CN1269019A - 折光指数分布型光导纤维 - Google Patents

折光指数分布型光导纤维 Download PDF

Info

Publication number
CN1269019A
CN1269019A CN98808721A CN98808721A CN1269019A CN 1269019 A CN1269019 A CN 1269019A CN 98808721 A CN98808721 A CN 98808721A CN 98808721 A CN98808721 A CN 98808721A CN 1269019 A CN1269019 A CN 1269019A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light transmitting
monomer
polymkeric substance
fiber
transmitting fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN98808721A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1119676C (zh
Inventor
山下友义
宫内阳子
川原田泰
中村一己
大石则司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Rayon Co Ltd filed Critical Mitsubishi Rayon Co Ltd
Publication of CN1269019A publication Critical patent/CN1269019A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1119676C publication Critical patent/CN1119676C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/028—Optical fibres with cladding with or without a coating with core or cladding having graded refractive index
    • 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
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/028—Optical fibres with cladding with or without a coating with core or cladding having graded refractive index
    • G02B6/0288—Multimode fibre, e.g. graded index core for compensating modal dispersion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00663—Production of light guides
    • B29D11/00682—Production of light guides with a refractive index gradient
    • 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
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • 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
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03616—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
    • G02B6/03622—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 2 layers only
    • G02B6/03633—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 2 layers only arranged - -

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Multicomponent Fibers (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

有多层结构的折光指数分布型光导纤维,其中多个玻璃化转变温度(Tg)为80℃或更高的共聚物(P1－Pm)的非共混层(LNB1－LNBm)同心地层合,所述共聚物(P1－Pm)选自一或多种包括两或多种乙烯基单体(M1、M2、…和Mn)的均聚物(HP1、HP2、…和HPn)(其中这些均聚物的折光指数依次下降)和包括M1、M2、…和Mn单元的共聚物(CP),其折光指数在所述多层结构的中心部分最大并向外逐渐减小。这种光导纤维有低传输损耗、大数值孔径和极好的耐湿热性。

Description

折光指数分布型光导纤维
技术领域
本发明涉及可用作光导通讯媒介的渐变(graded)折光指数型塑料光导纤维。
背景技术
折光指数从光导纤维的中心向外围逐渐降低的渐变折光指数型塑料光导纤维(以下称为“GI型塑料光导纤维”)具有比分级折光指数型光导纤维更宽的频带宽度，因而预计适用作光导通讯媒介。
在GI型塑料光导纤维的情况下，为改善其弯曲损耗及其与光源的联接损耗，需要形成大数值孔径(NA)和传输损耗尽可能小的GI型塑料光导纤维。为增加NA，必须这样设计GI型塑料光导纤维使光导纤维中心和外围之间的最大折光指数差(Δnd)足够大。
已知许多制备这种GI型塑料光导纤维的方法。包括例如(1)一种方法包括提供有不同竞聚率的两种单体，产生有不同折光指数的均聚物，将这些单体放在由这些单体的聚合物制成的圆筒形容器中使所述聚合物被溶解和溶胀，使所述单体聚合，然后拉伸所得产品(JP-A-61-130904)；(2)一种方法包括用折光指数不同的两种聚合物以各种混合比制备多种聚合物共混物，将这些聚合物共混物纺制成多层纤维，然后对该纤维进行热处理实现相邻层间相互扩散(JP-A-1-265208)；和(3)一种方法包括缠绕由多种共聚比不同的二元共聚物形成的薄膜，在加热条件下拉伸所得分层薄片(JP-B-55-15684)。
此外，为使因暴露于热历程所致传输损耗最小，已知(4)一种分级折光指数型光导纤维，其中在芯层和涂层之间设有匹配层显示出阶梯式变化的折光指数(JP-A-5-232337)。此外，还已知一些分级折光指数型光导纤维，其中层压折光指数不同的树脂产生阶梯式折光指数分布(JP-A-9-133818和JP-A-9-133819)。
通过上述方法(1)和(2)制备的GI型塑料光导纤维有以下缺点：由于所有层均由聚合物共混物形成，由于微观相分离在这些塑料光导纤维中趋于产生非均匀结构，所以这些塑料光导纤维表现出很大的光散射损失。另一方面，通过方法(3)制备和由苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物等组成的GI型塑料光导纤维有很大的光散射损失，因为构成所述多层纤维的相邻层的共聚物间折光指数差太大(例如0.02)。
在方法(3)中，还建议通过缠绕由氯乙烯[Tg(该聚合物的玻璃化转变温度)＝77℃]和乙酸乙烯酯(Tg＝27℃)的二元共聚物形成的薄膜、或由乙烯(Tg＝-23℃)和乙酸乙烯酯或甲基丙烯酸乙酯(Tg＝65℃)或氯乙烯的二元共聚物形成的薄膜制备塑料光导纤维。然而，如果要形成大NA的这种塑料光导纤维，一些层应有低玻璃化转变温度。因此，在成型期间可能产生纤维直径和层结构不规则，或者由于弯曲、加捻和纺丝后的处理期间所施加的其它变形所致应变或应力，可能产生不规则的层结构，导致该塑料光导纤维的传输损耗增加。此外，这种塑料光导纤维的耐湿热性明显下降，耐湿热性是实际需要的性能特征，导致传输损耗增加。
另外，关于(4)中的分级折光指数型光导纤维，JP-A-5-232337中所公开的用甲基丙烯酸苄酯(Tg＝54℃)和甲基丙烯酸甲酯(Tg＝112℃)的共聚物制备的塑料光导纤维是这样的：在该塑料光导纤维的中心周围单体的比例为10∶1，共聚物层的Tg为60℃或更低。由于上述原因，此塑料光导纤维的传输损耗高达680dB/km，此外，从耐湿热性看这种塑料光导纤维的实用性能差。此外，JP-A-9-133818和JP-A-9-133819中所公开的光导纤维也有同样的问题，因为JP-A-9-133818中在中心周围使用甲基丙烯酸苄酯的均聚物，JP-A-9-133819中在外围使用甲基丙烯酸2，2，2-三氟乙酯的均聚物(Tg＝75℃)。
发明概述
本发明的目的是提供一种传输损耗小、数值孔径较大、且耐湿热性极好的宽带宽塑料光导纤维。
上述目的是通过有多层结构的渐变折光指数型光导纤维实现的，所述光导纤维包括多个同心排列的由(共)聚合物形成的非共混层，所述(共)聚合物有80℃或更高的玻璃化转变温度(Tg)，选自两或多种分别由乙烯基单体M1、M2、…和Mn的单元构成的均聚物HP1、HP2、…和HPn(其中n为2或更大的整数)(条件是所述均聚物的折光指数依次降低)，和一或多种由乙烯基单体M1、M2、…和Mn的单元构成的二元共聚物CPs，其中所述折光指数在所述多层结构的中心处最大并向其外围逐渐降低。
附图简述
图1(a)至(c)说明本发明的塑料光导纤维，所述塑料光导纤维有五层结构，包括三个非共混层LNBs和两个共混层LBs。图1(a)为所述塑料光导纤维的横截面图，图1(b)为其纵向剖面图，和图1(c)为径向折光指数分布图。
最佳实施方式
作为本发明的优选实施方案，给出以下两种典型实施方案。
一种有多层结构的光导纤维包括多个同心排列的由(共)聚合物形成的非共混层，所述(共)聚合物选自分别由乙烯基单体M1和M2的单元构成的两种均聚物HP1和HP2、和由乙烯基单体M1和M2的单元构成的二元共聚物CP1/2(二元共聚物CP1/2包括有不同共聚比和不同折光指数的多种二元共聚物)，每对相邻的非共混层之间有一层由构成所述相邻两非共混层的所述(共)聚合物形成的共混层。
一种有多层结构的光导纤维包括多个同心排列的由(共)聚合物形成的非共混层，所述(共)聚合物选自分别由乙烯基单体M1、M2和M3的单元构成的三种均聚物HP1、HP2和HP3、和由乙烯基单体M1和M2的单元构成的二元共聚物CP1/2、和由乙烯基单体M2和M3的单元构成的二元共聚物CP2/3(二元共聚物CP1/2和CP2/3均包括有不同共聚比和不同折光指数的多种二元共聚物)，每对相邻的非共混层之间有一层由构成所述相邻两非共混层的所述(共)聚合物形成的共混层。
在本发明中，HP代表均聚物，CP代表二元共聚物，BP代表两种(共)聚合物的共混物，LNB代表由单一种(共)聚合物形成的非共混层，和LB代表由两种(共)聚合物的共混物形成的共混层。
首先，为便于理解本发明，描述其中单体数(n)为3(即有三类单体单元)的实施方案。当单体数(n)为3时，可分别由单体M1、M2和M3的单元制备三种均聚物HP1、HP2和HP3。此外，可由M1和M2单元或由M2和M3单元制备两组二元共聚物CPs。选择这些(共)聚合物使每种CP(或HP)与另一种CP(或HP)有良好的相容性是优选的。
在此实施方案中，以由M1单元构成的均聚物HP1、由不同摩尔比的M1和M2单元构成的共聚物CPs、或由不同混合比的均聚物HP1和HP2构成的聚合物共混物BPs形式制备有较高折光指数的聚合物。另一方面，以由M3单元构成的均聚物HP3、由不同摩尔比的M3和M2单元构成的共聚物CPs、或由不同混合比的均聚物HP3和HP2构成的聚合物共混物BPs形式制备有较低折光指数的聚合物。
本发明塑料光导纤维的多层结构由有要求厚度的非共混层LNBs和有要求厚度的共混层LBs形成(如图1(a)至(c)所示)、或仅由非共混层LNBs形成。在此结构中，每一非共混层LNB均是由单一种(共)聚合物形成的层，每一共混层LB均是由构成排列在其两侧的非共混层的两种(共)聚合物的共混物BP形成的层。
如果非共混层LNBs的数量增加，则可采用基本上没有共混层LB的结构。然而，当非共混层LNBs的数量小时，必须形成一或多层共混层LBs，此外，必须增加共混层LBs的厚度TB从而可避免折光指数突变。
图1(a)至(c)说明有五层结构的塑料光导纤维，包括三层非共混层LNBs和两层共混层LBs。图1(a)为所述塑料光导纤维的横截面图，图1(b)为其纵向剖面图，和图1(c)为径向折光指数分布曲线图。如图1(c)所示，在非共混层LNBs中折光指数保持恒定，而在共混层LBs中逐渐改变。随着层的总数增加，整个塑料光导纤维中折光指数分布变得更平滑。
为增加光传导带宽优选更平滑的折光指数分布。然而，如果塑料光导纤维中共混层LBs的比例太高，其光传输损耗将增加。因此，考虑光传导带宽尺寸与光传输损耗大小之间的平衡选择折光指数分布图形。
此外，可在图1(a)至(c)的GI型塑料光导纤维外周上形成皮层或护套层。此皮层或护套层可有包括两或多层的多层结构。为形成护套层，可使用任何公知材料如聚乙烯、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、交联聚乙烯、聚烯烃弹性体、聚氨酯、尼龙树脂和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
考虑到本发明的多层塑料光导纤维主要用作光传导通道的芯部分，在其外周上还可形成皮层。在此情况下，所述皮层可有包括两或多层的多层结构。任何公知的树脂均可用于所述皮层，可根据要赋予塑料光导纤维的特性等适当地确定所用树脂的类型。为降低塑料光导纤维的弯曲损耗，优选所述皮层最内层和所述光导纤维最外层之间的折光指数差不低于0.001。从折光指数出发，优选使用例如四氟乙烯-偏二氟乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物或包括α-氟代丙烯酸酯单元的聚合物作为皮层材料。
此外，为改善往复挠曲特性，优选使用四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物等。为改善耐热性，优选使用有不透氧性能的聚合物如乙烯-乙烯醇共聚物。为赋予耐湿性，优选使用乙烯-三氟氯乙烯共聚物等。
在本发明的特殊实施方案中，用于皮层的材料可用于形成护套层。此外，两或多种塑料光导纤维可共同地涂以护套层。
其次，解释BPs构成的共混层LBs。一般地，与HPs和CPs相比BPs趋于导致折光指数波动和包含相分离的结构(以下称为“非均匀结构”)。因此，当塑料光导纤维中Lbs比例增高时，整体塑料光导纤维的光散射损失增加。
此外，BPs结构的热稳定性一般低于HPs和CPs。因此，当塑料光导纤维长时间在较高温度区域使用时，塑料光导纤维中存在高比例的LBs促进非均匀结构的产生，从而导致光散射损失增加。
因此，由于整体塑料光导纤维的光散射损失随着塑料光导纤维中LBs比例增高而增加，所以优选塑料光导纤维中LBs比例更低，每种LB的厚度(TB)也更小。虽然TB可按LB的径向位置改变，一般也可取决于要求的带宽性能和层数，一般优选TB在约0.3至100μm的范围内，更优选约1至10μm。
还优选形成每层LB的HP和CP、或CP和CP有良好的相容性，其间的折光指数差足够小。
构成本发明GI型塑料光导纤维的非共混层的所述(共)聚合物有80℃或更高的玻璃化转变温度(Tg)。如果Tg过低，则整体塑料光导纤维的耐湿热性将下降，从而在有较高温度及湿度的使用环境中其传输损耗将增加。具体地，由于低Tg聚合物易流动，例如因LBs中的相分离将形成新的非均匀结构，导致散射损失增加。此外，由于低Tg聚合物的特征在于聚合物中低分子量物质(例如水分子)的流动性显著增加，在湿热环境中湿气将易渗透入塑料光导纤维中。这将导致因存在水所致分子振动吸收损耗增加，由于水和残余单体或残余聚合助剂间相互作用和纤维的变形而形成新的非均匀结构，将导致散射损失增加。
因此，考虑到假定的常用条件下要求约70℃的可抵抗温度限，构成所述GI型塑料光导纤维所有LNBs的共(聚合物)的Tg必须为80℃或更高，优选90℃或更高，更优选95℃或更高，最优选100℃或更高。
使用产生有大Tg差的均聚物的单体时，其二元共聚物的Tg主要取决于它们的共聚比。关于形成LNBs的各二元共聚物的两类构成单体单元类型，优选由各类单体单元构成的均聚物均有80℃或更高的Tg。然而，即使一种均聚物的Tg低于80℃，如果上述单体单元在二元共聚物中的含量低且另一种单体单元构成的均聚物有足够高的Tg，则由两类单体单元构成的二元共聚物也可有80℃或更高的Tg。
用产生高Tg均聚物的单体M1和产生低Tg均聚物的单体M2制备本发明塑料光导纤维时，优选所述均聚物HP1和HP2间折光指数差足够大。例如，当HP1的Tg为约100℃而HP2的Tg为约50℃时，由这两种单体的单元构成的二元共聚物CP1/2中M2单元的含量必须降低以使其Tg调至80℃或更高。因此，如果HP1和HP2间折光指数差小，则难以增加整个塑料光导纤维的NA。
下面相对于上述二元共聚物具体地描述HP1和HP2间折光指数差与其间玻璃化转变温度差的关系。
论述用能产生有玻璃化转变温度Tg1和折光指数n1的HP1的乙烯基单体M1、和能产生有玻璃化转变温度Tg2和折光指数n2的HP2的乙烯基单体M2(条件是Tg1＜Tg2和n1＜n2)制备的GI型塑料光导纤维。则由下式(2)近似共聚物CP1/2的玻璃化转变温度Tg1/2，由下式(3)近似共聚物CP1/2的折光指数n1/2。此外，由HP1和CP1/2形成的塑料光导纤维的NA用下式(4)表示。
Tg1/2＝Tg1+ΔTg·V2       (2)
n1/2＝n1+Δn·V2          (3)
(NA)2＝n1/2 2-n1 2        (4)
其中ΔTg＝Tg2-Tg1，Δn＝n2-n1，V2为M2的体积分数(V1+V2＝1)。
在式(1)中，由Tg1/2≥80℃所定义的限制施加于共聚物的玻璃化转变温度时，Δn、ΔTg和NA间的关系由下式(5)表示。
ΔTg≥(80-Tg1)·Δn÷{-n1+(n1 2+(NA)2)0.5}    (5)
用甲基丙烯酸甲酯(n1＝1.492和Tg1＝112℃)作为M1和n2＝1.442(即Δn＝0.05)的物料作为M2设计NA为0.3的塑料光导纤维时，由式(4)可见ΔTg＝-53℃。因此，必须使用满足条件Tg2≥112-53＝59℃的物料(M2)。
用三种单体M1、M2和M3制备GI型塑料光导纤维的情况下，同样的论述也适用于CP1/2和CP2/3。
使用三或多种单体时，更易获得构成最内层的(共)聚合物和构成最外层的(共)聚合物间大的折光指数差，此差确定了塑料光导纤维的NA。因此，优选使用更多种单体用于形成构成塑料光导纤维的共聚物。然而，单体的数目越大，生产期间需要更多的劳动。尽管所用单体的数目可根据要制备的光导纤维所要求的特性、生产成本等适合地确定，但通常实际使用两或三种单体。
接着解释构成非共混层LNBs的聚合物(即HPs和CPs)。优选构成塑料光导纤维中LNBs的(共)聚合物有小的光散射损失。为获得光散射损失小的(共)聚合物，实质上希望这样选择聚合物(或单体)使HP1和HP2间及HP3和HP2间折光指数差尽可能小。原因是如果HP1和HP2间(或HP3和HP2间)折光指数差大，则HP1和HP2的聚合物共混物BP或由M1和M2单元构成的共聚物CP的折光指数波动较大，从而导致塑料光导纤维的光散射损失增加。
然而，甚至在聚合物因HP1和HP2间或HP3和HP2间折光指数差大在聚合后表现出很大的散射损失的情况下，当它们在形成塑料光导纤维期间最终在熔融状态保持预定时间时，它们的非均匀结构也可能在短时间内(在熔纺时间内)消失产生散射损失小的聚合物。
上述非均匀结构消失所需时间和改善后的散射损失水平主要取决于物料如HP1/HP2或HP2/HP3间的相容性和紧邻聚合之前形成的共聚物非均匀结构的状态。
用两种单体M1和M2形成塑料光导纤维时，HP1和HP2间折光指数差优选不小于0.05，更优选不小于0.06。类似地，用三种单体M1、M2和M3形成塑料光导纤维时，HP1和HP2间及HP2和HP3间折光指数差优选不小于0.05，更优选不小于0.06。
用两种单体M1和M2形成的光导纤维中，满足这些要求的共聚物包括用M1和M2的混合物得到的共聚物，其中M2为甲基丙烯酸甲酯(nd＝1.492，Tg＝112℃)，M1为甲基丙烯酸苄酯(nd＝1.569，Tg＝54℃)、甲基丙烯酸苯氧基乙酯(nd＝1.560，Tg＝30℃)、苯甲酸乙烯酯(nd＝1.579，Tg＝75℃)、甲基丙烯酸苯酯(nd＝1.572，Tg＝120℃)、甲基丙烯酸1-苯乙酯、甲基丙烯酸2-苯乙酯(nd＝1.559，Tg＝30℃)、苯乙烯(nd＝1.59，Tg＝100℃)或α-甲基苯乙烯(Tg＝102℃)。
此外，用氟化单体作为共聚组分时，因分子振动它们表现出很小的吸光性，因而可明显降低塑料光导纤维的传输损耗。这种共聚物包括用M1和M2的混合物得到的共聚物，其中M1为甲基丙烯酸甲酯，M2为(甲基)丙烯酸氟代烷基酯或α-氟代丙烯酸氟代烷基酯。这些共聚物的散射损失小因而是优选的。
(甲基)丙烯酸氟代烷基酯的例子包括甲基丙烯酸2，2，2-三氟乙酯(Tg＝75℃，nd＝1.415)、甲基丙烯酸2，2，3，3-四氟丙酯(Tg＝64℃，nd＝1.422)、甲基丙烯酸2，2，3，3，3-五氟丙酯(Tg＝67℃，nd＝1.392)、甲基丙烯酸2，2，2-三氟-1-三氟甲基乙酯(Tg＝78℃，nd＝1.381)、甲基丙烯酸2，2，3，4，4，4-六氟丁酯(Tg＝49℃，nd＝1.402)、甲基丙烯酸2，2，3，3，4，4，5，5-八氟戊酯(Tg＝32℃，nd＝1.393)、甲基丙烯酸1H、1H、7H-十二氟庚酯(Tg＝13℃)、甲基丙烯酸1H、1H、9H-十六氟壬酯(Tg＝-15℃)、甲基丙烯酸2-(全氟丁基)乙酯、甲基丙烯酸2-(全氟己基)乙酯、和甲基丙烯酸2-(全氟辛基)乙酯(nd＝1.37)。
α-氟代丙烯酸氟代烷基酯的例子包括α-氟代丙烯酸2，2，2-三氟乙酯(Tg＝123℃，nd＝1.385)、α-氟代丙烯酸2，2，3，3-四氟丙酯(Tg＝95℃，nd＝1.398)和α-氟代丙烯酸2，2，3，3，3-五氟丙酯(Tg＝110℃，nd＝1.366)。
此外，这种共聚物包括用M1和M2的混合物得到的共聚物，其中M1为α-氟代丙烯酸氟代烷基酯、α-氟代丙烯酸酯(Tg＝140℃，nd＝1.460)、甲基丙烯酸五氟苯酯(Tg＝125℃，nd＝1.487)、α-氟代丙烯酸五氟苯酯(Tg＝160℃，nd＝1.465)或甲基丙烯酸五氟苯甲酯(Tg＝110℃，nd＝1.480)，M2为甲基丙烯酸氟代烷基酯。这些共聚物也有很小的散射损失因而是优选的。
另外，这种共聚物包括用M1和M2的混合物得到的共聚物，其中M1为甲基丙烯酸苄酯，M2为α-氟代丙烯酸酯、甲基丙烯酸五氟苯酯、α-氟代丙烯酸五氟苯酯或甲基丙烯酸五氟苯甲酯。这些共聚物也有很小的散射损失因而是优选的。
用三种单体M1、M2和M3形成光导纤维中，满足上述要求的共聚物包括用M1、M2和M3的混合物得到的共聚物，其中M1为甲基丙烯酸苯氧基乙酯、苯甲酸乙烯酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸1-苯乙酯、甲基丙烯酸2-苯乙酯、苯乙烯或α-甲基苯乙烯，M2为甲基丙烯酸甲酯，M3为(甲基)丙烯酸氟代烷基酯、α-氟代丙烯酸氟代烷基酯、α-氟代丙烯酸酯、α-氟代丙烯酸五氟苯酯、甲基丙烯酸五氟苯酯或甲基丙烯酸五氟苯甲酯。这些共聚物也有很小的散射损失因而是优选的。
此外，这种共聚物包括用M1、M2和M3的混合物得到的共聚物，其中M1为甲基丙烯酸苄酯，M2为甲基丙烯酸甲酯，M3为(甲基)丙烯酸氟代烷基酯、α-氟代丙烯酸氟代烷基酯、α-氟代丙烯酸酯、α-氟代丙烯酸五氟苯酯、甲基丙烯酸五氟苯酯或甲基丙烯酸五氟苯甲酯。这些共聚物也有很小的散射损失因而是优选的。
根据本发明的优选实施方案，用三种单体M1、M2和M3形成光导纤维从而有多层结构，其中M2为甲基丙烯酸甲酯，由一或多种CP1/2、HP2、和一或多种CP2/3形成的LNBs依次同心排列。即，此光导纤维包括PMMA层和设置在其内外的含MMA单元的共聚物层。
包含起高Tg-组分作用的MMA单元时，构成各层的(共)聚合物可易于设计成有高Tg，即使所述共聚物中所含其它单体单元有低Tg。优选MMA单元的含量不低于50％(重)，因为所得(共)聚合物的Tg进一步升高且机械强度和耐湿热性进一步改善。更优选MMA单元的含量不低于60％(重)。
此外，在包含共混层LBs的多层塑料光导纤维中，当相邻的非共混层LNBs间折光指数差变得更小时，消除了在共混层LBs和非共混层LNBs间界面处折光指数的突变，从而减少界面处的光散射损失。因此，优选非共混层LNBs之间的折光指数差尽可能小。具体地，所述折光指数差优选不大于0.016，更优选不大于0.008。
还优选构成塑料光导纤维中共混层LBs的BPs有很小的光散射损失。可通过提高被共混(共)聚合物的相容性得到光散射损失小的共混物。
为此一种优选手段是选择构成相邻非共混层LNBs的CPs使它们由相同类型的单体单元组成但共聚比不同。此外，更优选使这些CP(或HP)和CP间共聚比差最小。在由其间共聚比差大的(共)聚合物组成的共混物BP中，一种CP(或HP)的性能与另一种CP的性能明显不同。因此，降低它们的相容性，趋于在BP中产生非均匀结构，导致塑料光导纤维的光传输损耗增加。实际上，考虑整个塑料光导纤维中共混层LBS的比例，在实际应用中不产生问题的情况下确定共聚比差的值。
下表1示出从不同组成的各种HPs和CPs中选择两种并以50/50(wt％)的比例共混制备的BPs在650nm波长下的各向同性光传输损耗。上述HPs和CPs由甲基丙烯酸2，2，2-三氟乙酯(3FM)或甲基丙烯酸2，2，3，3-四氟丙酯(4FM)组成的M1和由甲基丙烯酸2，2，3，3，3-五氟丙酯(5FM)组成的M2形成。
此表中，由M1和M2形成的(共)聚合物当M2含量为0％(摩尔)时是M1的均聚物HP1，当M1含量为0％(摩尔)时是M2的均聚物HP2。有不同共聚比的两种共聚物1和2间共聚比差由M1或M2的摩尔含量(％)差表示。
表1显示当一种CP(或HP)的共聚比更接近与之共混的另一种CP的共聚比时，所得BP有较小的各向同性光传输损耗。就M1或M2而言，共聚比差优选不大于20％(摩尔)，更优选不大于15％(摩尔)，最优选不大于10％(摩尔)。然而，如果共聚比差极小，为保持所要求的光导纤维的NA可能必须增加(共)聚合物层的数量。
                                        表1
  单体M1/M2 共聚物1的单体比(mol％) 共聚物2的单体比(mol％) 共聚物1和2间M1含量差(mol％) 共聚物1和2的混合物的各向同性光散射损失(dB/km)
 3FM/5FM   40/60     30/70     10     60-80
 3FM/5FM   45/55     30/70     15     70-100
 3FM/5FM   50/50     30/70     20     80-140
 3FM/5FM   50/50     0/100     50   ＞10000(混浊)
 3FM/5FM   50/50     100/0     50   ＞10000(混浊)
 4FM/5FM   40/60     30/70     10     60-80
 4FM/5FM   45/55     30/70     15     80-110
 4FM/5FM   50/50     30/70     20     90-150
 4FM/5FM   50/50     0/100     50   ＞10000(混浊)
 4FM/5FM   50/50     100/0     50   ＞10000(混浊)
虽然前面已描述了其中单体数(n)为3的本发明实施方案，但此描述也适用于其中n为2或n为4或更大的本发明实施方案。
另一方面，数值孔径(NA)由下式(1)定义。
NA＝(n0 2-nr 2)0.5    (1)
其中n0代表光导纤维横截面中心处的折光指数，nr代表离开所述中心的半径r处的折光指数。
即，整个塑料光导纤维的NA定为用塑料光导纤维最外层的折光指数代替nr所得值。通过降低此NA，减少通过所述塑料光导纤维传播的较高波型的光(即到达时间较晚的光)以改善其带宽性能。然而，如果降低塑料光导纤维的NA，则纤维的弯曲趋于导致传播的光从纤维中漏泄而增加传输损耗(弯曲损耗)。从实际出发这种弯曲损耗特性形成相当重要的问题。
因此，下面描述在保持高带宽性能的情况下降低弯曲损耗的技术。
论述在本发明多层塑料光导纤维外面设置双皮层(由第一和第二皮层组成)形成的塑料光导纤维结构。则基于所述芯和第一皮层的NA由中心的折光指数n0和第一皮层的折光指数按式(1)确定。假设此NA值为0.3，在第一皮层处的NA为0.3。在其外面还设有第二皮层时，NA同样可由中心的折光指数和第二皮层的折光指数按式(1)确定。假设此NA值为0.5，以如上相同方式可见在第二皮层处的NA为0.5。
本发明中要用传输损耗不小于500dB/km和厚度为5至50μm的物料形成的层作为所述第一皮层，用厚度为5至50μm但其物料的传输损耗没有限制的层作为所述第二皮层。
下面描述有上述结构的塑料光导纤维的突出特征。
显然，整个塑料光导纤维的NA为0.5。然而，实际上在第一皮层中的损失如此大以致通过此层传播的较高波型的光出现很大程度的衰减。因此可得到高带宽性能基本上相当于NA为0.3的塑料光导纤维。就此而论，在第一皮层中较高波型的衰减所致传输损耗增加基本上不影响整个塑料光导纤维的传输损耗。原因是所述第一皮层非常薄，因而其作为传导通道的功效很低。然而如果这些层过薄，将不足以使较高波型衰减，有效NA将变得大于0.3，导致带宽性能下降。
另一方面，有上述结构的纤维局部弯曲时，可观量的传播光通过弯曲区域中的薄第一皮层，到达第二皮层。然而，由于第二皮层的NA为0.5，上述已通过第一皮层的一些传播光全部被反射回到塑料光导纤维的中心，而出现波型重新耦合。这减少传播光的泄漏，明显改善弯曲损耗。然而，如果第一和第二皮层过厚，由这些层所致损失增加将不希望地影响塑料光导纤维本身的损耗或者使改善弯曲损耗特性的作用减少。
在第一皮层处的NA适合在0.2至0.35的范围内，优选0.25至0.3。此层的厚度适合在5至50μm的范围内，优选10至20μm。在第二皮层处的NA适合在0.4至0.6的范围内，优选0.45至0.55。此层的厚度适合在5至50μm的范围内，优选10至20μm。
虽然已与本发明多层共聚物芯分开地定义和描述了上述第一和第二皮层，但也可形成所述芯包括其作用方式与所述第一和第二皮层相同的层。
此外，本发明光导纤维可适当用于构造适用于通讯应用的宽带宽光导纤维，其中在波长650nm下的传输损耗不大于250dB/km，在距离50m处测量的带宽不小于400MHz，在65℃和95％RH的湿热环境下保持1000小时其传输损耗增量不大于50dB/km。
虽然前面已描述了单芯塑料光导纤维，但有多芯结构的塑料光导纤维也在本发明内。即，它们是有海-岛结构的多芯光导纤维，其中多个如上所述多层光导纤维分布在起载体作用的聚合物中。
由于塑料光导纤维中存在的任何剩余单体和剩余链转移剂将破坏其耐湿热性，优选尽可能使其残余量最小。优选使剩余单体量降至0.5％(重)或更低，更优选0.2％(重)或更低。另一方面，优选使剩余链转移剂(例如正丁硫醇或正辛硫醇)的量降至150ppm或更低，更优选100ppm或更低，最优选10ppm或更低。
此外，本发明塑料光导纤维可适用于构造包括多个光导纤维分布在起载体作用的聚合物中的多芯光导纤维、以及包括光导纤维(或多芯光导纤维)外面有护套层的光导纤维的光纤缆，光导纤维缆均包括由护套层束缚的多根光导纤维(或多芯光导纤维)。此外，它们可用作插入式光导纤维缆，各包括其一端或另一端连有插头的光导纤维缆。
虽然对本发明塑料光导纤维的制备方法没有特殊限制，但可以例如按以下方法制备。
首先，由用于形成构成每层的共聚物的单体混合物、聚合引发剂等，使之发生聚合反应制备反应混合物。虽然对于所用聚合技术没有特殊限制，但优选本体聚合等。此外，优选用链转移剂控制分子量。为此，可使用任何公知的聚合引发剂和链转移剂。
如需要将如此制备的纺丝原料通过过滤提纯后，将其加入有同心圆筒形结构的复合喷丝头使折光指数向外围下降，从而以熔融态纺丝。要在纤维上形成皮层时，优选在此阶段将皮层的原料加入喷丝头。纺丝温度优选在约180至280℃的范围内，纺丝原料的熔体粘度优选在约1000至100 000泊的范围内。塑料光导纤维中的层数可通过改变复合喷丝头中的层数任意地控制。
可按需要拉伸如此挤出的纤维得到本发明的塑料光导纤维。例如使构成相邻层的熔纺原料在喷丝头内相互接触形成共混层。共混层的厚度(TB)随着熔纺原料的接触时间变长而增加，随着接触时间变短而降低。除此外使纤维退火也形成共混层。此外，如此得到的塑料光导纤维可适当地用护套层涂敷。护套层可按任何公知方法形成。
通过以下实施例进一步说明本发明。
实施例1
用两种单体组分制备(共)聚合物，这两种单体组分包括产生折光指数(nd)为1.569和Tg为54℃的均聚物的甲基丙烯酸苄酯(BzMA)和产生nd为1.492和Tg为112℃的均聚物的甲基丙烯酸甲酯(MMA)。使以下五种单体和单体混合物(混合比以mol％表示)发生聚合反应。聚合期间，用正丁硫醇(3000ppm/单体)作为链转移剂。
1)BzMA/MMA＝24/76[Tg(共聚物的)＝91℃；MMA含量＝64％重]
2)BzMA/MMA＝17/83(Tg＝96℃)
3)BzMA/MMA＝11/89(Tg＝97℃)
4)BzMA/MMA＝5/95(Tg＝102℃)
5)MMA(Tg＝112℃)
由这些单体混合物制备的(共)聚合物的重均分子量通过GPC测量为约80 000至90 000。
随后，将这五种纺丝原料加入配有脱气装置的挤出机，然后至240℃下有五层同心圆筒形结构的复合喷丝头。紧邻所述喷丝头之前纺丝原料中残留的单体和链转移剂几乎完全去除。紧邻喷丝头之前各种(共)聚合物中存在的残余单体量不大于0.2％(重)，其中存在的残余链转移剂量不大于1ppm。
然后，将五种纺丝原料加入挤出机，在240℃下熔融，通过有五层同心圆筒形结构的复合喷丝头挤出。此喷丝头这样设计以在纤维以熔融态从其中挤出的注嘴梢部前300mm位置处形成直径为3mm的五层同心圆筒形结构。注嘴梢部温度(即纺丝温度)为230℃。聚合物在喷丝头中的停留时间为约5分钟。将挤出的纤维拉伸以使最终直径为1mm，并用卷绕机卷取。
以上述方式制备的塑料光导纤维以50m长度使用测量其-3 dB带宽。测得为870MHz。用光学取样示波器(由Hamamatsu Photonics Co.，Ltd.制造)和半导体激光器TOLD 9410(由Toshiba Corp.制造)以650nm发射波长作为光源进行此带宽测量。此外，在650nm波长和0.4激发NA下按52m/2m逆转法测量其传输损耗。如此测得其传输损耗为170dB/km。此塑料光导纤维中各共混层的厚度为约1至2μm。
在温度为65℃和相对湿度(RH)为95％的试验条件下进行湿热试验，1000小时后传输损耗增量只有20dB/km。
实施例2
用三种单体组分制备(共)聚合物，这三种单体组分包括产生折光指数(nd)为1.569和Tg为54℃的均聚物的甲基丙烯酸苄酯(BzMA)、产生nd为1.492和Tg为112℃的均聚物的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、和产生nd为1.422和Tg为64℃的均聚物的甲基丙烯酸2，2，3，3-四氟丙酯(4FM)。使以下四种单体和单体混合物发生聚合反应。
1)BzMA/MMA＝17/83(Tg＝97℃；MMA含量＝74％重)
2)BzMA/MMA＝8/92(Tg＝105℃)
3)MMA(Tg＝112℃)
4)MMA/4FM＝93/7(Tg＝106℃)
使这些单体和单体混合物聚合。然后，以与实施例1相同的方式熔纺所得(共)聚合物制备塑料光导纤维，但使用有四层同心圆筒形结构的复合喷丝头。这些(共)聚合物的重均分子量为约80 000至90000。紧邻所述喷丝头之前，各(共)聚合物中存在的残余单体量不大于0.2％(重)，其中存在的残余链转移剂量不大于1ppm。
此塑料光导纤维的传输损耗为155dB/km，其在50m处的带宽为720MHz。此塑料光导纤维中各共混层的厚度为约1至2μm，在65℃和95％RH下1000小时进行的湿热试验所致传输损耗增量只有20dB/km。
实施例3
用两种单体组分制备(共)聚合物，这两种单体组分包括产生折光指数(nd)为1.487和Tg为125℃的均聚物的甲基丙烯酸五氟苯酯(PFMA)、和产生nd为1.422和Tg为64℃的均聚物的甲基丙烯酸2，2，3，3-四氟丙酯(4FM)。使以下四种单体和单体混合物发生聚合反应。
1)PFMA(Tg＝125℃)
2)PFMA/4FM＝84/16(Tg＝117℃)
3)PFMA/4FM＝68/32(Tg＝109℃)
4)PFMA/4FM＝54/46(Tg＝101℃)
使这些单体和单体混合物聚合。然后，以与实施例1相同的方式熔纺所得(共)聚合物制备塑料光导纤维，但使用有四层同心圆筒形结构的复合喷丝头。这些(共)聚合物的重均分子量为约80 000至90000。紧邻所述喷丝头之前，各(共)聚合物中存在的残余单体量不大于0.2％(重)，其中存在的残余链转移剂量不大于1ppm。
此塑料光导纤维的传输损耗为95dB/km，其在50m处的带宽为700MHz。此塑料光导纤维中各共混层的厚度为约1至2μm，在65℃和95％RH下1000小时进行的湿热试验所致传输损耗增量只有30dB/km。
实施例4
用两种单体组分制备(共)聚合物，这两种单体组分包括产生折光指数(nd)为1.492和Tg为112℃的均聚物的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、和产生nd为1.422和Tg为64℃的均聚物的甲基丙烯酸2，2，3，3-四氟丙酯(4FM)。使以下四种单体和单体混合物发生聚合反应。
1)MMA(Tg＝112℃)
2)MMA/4FM＝93/7(Tg＝106℃)
3)MMA/4FM＝85/15(Tg＝100℃)
4)MMA/4FM＝76/24(Tg＝94℃；MMA含量＝61％重)
使这些单体和单体混合物聚合。然后，以与实施例1相同的方式熔纺所得(共)聚合物制备塑料光导纤维，但使用有四层同心圆筒形结构的复合喷丝头。这些(共)聚合物的重均分子量为约80 000至90000。紧邻所述喷丝头之前，各(共)聚合物中存在的残余单体量不大于0.2％(重)，其中存在的残余链转移剂量不大于1ppm。
此塑料光导纤维的传输损耗为140dB/km，其在50m处的带宽为700MHz。此塑料光导纤维中各共混层的厚度为约1至2μm，在65℃和95％RH下1000小时进行的湿热试验所致传输损耗增量只有25dB/km。
实施例5
用两种单体组分制备(共)聚合物，这两种单体组分包括产生折光指数(nd)为1.492和Tg为112℃的均聚物的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、和产生nd为1.415和Tg为75℃的均聚物的甲基丙烯酸2，2，2-三氟乙酯(3FM)。使以下四种单体和单体混合物发生聚合反应。
1)MMA(Tg＝112℃)
2)MMA/3FM＝92/8(Tg＝107℃)
3)MMA/3FM＝83/17(Tg＝102℃)
4)MMA/3FM＝73/27(Tg＝97℃；MMA含量＝61％重)
使这些单体和单体混合物聚合。然后，以与实施例1相同的方式熔纺所得(共)聚合物制备塑料光导纤维，但使用有四层同心圆筒形结构的复合喷丝头。这些(共)聚合物的重均分子量为约80 000至90000。紧邻所述喷丝头之前，各(共)聚合物中存在的残余单体量不大于0.2％(重)，其中存在的残余链转移剂量不大于1ppm。
此塑料光导纤维的传输损耗为150dB/km，其在50m处的带宽为730MHz。此塑料光导纤维中各共混层的厚度为约1至2μm，在65℃和95％RH下1000小时进行的湿热试验所致传输损耗增量只有22dB/km。
实施例6
用两种单体组分制备(共)聚合物，这两种单体组分包括产生折光指数(nd)为1.492和Tg为112℃的均聚物的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、和产生nd为1.392和Tg为67℃的均聚物的甲基丙烯酸2，2，3，3，3-五氟丙酯(5FM)。使以下四种单体和单体混合物发生聚合反应。
1)MMA(Tg＝112℃)
2)MMA/5FM＝94/6(Tg＝107℃)
3)MMA/5FM＝87/13(Tg＝102℃)
4)MMA/5FM＝80/20(Tg＝97℃；MMA含量＝64％重)
使这些单体和单体混合物聚合。然后，以与实施例1相同的方式熔纺所得(共)聚合物制备塑料光导纤维，但使用有四层同心圆筒形结构的复合喷丝头。这些(共)聚合物的重均分子量为约80 000至90000。紧邻所述喷丝头之前，各(共)聚合物中存在的残余单体量不大于0.2％(重)，其中存在的残余链转移剂量不大于1ppm。
此塑料光导纤维的传输损耗为135dB/km，其在50m处的带宽为690MHz。此塑料光导纤维中各共混层的厚度为约1至2μm，在65℃和95％RH下1000小时进行的湿热试验所致传输损耗增量只有21dB/km。
实施例7
用两种单体组分制备(共)聚合物，这两种单体组分包括产生折光指数(nd)为1.569和Tg为54℃的均聚物的甲基丙烯酸苄酯(BzMA)、和产生nd为1.487和Tg为125℃的均聚物的甲基丙烯酸五氟苯酯(PFMA)。使以下四种单体和单体混合物发生聚合反应。
1)BzMA/PFMA＝46/54(Tg＝99℃)
2)BzMA/PFMA＝32/68(Tg＝107℃)
3)BzMA/PFMA＝17/83(Tg＝116℃)
4)PFMA(Tg＝125℃)
使这些单体和单体混合物聚合。然后，以与实施例1相同的方式熔纺所得(共)聚合物制备塑料光导纤维，但使用有四层同心圆筒形结构的复合喷丝头。这些(共)聚合物的重均分子量为约80 000至90000。紧邻所述喷丝头之前，各(共)聚合物中存在的残余单体量不大于0.2％(重)，其中存在的残余链转移剂量不大于1ppm。
此塑料光导纤维的传输损耗为100dB/km，其在50m处的带宽为710MHz。此塑料光导纤维中各共混层的厚度为约1至2μm，在65℃和95％RH下1000小时进行的湿热试验所致传输损耗增量只有23dB/km。
实施例8
用三种单体组分制备(共)聚合物，这三种单体组分包括产生折光指数(nd)为1.569和Tg为54℃的均聚物的甲基丙烯酸苄酯(BzMA)、产生nd为1.492和Tg为112℃的均聚物的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、和产生nd为1.373和晶体熔融温度(Tm)为92℃的均聚物的甲基丙烯酸2-全氟辛基乙酯(17FM)。使以下五种单体和单体混合物发生聚合反应。
1)BzMA/MMA＝17/83(Tg＝97℃；MMA含量＝74％重)
2)BzMA/MMA＝8/92(Tg＝105℃)
3)MMA(Tg＝112℃)
4)MMA/17FM＝98/2(Tg＝100℃)[用于形成第一皮层]
5)MMA/17FM＝91/9(Tg＝73℃；MMA含量＝65％重)[用于形成第二皮层]
使这些单体和单体混合物聚合。然后，以与实施例1相同的方式熔纺所得(共)聚合物制备塑料光导纤维，但使用有五层同心圆筒形结构的复合喷丝头。
测量用于从所述塑料光导纤维中心数第四层(即对应于NA为0.31的层)的MMA/17FM共聚物的传输损耗时，它为1000dB/km。这些(共)聚合物的重均分子量为约80 000至90 000。紧邻所述喷丝头之前，各(共)聚合物中存在的残余单体量不大于0.2％(重)，其中存在的残余链转移剂量不大于1ppm。
此塑料光导纤维的传输损耗为170dB/km，其在50m处的带宽为760MHz。此塑料光导纤维中各共混层的厚度为约1至2μm，在65℃和95％RH下1000小时进行的湿热试验所致传输损耗增量只有15dB/km。第一皮层的厚度为10μm，折光指数为1.48，第二皮层的厚度为10μm，折光指数为1.45。
实施例9
用三种单体组分制备(共)聚合物，这三种单体组分包括产生折光指数(nd)为1.569和Tg为54℃的均聚物的甲基丙烯酸苄酯(BzMA)、产生nd为1.492和Tg为112℃的均聚物的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、和产生nd为1.415和Tg为75℃的均聚物的甲基丙烯酸2，2，2-三氟乙酯(3FM)。使以下三种单体和单体混合物发生聚合反应。聚合期间，用过氧化二叔丁基作为聚合引发剂，用正辛硫醇[3000ppm/单体]作为链转移剂。
1)BzMA/MMA＝12/88(Tg＝100℃；MMA含量＝80％重)
2)MMA(Tg＝112℃)
3)MMA/3FM＝86/14(Tg＝105℃；MMA含量＝80％重)
使这些单体和单体混合物聚合。然后，以与实施例1相同的方式熔纺所得(共)聚合物制备塑料光导纤维，但使用有三层同心圆筒形结构的复合喷丝头，将(共)聚合物加入230℃温度下的喷丝头。这些(共)聚合物的重均分子量为约80 000至90 000。紧邻所述喷丝头之前，各(共)聚合物中存在的残余单体量不大于0.2％(重)，其中存在的残余链转移剂量不大于1ppm。
此塑料光导纤维的传输损耗为127dB/km，其在50m处的带宽为442MHz。此塑料光导纤维中各共混层的厚度为约1至2μm，在65℃和95％RH下1000小时进行的湿热试验所致传输损耗增量只有20dB/km。
实施例10
以与实施例9相同的方式制备塑料光导纤维，但除实施例9中所用三种纺丝原料之外，还将作为形成皮层的原料的乙烯-三氟氯乙烯共聚物加入有四层同心圆筒形结构的复合喷丝头。加入所述乙烯-三氟氯乙烯共聚物作为第四层。如此所得塑料光导纤维表现出比实施例9的塑料光导纤维进一步改善的弯曲损耗特性和往复挠曲特性。
实施例11
用三种单体组分制备(共)聚合物，这三种单体组分包括产生折光指数(nd)为1.569和Tg为54℃的均聚物的甲基丙烯酸苄酯(BzMA)、产生nd为1.492和Tg为112℃的均聚物的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、和产生nd为1.415和Tg为75℃的均聚物的甲基丙烯酸2，2，2-三氟乙酯(3FM)。使以下五种单体和单体混合物发生聚合反应。聚合期间，用偶氮二(2，4，4-三甲基戊烷)作为聚合引发剂，用正丁硫醇[3000ppm/单体]作为链转移剂。
1)BzMA/MMA＝12/88(Tg＝100℃；MMA含量＝80％重)
2)BzMA/MMA＝6/94(Tg＝106℃)
3)MMA(Tg＝112℃)
4)3FM/MMA＝7/93(Tg＝108℃)
5)3FM/MMA＝14/86(Tg＝105℃；MMA含量＝80％重)
使这些单体和单体混合物聚合。然后，以与实施例1相同的方式熔纺所得(共)聚合物制备塑料光导纤维，但使用有五层同心圆筒形结构的复合喷丝头，将(共)聚合物加至220℃温度下的喷丝头。这些(共)聚合物的重均分子量为约80 000至90 000。紧邻所述喷丝头之前，各(共)聚合物中存在的残余单体量不大于0.2％(重)，其中存在的残余链转移剂量不大于1ppm。
此塑料光导纤维的传输损耗为135dB/km，其在50m处的带宽为853MHz。各共混层的厚度为约1至2μm，在65℃和95％RH下1000小时进行的湿热试验所致传输损耗增量只有20dB/km。
实施例12
以与实施例11相同的方式制备塑料光导纤维，但除实施例11中所用五种纺丝原料之外，还将作为形成皮层的原料的乙烯-三氟氯乙烯共聚物加入有六层同心圆筒形结构的复合喷丝头。加入所述乙烯-三氟氯乙烯共聚物作为第六层。如此所得塑料光导纤维表现出比实施例1的塑料光导纤维进一步改善的弯曲损耗特性和往复挠曲特性。
实施例13和14
进一步用聚乙烯包覆实施例10和12的各塑料光导纤维制备直径为2.2mm的光纤缆。如此所得光纤缆在耐环境性能如耐热性方面进一步改善。
实施例15
用七根有与实施例1中所述相同多层结构的塑料光导纤维作为岛制备有海-岛结构的多芯纤维。此实施例中，用构成实施例1中最外层的MMA作为所述海材料。因此，除所述海材料之外，所述岛结构基本上由从其中心向第四层延伸的实施例1的纤维部分组成。所述岛的平均直径为约0.5mm，整个多芯纤维的直径为2.0mm。
此多芯纤维的传输损耗为190dB/km，在50m处每个岛的传导带宽为0.9GHz。该塑料光导纤维中各共混层的厚度为约1至3μm。

Claims (31)

1.有多层结构的渐变折光指数型光导纤维，包括多个同心排列的由(共)聚合物形成的非共混层，所述(共)聚合物有80℃或更高的玻璃化转变温度(Tg)，选自两或多种分别由乙烯基单体M1、M2、…和Mn的单元构成的均聚物HP1、HP2、…和HPn，其中n为2或更大的整数，条件是所述均聚物的折光指数依次降低，和一或多种由乙烯基单体M1、M2、…和Mn的单元构成的二元共聚物CPs，其中所述折光指数在所述多层结构的中心处最大并向其外围逐渐降低。
2.权利要求1的光导纤维，其中所述光导纤维有多层结构，包括多个同心排列的由(共)聚合物形成的非共混层，所述(共)聚合物选自分别由乙烯基单体M1和M2的单元构成的两种均聚物HP1和HP2、和由乙烯基单体M1和M2的单元构成的二元共聚物CP1/2，所述二元共聚物CP1/2包括有不同共聚比和不同折光指数的多种二元共聚物，每对相邻的非共混层之间有一层由构成所述相邻两非共混层的所述(共)聚合物形成的共混层。
3.权利要求1的光导纤维，其中所述光导纤维有多层结构，包括多个同心排列的由(共)聚合物形成的非共混层，所述(共)聚合物选自分别由乙烯基单体M1、M2和M3的单元构成的三种均聚物HP1、HP2和HP3、和由乙烯基单体M1和M2的单元构成的二元共聚物CP1/2、和由乙烯基单体M2和M3的单元构成的二元共聚物CP2/3(二元共聚物CP1/2和CP2/3均包括有不同共聚比和不同折光指数的多种二元共聚物)，每对相邻的非共混层之间有一层由构成所述相邻两非共混层的所述(共)聚合物形成的共混层。
4.权利要求2的光导纤维，其中所述均聚物HP1和HP2间折光指数差不小于0.05。
5.权利要求3的光导纤维，其中所述均聚物HP1、HP2和HP3间折光指数差不小于0.05。
6.权利要求2的光导纤维，其中所述单体M1为甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苯氧基乙酯、苯甲酸乙烯酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸1-苯乙酯、甲基丙烯酸2-苯乙酯、苯乙烯或α-甲基苯乙烯，所述单体M2为甲基丙烯酸甲酯。
7.权利要求2的光导纤维，其中所述单体M1为甲基丙烯酸甲酯，所述单体M2为(甲基)丙烯酸氟代烷基酯或α-氟代丙烯酸氟代烷基酯。
8.权利要求2的光导纤维，其中所述单体M1为α-氟代丙烯酸氟代烷基酯、α-氟代丙烯酸酯、甲基丙烯酸五氟苯甲酯、α-氟代丙烯酸五氟苯酯、或甲基丙烯酸五氟苯酯，所述单体M2为(甲基)丙烯酸氟代烷基酯。
9.权利要求2的光导纤维，其中所述单体M1为甲基丙烯酸苄酯，和所述单体M2为α-氟代丙烯酸酯、甲基丙烯酸五氟苯酯、α-氟代丙烯酸五氟苯酯、或甲基丙烯酸五氟苯甲酯。
10.权利要求3的光导纤维，其中所述单体M1为甲基丙烯酸苯氧基乙酯、苯甲酸乙烯酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸1-苯乙酯、甲基丙烯酸2-苯乙酯、苯乙烯或α-甲基苯乙烯，所述单体M2为甲基丙烯酸甲酯，所述单体M3为(甲基)丙烯酸氟代烷基酯、α-氟代丙烯酸氟代烷基酯、α-氟代丙烯酸酯、α-氟代丙烯酸五氟苯酯、甲基丙烯酸五氟苯酯、或甲基丙烯酸五氟苯甲酯。
11.权利要求3的光导纤维，其中所述单体M1为甲基丙烯酸苄酯，所述单体M2为甲基丙烯酸甲酯，所述单体M3为(甲基)丙烯酸氟代烷基酯、α-氟代丙烯酸氟代烷基酯、α-氟代丙烯酸酯、α-氟代丙烯酸五氟苯酯、甲基丙烯酸五氟苯酯、或甲基丙烯酸五氟苯甲酯。
12.权利要求3的光导纤维，其中所述单体M2为甲基丙烯酸甲酯，所述光导纤维有多层结构，包括依次同心排列的由所述二元共聚物CP1/2、所述均聚物HP2和所述二元共聚物CP2/3形成的非共混层。
13.权利要求12的光导纤维，其中所述各二元共聚物CP1/2和CP2/3中所述单体M2的含量不低于50％(重)。
14.权利要求12的光导纤维，其中构成各非共混层的所述(共)聚合物的Tg为95℃或更高。
15.权利要求1的光导纤维，其中相邻非共混层间折光指数差不大于0.016，每对相邻非共混层间有一层由构成所述相邻两非共混层的所述(共)聚合物形成的共混层。
16.权利要求1的光导纤维，其中相邻两非共混层间共聚比差不大于20％(摩尔)。
17.权利要求1的光导纤维，其中各(共)聚合物中存在的剩余单体量不大于0.5％(重)。
18.权利要求1的光导纤维，其中各(共)聚合物中存在的剩余链转移剂量不大于150ppm。
19.权利要求1的光导纤维，还包括一或多个在其外围形成的皮层。
20.权利要求19的光导纤维，其中构成所述皮层的所述(共)聚合物选自四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、和包括所述α-氟代丙烯酸酯单体的聚合物。
21.权利要求19的光导纤维，其中所述皮层包括第一皮层和在其外面形成的第二皮层，由下式(1)确定的所述第一皮层的数值孔径(NA)值在0.2至0.35的范围内，所述第一皮层是厚度为5至50μm由传输损耗不小于500dB/km的物料形成的层，由下式(1)确定的所述第二皮层的数值孔径(NA)值在0.4至0.6的范围内，所述第二皮层是厚度为5至50μm的层，
NA＝(n0 2-nr 2)0.5     (1)
其中n0代表光导纤维中心轴处的折光指数，nr代表离开所述中心的半径r处的折光指数。
22.通讯用宽带宽光导纤维，包括权利要求1的光导纤维，其中在波长650nm下的传输损耗不大于250dB/km，在距离50m处测量的带宽不小于400MHz，在65℃和95％RH的湿热环境下保持1000小时其传输损耗增量不大于50dB/km。
23.一种多芯光导纤维，包括多根权利要求1的光导纤维分布在起载体作用的聚合物中。
24.一种光纤缆，包括权利要求1的光导纤维，其外面有护套层。
25.一种光纤缆，包括由护套层束缚的多根权利要求1的光导纤维。
26.一种光纤缆，包括权利要求23的多芯光导纤维，其外面有护套层。
27.一种光纤缆，包括由护套层束缚的多根权利要求23的多芯光导纤维。
28.一种插入式光纤缆，包括权利要求24的任何光纤缆，其至少一端连有插头。
29.一种插入式光纤缆，包括权利要求25的任何光纤缆，其至少一端连有插头。
30.一种插入式光纤缆，包括权利要求26的任何光纤缆，其至少一端连有插头。
31.一种插入式光纤缆，包括权利要求27的任何光纤缆，其至少一端连有插头。
CN98808721A 1997-07-25 1998-07-27 折光指数分布型光导纤维及宽带宽光导纤维和多芯光导纤维和光纤缆 Expired - Fee Related CN1119676C (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20062397 1997-07-25
JP200623/1997 1997-07-25
JP264270/1997 1997-09-29
JP26427097A JP3916304B2 (ja) 1997-07-25 1997-09-29 屈折率分布型光ファイバ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1269019A true CN1269019A (zh) 2000-10-04
CN1119676C CN1119676C (zh) 2003-08-27

Family

ID=26512304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN98808721A Expired - Fee Related CN1119676C (zh) 1997-07-25 1998-07-27 折光指数分布型光导纤维及宽带宽光导纤维和多芯光导纤维和光纤缆

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6529665B1 (zh)
EP (3) EP1376167A1 (zh)
JP (1) JP3916304B2 (zh)
KR (2) KR20040004477A (zh)
CN (1) CN1119676C (zh)
AU (1) AU736819B2 (zh)
CA (1) CA2297159C (zh)
DE (2) DE69838554T2 (zh)
WO (1) WO1999005548A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011020315A1 (zh) * 2009-08-18 2011-02-24 长飞光纤光缆有限公司 一种抗弯曲多模光纤及其制造方法

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2001294554A1 (en) * 2000-09-15 2002-03-26 First Quality Fibers, Inc. Apparatus for manufacturing optical fiber made of semi-crystalline polymer
US6767978B2 (en) 2002-01-03 2004-07-27 Atofina Chemicals, Inc. Copolymers containing fluoro and silyl groups and their use in marine antifoulant composition
US20050041944A1 (en) * 2002-07-26 2005-02-24 Cryan Colm V. Graded index fiber array and method of manufacture
US7592171B2 (en) * 2003-02-20 2009-09-22 Centro Nacional De Investigaciones Cientificas (Cnic) Vibrio cholerae with improved biological safety features in freeze dried form
KR100638436B1 (ko) * 2004-11-04 2006-10-24 주식회사 효성 그래디드 인덱스형 플래스틱 광섬유 및 그 제조방법
WO2010087595A2 (ko) * 2009-01-30 2010-08-05 웅진케미칼 주식회사 광변조 물체
KR100968088B1 (ko) * 2009-11-13 2010-07-09 에프에이테크 주식회사 조명표지판의 백라이트
JP5859819B2 (ja) * 2011-11-17 2016-02-16 旭化成ケミカルズ株式会社 メタクリル系樹脂及びその溶融成形体
WO2013080568A1 (ja) * 2011-12-01 2013-06-06 コニカミノルタ株式会社 光学フィルムの製造方法、光学フィルム、偏光板および液晶表示装置
DE102012001694A1 (de) 2012-01-28 2013-08-01 Rainer Schmidt Komplexer Lichtleiter
EP3239748B1 (en) * 2014-12-25 2022-01-26 Kuraray Co., Ltd. Method for manufacturing optical fiber rod
US10975188B2 (en) * 2017-01-20 2021-04-13 Fudan University Rapid self-assembled small-sized block polymer material with low quenching temperature and the preparation and application thereof
CN112839970B (zh) * 2018-11-22 2022-08-30 东丽株式会社 含氟聚合物粒子
US20220049059A1 (en) * 2018-12-18 2022-02-17 Basf Se Water-borne core-shell polymers, a method for making the same and the applications thereof

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS506350A (zh) 1973-05-16 1975-01-23
JPS60119509A (ja) 1983-12-02 1985-06-27 Sumitomo Electric Ind Ltd プラスチツク光フアイバ−用プリフオ−ムの製造方法
JP3005808B2 (ja) 1990-08-16 2000-02-07 康博 小池 合成樹脂光伝送体の製造方法
CA2056469C (en) * 1990-11-30 1997-03-25 Hiroaki Oonishi Plastic optical fibers
JPH05232337A (ja) 1992-02-21 1993-09-10 Furukawa Electric Co Ltd:The プラスチック光ファイバ
US5235660A (en) * 1992-07-10 1993-08-10 Peachtree Fiberoptics, Inc. Graded polymer optical fibers and process for the manufacture thereof
JP3444317B2 (ja) 1995-05-12 2003-09-08 住友電気工業株式会社 プラスチック光ファイバ
JPH08313734A (ja) 1995-05-16 1996-11-29 Sumitomo Electric Ind Ltd プラスチック光ファイバの製造方法
JPH09133819A (ja) 1995-11-09 1997-05-20 Sumitomo Wiring Syst Ltd 屈折率分布型プラスチック光ファイバの製造方法
JPH09133820A (ja) 1995-11-09 1997-05-20 Sumitomo Wiring Syst Ltd 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
JPH09189813A (ja) 1996-01-09 1997-07-22 Sumitomo Electric Ind Ltd プラスチック光ファイバ
ATE386953T1 (de) 1996-03-28 2008-03-15 Mitsubishi Rayon Co Optische faser mit brechungsindexgradient und verfahren zu deren herstellung
US5729645A (en) * 1996-08-13 1998-03-17 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Graded index optical fibers
SE508067C2 (sv) * 1996-10-18 1998-08-24 Ericsson Telefon Ab L M Optisk ledare tillverkad av ett polymert material innefattande glycidylakrylat och pentafluorstyren

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011020315A1 (zh) * 2009-08-18 2011-02-24 长飞光纤光缆有限公司 一种抗弯曲多模光纤及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1176437A2 (en) 2002-01-30
JP3916304B2 (ja) 2007-05-16
CA2297159A1 (en) 1999-02-04
EP1026525A4 (en) 2000-10-18
WO1999005548A1 (fr) 1999-02-04
JPH1195045A (ja) 1999-04-09
US6529665B1 (en) 2003-03-04
EP1376167A1 (en) 2004-01-02
AU736819B2 (en) 2001-08-02
KR20010022243A (ko) 2001-03-15
EP1176437A3 (en) 2002-03-13
DE69838518T2 (de) 2008-07-03
EP1026525B1 (en) 2007-10-10
KR100401150B1 (ko) 2003-10-10
CN1119676C (zh) 2003-08-27
DE69838554T2 (de) 2008-07-10
EP1176437B1 (en) 2007-10-03
DE69838518D1 (de) 2007-11-15
KR20040004477A (ko) 2004-01-13
CA2297159C (en) 2003-09-02
AU8358298A (en) 1999-02-16
DE69838554D1 (de) 2007-11-22
EP1026525A1 (en) 2000-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1101000C (zh) 分布的折光指数型光导纤维及其制作方法和具有海一岛结构的多芯光导纤维
CN1119676C (zh) 折光指数分布型光导纤维及宽带宽光导纤维和多芯光导纤维和光纤缆
CN1246711C (zh) 塑料光导纤维
CN1112594C (zh) 折射率分布型光学树脂材料
CN1261778C (zh) 光信号传输系统
CN1500219A (zh) 大有效面积光纤
JP6460321B2 (ja) マルチコア光ファイバ及びマルチコア光ファイバケーブル
JP2011232726A (ja) 光ファイバー及びその製造方法
CN1771443A (zh) 制造塑料光传输介质的方法和装置
CN100335516C (zh) 光学部件以及用于制造所述光学部件的方法、组合物和聚合物
CN1250988C (zh) 塑料光纤维、塑料光导纤维光缆和带插头的光导纤维光缆
JP2010237414A (ja) プラスチック光ファイバ
JP5304704B2 (ja) プラスチック光ファイバコード
CN101055330A (zh) 光纤
CN1165306A (zh) 具有较大有效面积的单模光波导
JP4680715B2 (ja) プラスチック光ファイバケーブルの製造方法
JP2004163927A (ja) プラスチック光ファイバ及びプラスチック光ファイバケーブル
JP5459070B2 (ja) プラスチック光ファイバおよびプラスチック光ファイバコード
JP4646295B2 (ja) マルチコアプラスチック光ファイバ、及びマルチコアプラスチック光ファイバケーブル
CN101103056B (zh) 用于形成光学装置的可聚合组合物、光学装置及制备光学装置的方法
JP4875255B2 (ja) プラスチック光ファイバ、プラスチック光ファイバケーブル及びプラグ付きプラスチック光ファイバケーブル
JP2002148451A (ja) プラスチック光ファイバ
JP2005266742A (ja) プラスチック光ファイバケーブルおよびその製造方法
CN113267845A (zh) 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
JP2010101932A (ja) プラスチック光ファイバ、および、プラスチック光ファイバコード

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20030827

Termination date: 20150727

EXPY Termination of patent right or utility model