成型性和耐化学药品性的平衡的观点出发，优选为(10～80)/(20～80)/(0～40)。
作为更优选的改性氟树脂，可列举：具有由包含四氟乙烯62～80摩尔％、乙烯20～38摩尔％和能够与它们共聚的单体0～10摩尔％的单体成分得到的聚合物链的、含有羰基二氧基的共聚物；具有由包含四氟乙烯20～80摩尔％、乙烯10～80摩尔％、六氟丙烯0～30摩尔％、和能够与它们共聚的单体0～10摩尔％的单体成分得到的聚合物链的、含有羰基二氧基的共聚物。上述改性氟树脂由于耐化学药品性、耐热性特别优异而优选。
改性氟树脂的熔点优选在150℃至200℃的范围内。通过使熔点在所述温度范围内，能够在聚甲基丙烯酸甲酯系树脂的热分解能容忍的300℃以下的成型温度进行成型，因此是优选的。熔点的测定可以利用差示扫描量热测定进行。例如可以使用SeikoInstruments公司制的差示扫描量热计(EXSTAR DSC6200)使样品以20℃/分钟的升温速度升温而测定。
在本实施方式中，改性氟树脂优选为具有反应性官能团末端的乙烯-四氟乙烯系共聚物树脂。乙烯-四氟乙烯系共聚物树脂只要是使丙烯等单体与四氟乙烯和乙烯一起共聚而成的即可。这些中，只要熔点在150℃至200℃的范围内且熔体流动指数(230℃、载荷3.8kg、孔径2mm、长度8mm)为5～100g/10分钟，则能够在聚甲基丙烯酸甲酯系树脂的热分解能容忍的300℃以下的成型温度进行成型，因此是优选的。该树脂通常23℃下的肖氏D硬度(ASTM D2240)的值在60～80的范围内。虽然肖氏D硬度变高，但是通过向鞘树脂中导入反应性官能团而产生与芯的粘接性，即使是硬的鞘树脂也难以轻易从芯剥离、不会产生芯从鞘膨出之类的问题。
作为这样的改性氟树脂，可列举作为市售品的大金工业公司制的NEOFRON EFEPRP5000和RP4020、以及旭硝子公司制的Fluon LM-ETFE AH2000等。其中，NEOFRON EFEPRP5000和RP4020是含有羰基二氧基作为反应性官能团的碳酸酯改性乙烯-四氟乙烯系共聚物。
鞘的厚度没有特别限制，如果较薄，则有光反射不充分的担心；如果过厚，则有光接收面积减少的担心。为了确保本实施方式的光纤的机械强度，第一鞘优选为1μm～100μm，更优选为5μm～50μm。关于第一鞘以外的鞘(n)，为了不影响机械强度而优选为1μm～20μm，进而更优选为1μm～10μm。
在本实施方式中，鞘的数量没有特别限制，可以是1个，也可以是多个。在本实施方式的塑料光纤具有多个鞘的情况下，从使各岛部的利用下述式(1)计算出的NA相同的观点出发，优选各鞘由相同材料形成。这里NA是指用下述式(1)计算出的值，其决定光的反射特性。
通过使各岛中光的反射特性一致，从而即使是存在多个岛的纤维，整体也成为均质的特性，因此是优选的。
NA＝(Ncore 2-Nclad 2)5…(1)
Ncore芯的折射率
Nclad鞘的折射率
＜岛部＞
本实施方式中的塑料光纤的特征在于，在作为海部的芯的内部存在岛部。本实施方式的岛部例如具有对在形成海部的芯中传播的光进行反射的功能。按照至少外周的折射率低于第一芯所形成的第一海部的方式形成本实施方式的第一岛部即可，也可以按照整体上折射率低的方式来形成。
本实施方式的塑料光纤通过具有岛部，从而即使塑料光纤弯曲时也抑制在芯内部传播的光漏出到上述塑料光纤外部的情况，降低弯曲损耗。岛部的数量为一个以上即可，没有限制，岛部的数量优选为多个(2个以上)，更优选为2～500，更优选为3～300，进而更优选为3至100、3至40。若岛部的数量多，则可以进一步降低弯曲损耗，但是芯在光纤的总截面积中所占的比例减少，光接收量减少。从这样的观点出发，本实施方式中的岛部的数量优选在上述范围内。
第一岛部优选例如如图2所示的第一岛部7、图3所示的第一岛部8那样具有第二鞘、和在第二鞘的内侧形成第二海部的第二芯。第一岛部通过具有第二鞘和第二芯，从而岛部也能够传播光。需要说明的是，在本实施方式中，在第一岛部具有第二鞘的情况下，并非必需形成第二芯。
本实施方式的塑料光纤优选例如如图3所示的第二岛部11那样在第二芯的内侧进一步具有第二岛部。通过在第二芯的内侧具有第二岛部，从而可以降低在第二岛部中传播的光的弯曲损耗。
本实施方式的第二岛部优选例如如图3所示的第二岛部11那样具有向着内侧方向依次交替形成有各1个以上的鞘和芯的结构。通过第二岛部具有这样的结构，可以更有效地降低弯曲损耗。
鞘和在鞘的内侧形成海部的芯可以直接接触，也可以在鞘和芯之间形成有其它中间层。中间层优选光学上透明，这种情况下，中间层实质上可视为芯的一部分。
为了尽可能降低弯曲损耗，本实施方式的光纤优选在第一鞘的外侧具有折射率低于第一鞘的层(低折射率层)。由于低折射率层能够反射从第一鞘漏出的光，因此可以期待上述效果。低折射率层的材料只要是折射率低于第一鞘的材料的材料，则没有特别限定。
需要说明的是，在本申请说明书中，“折射率”是指基于JIS K7142 2014计算出的值。
＜塑料光纤线缆＞
本实施方式的塑料光纤线缆包含本实施方式的塑料光纤和包覆该塑料光纤的树脂。在本实施方式的塑料光纤线缆中，本实施方式的塑料光纤被由树脂构成的包覆层包覆。
＜包覆层＞
在本实施方式中，包覆层是在上述塑料光纤的外周进行包覆而形成的层。图4示出本实施方式的塑料光纤线缆的一例的概略剖视图。在图4中，塑料光纤线缆17采取下述构成：在图2所示的塑料光纤4A的第一鞘2的外侧形成有包覆层16。作为包覆层使用的树脂没有特别限制，可使用例如：聚乙烯系树脂；交联聚乙烯系树脂；聚丙烯系树脂；聚酰胺6、聚酰胺6T、聚酰胺66、聚酰胺11、聚酰胺12等聚酰胺系树脂；氯乙烯系树脂；偏氟乙烯、PFA等氟树脂；聚酰亚胺树脂等。
＜外包覆层＞
本实施方式的塑料光纤线缆可以将包覆层作为最表面层来使用，但是，也可以在其外周施加由聚酰胺12、软聚酰胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、氟树脂等热塑性树脂形成的外包覆层(也称为“外护套”。)，制成进一步强化的塑料光纤线缆来使用。
本实施方式的塑料光纤线缆可以包覆有1根塑料光纤，也可以将2根以上捆扎并利用外包覆层等进行包覆。进而，还可以将多条包覆有1根塑料光纤的线缆捆扎并进一步进行包覆。另外，根据需要，包覆层可以是3层以上。
塑料光纤的弯曲性优异，因此优选在扭曲布线中使用。通过制成扭曲布线，从而能够铺设在所使用的设备内的间隙，布线设计的自由度增加。另外，当铺设在设备的间隙时，通过制成多结点布线，铺设变得容易，因此是优选的。
＜带有连接器的光纤线缆＞
本实施方式的带有连接器的塑料光纤线缆包含本实施方式的塑料光纤线缆和安装在该塑料光纤线缆的两端的连接器。本实施方式的塑料光纤线缆可以单独使用，但是，特别是在光传输用途中，通过在两端安装合适的连接器，从而设备间的连接变得容易。可使用的连接器没有特别限制，可使用公知的连接器。特别是，本实施方式的塑料光纤线缆能够通过激光熔接将连接器安装在包覆层上。这种情况下，本实施方式的塑料光纤线缆中，连接器以熔接状态安装于塑料光纤线缆。这样的方式中，连接器通过激光熔接牢固地安装于塑料光纤线缆，因此特别优选。
本实施方式的塑料光纤或本实施方式的塑料光纤线缆作为阶跃型塑料光纤是优异的，可以适宜用于光通信系统、塑料光纤传感器。因此，本发明包含：具有本实施方式的塑料光纤线缆的光通信系统、和具有本实施方式的塑料光纤的塑料光纤传感器。对于光通信系统而言，从可靠地传输通信数据的观点出发，优选从塑料光纤线缆的各芯通过的光是从同一光源发出的光。也可以使各芯传输不同的光、即传输不同的数据，但是，在多结点布线的情况下需要准确地进行各芯的位置对齐，结果多结点连接变得非常困难。
＜本实施方式的塑料光纤的制造方法＞
在制造本实施方式的塑料光纤和塑料光纤线缆时，例如可以通过公知的复合纺丝法得到。更具体而言，通过将构成本实施方式的塑料光纤的各构成要素(鞘、芯和岛部)的材料(例如树脂)同时导入到用于形成为规定结构的复合纺丝模具中而得到塑料光纤(塑料光纤线材)。利用十字头模具将该塑料光纤线材的外周用热熔融的包覆树脂进行包覆，从而可以得到塑料光纤线缆。
需要说明的是，上述的截面积比(聚合物的流量比)的调整方法可采用公知的方法，例如可以改变输送芯和鞘树脂的各送液泵的速度而调整芯树脂在芯与鞘树脂的合计流量中所占的流量比率(流量比)。
实施例
以下列举具体的实施例和比较例对本实施方式进行说明，但本实施方式不受后述实施例限定。首先，对评价项目进行说明。
＜弯曲损耗＞
对于各实施例和比较例，测定沿着半径5mm的圆柱弯曲成90度时的光量下降率。将测定值为0.5dB以下者设为合格。
＜连接损耗＞
对于各实施例和比较例，在光纤2m的两端安装F07连接器，用光功率计(GrayTechnos制Photom205A)测定光量。然后，在光纤的轴方向的中央进行2等分，在分割部安装F07连接器。将端面用粒度30μm、9μm、和1μm的抛光膜依次研磨而精加工至平坦。然后，用中继适配器连接，再次测定光量。在分割前后的光量差为1.5dB以下时，设为合格。
＜传输损耗＞
对于各实施例和比较例，使用入射NA0.15、波长650nm的光作为光源，通过22m-2m的截断法来测定。将传输损耗为300dB/km以下者设为合格。
(实施例1)
将作为构成第一芯和第二芯的材料的聚甲基丙烯酸甲酯(折射率1.491)、作为构成第一鞘和第二鞘的材料的偏氟乙烯、四氟乙烯和六氟丙烯(折射率1.37)的共聚物分别按照流量比为芯/鞘＝90/10的方式导入到1海19岛复合纺丝模具的芯树脂分配室和鞘树脂分配室中，通过复合纺丝制造直径1mm的1海19岛塑料光纤线材。将制造的塑料光纤线材用聚乙烯(旭化成制Suntech-LD M1920)包覆(包覆直径2.2mm)，制成塑料光纤线缆。用数字显微镜(KEYENCE制VHX-5000)观察截面，结果在19个第一岛部中均形成了第二鞘，在作为海部的第一芯、存在于岛部内部的第二芯中均确认到导光，为图5的概略剖视图所示的结构。图5所示的塑料光纤30具有形成第一海部的第一芯21、包围在第一芯21的周围的第一鞘22和形成在第一芯21的内侧的19个第一岛部27，第一岛部27由外周侧的第二鞘26和第二鞘26的内侧的形成第二海部的第二芯25构成。传输损耗为154dB/km，合格。弯曲损耗为0.3dB，合格。连接损耗为1.0dB，合格。需要说明的是，鞘的折射率低于芯的折射率。
(实施例2)
使用氟化甲基丙烯酸酯系聚合物作为第一鞘和第二鞘，除此以外与实施例1同样地制造直径1mm的1海19岛塑料光纤线缆。与实施例1同样地观察截面，结果在19个第一岛部均形成了第二鞘，在作为海部的第一芯、存在于第一岛部的内部的第二芯中均确认到导光，为图5的概略剖视图所示的结构。传输损耗为148dB/km，合格。弯曲损耗为0.3dB，合格。连接损耗为0.9dB，合格。需要说明的是，鞘的折射率低于芯的折射率。
(实施例3)
使用乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯的共聚物作为第一鞘和第二鞘，除此以外与实施例1同样地制造直径1mm的1海19岛塑料光纤线缆。观察截面，结果19个第一岛部均形成有第二鞘，在作为海部的第一芯、存在于岛部的内部的第二芯中均确认到导光，为图5的概略剖视图所示的结构。传输损耗为161dB/km，合格。弯曲损耗为0.3dB，合格。连接损耗为1.1dB，合格。需要说明的是，鞘的折射率低于芯的折射率。
(实施例4)
使用具有反应性官能团末端的乙烯-四氟乙烯系共聚物树脂作为第一鞘和第二鞘，除此以外与实施例1同样地制造直径1mm的1海19岛塑料光纤线缆。观察截面，结果19个第一岛部均形成有第二鞘，在作为海部的第一芯、存在于岛部的内部的第二芯中均确认到导光，为图5的概略剖视图所示的结构。传输损耗为159dB/km，合格。弯曲损耗为0.3dB，合格。连接损耗为0.9dB，合格。需要说明的是，鞘的折射率低于芯的折射率。
(实施例5)
将流量比设为芯/鞘＝85/15，除此以外，与实施例1同样地制造直径1mm的1海19岛塑料光纤线缆。观察截面，结果19个第一岛部均形成有第二鞘，在作为海部的第一芯、存在于岛部的内部的第二芯中均确认到导光，为图5的概略剖视图所示的结构。传输损耗为162dB/km，合格。弯曲损耗为0.4dB，合格。连接损耗为1.2dB，合格。需要说明的是，鞘的折射率低于芯的折射率。
(实施例6)
将流量比设为芯/鞘＝80/20，除此以外与实施例1同样地制造直径1mm的1海19岛塑料光纤线缆。观察截面，结果19个第一岛部均形成有第二鞘，在作为海部的第一芯、存在于岛部的内部的第二芯中均确认到导光，为图5的概略剖视图所示的结构。传输损耗为160dB/km，合格。弯曲损耗为0.4dB，合格。连接损耗为1.3dB，合格。需要说明的是，鞘的折射率低于芯的折射率。
(实施例7)
将流量比设为芯/鞘＝50/50，除此以外与实施例1同样地制造直径1mm的1海19岛塑料光纤线缆。观察截面，结果19个第一岛部均形成有第二鞘，在作为海部的第一芯、存在于岛部的内部的第二芯中均确认到导光，为图5的概略剖视图所示的结构。传输损耗为160dB/km，合格。弯曲损耗为0.4dB，合格。连接损耗为1.4dB，合格。需要说明的是，鞘的折射率低于芯的折射率。
(实施例8)
将使用的复合模具设为2种9层复合模具，使用按照使芯和鞘以同心圆状交替地形成各3层的方式构成的模具，除此以外与实施例1同样地对塑料光纤进行纺丝，制造具有图3所示的截面的塑料光纤。传输损耗为152dB/km，合格。弯曲损耗为0.4dB，合格。连接损耗为1.0dB，合格。需要说明的是，鞘的折射率低于芯的折射率。
(比较例1)
将作为芯树脂的聚甲基丙烯酸甲酯(折射率1.491)、作为鞘树脂的偏氟乙烯和四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物(折射率1.37)分别导入19岛复合纺丝模具的芯树脂分配室和鞘树脂分配室，通过复合纺丝制造直径1mm的19岛塑料光纤线材。将制造的光纤线材与实施例1同样地制成塑料光纤线缆。观察截面，结果确认19个岛部均导光，为图6的概略剖视图所示的结构。图6所示的光纤31由鞘29和形成在鞘29的内侧的19个芯28构成。传输损耗为161dB/km，合格。弯曲损耗为0.3dB，合格。连接损耗为1.8dB，不合格。需要说明的是，流量比为芯/鞘＝90/10。
(比较例2)
将作为芯树脂的聚甲基丙烯酸甲酯(折射率1.491)、作为鞘树脂的偏氟乙烯和四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物(折射率1.37)分别导入单芯复合纺丝模具的芯树脂分配室和鞘树脂分配室，通过复合纺丝制造直径1mm的单芯塑料光纤线材。将制造的塑料光纤线材与实施例1同样地制成塑料光纤线缆。观察截面，结果确认作为海部的第一芯导光，为图7的概略剖视图所示的结构。图7所示的塑料光纤34由鞘33和形成在鞘33的内侧的芯32构成。传输损耗为139dB/km，合格。弯曲损耗为0.7dB，不合格。连接损耗为0.6dB，合格。需要说明的是，流量比为芯/鞘＝90/10。
(比较例3)
使用聚碳酸酯作为芯树脂，除此以外与实施例1同样地制造塑料光纤线缆。在作为海部的第一芯、存在于第一岛部的内部的第二芯中均确认到导光，为图5的概略剖视图所示的结构。传输损耗为1100dB/km，不合格。弯曲损耗为0.3dB，合格。连接损耗为1.2dB，合格。
本申请基于2017年8月31日申请的日本专利申请(日本特愿2017-167847)，其内容作为参照而引入这里。
附图标记说明
1、21…第一芯
2、22…第一鞘
3、7、8、27、31、34…第一岛部
4、4A、4B、30…塑料光纤
5、10、25…第二芯
6、9、26…第二鞘
11…第二岛部
12…第三鞘
13…第三芯
14…第四鞘
15…第四芯
16…包覆层
17…塑料光纤线缆
28、32…芯
29、33…鞘

Claims (18)

1.一种塑料光纤，其具有第一鞘、第一芯和第一岛部，所述第一芯在所述第一鞘的内侧形成第一海部，所述第一岛部形成在所述第一芯的内侧且至少外周的折射率低于所述第一海部，
所述第一芯包含聚甲基丙烯酸甲酯系树脂。
2.根据权利要求1所述的塑料光纤，其中，具有多个所述第一岛部。
3.根据权利要求1或2所述的塑料光纤，其中，所述第一岛部具有第二鞘和第二芯，所述第二芯在所述第二鞘的内侧形成第二海部。
4.根据权利要求3所述的塑料光纤，其中，在所述第二芯的内侧还具有第二岛部。
5.根据权利要求4所述的塑料光纤，其中，所述第二岛部具有如下结构：向着内侧方向依次交替形成有各1个以上的鞘和芯。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的塑料光纤，其中，在具有多个芯的情况下，构成所述光纤的各芯由相同材料形成。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的塑料光纤，其特征在于，构成所述光纤的芯的截面积的合计在所述光纤的总截面积中占50％以上。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的塑料光纤，其中，在具有多个鞘的情况下，构成所述光纤的各鞘由相同材料形成。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的塑料光纤，其中，构成所述光纤的鞘中的至少一个为氟树脂。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的塑料光纤，其中，在所述第一鞘的外侧具有折射率低于所述第一鞘的层。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的塑料光纤，其在扭曲布线中使用。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的塑料光纤，其在多结点布线中使用。
13.一种塑料光纤线缆，其包含权利要求1～12中的任一项所述的塑料光纤和包覆该塑料光纤的树脂。
14.一种带有连接器的塑料光纤线缆，其包含权利要求13所述的塑料光纤线缆和安装在该塑料光纤线缆的两端的连接器。
15.根据权利要求14所述的带有连接器的塑料光纤线缆，其中，所述连接器以熔接状态安装在所述塑料光纤线缆上。
16.一种光通信系统，其包含权利要求1～12中的任一项所述的塑料光纤、权利要求13所述的塑料光纤线缆、或者权利要求14或15所述的带有连接器的塑料光纤线缆。
17.根据权利要求16所述的光通信系统，其中，塑料光纤线缆具有多个芯，通过这些芯的光的光源相同。
18.一种塑料光纤传感器，其包含权利要求1～12中的任一项所述的塑料光纤。
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