CN1778547A - 用于通过逐次聚合制备塑料光学纤维的预制品的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种用于通过逐次紫外光聚合，制备塑料光学纤维的预制品的装置。该装置包括：1)防空腔型旋转反应器、2)驱动部件、3)用于将旋转反应器固定在驱动部件上的固定装置、4)UV阻挡壁和5)加压部件，其中改进包括沿旋转反应器的径向可移动的传送器，和配备有紫外灯并安装在该传送器上的紫外光聚焦光学系统。本发明还披露了一种使用上述装置制备塑料光学纤维的预制品的方法。根据该装置和方法，可以制备沿其纵向具有均一光学性能的预制品。

Description

用于通过逐次聚合制备塑料光学纤维的预制品的装置和方法

本非临时申请按照35U.S.C.§119(a)要求2004年11月25日提交的韩国专利申请2004-97646的优先权，在此将其引入作为参考。

技术领域

本发明涉及通过逐次紫外光(UV)聚合制备塑料光学纤维的预制品的装置和方法。更具体地，本发明涉及用于制备塑料光学纤维的预制品的装置和使用该装置制备塑料光学纤维的预制品的方法，该装置包括1)防空腔型旋转反应器(cavity-preventing type rotary reactor)、2)驱动部件、3)用于将旋转反应器固定在驱动部件上的固定装置、4)UV阻挡壁(blocking wall)和5)加压部件，其中改进包括沿旋转反应器的径向可移动的传送器和紫外光聚焦光学系统，该系统配备有紫外灯并安装在传送器上。

背景技术

根据光学信号的传输模式，用于电信领域的光学纤维通常划分为单模纤维和多模纤维。目前用于长距离高速通讯的光学纤维大部分是基于石英玻璃的阶跃折射率(step-index)单模光学纤维。这些光学纤维的直径小至5微米～10微米，结果在获得适当的对准(alignment)和连接方面，这些玻璃光学纤维面对严重的挑战。因此，这些玻璃光学纤维伴随有与获得适当的对准和连接相关的高成本。或者，直径大于单模光学纤维直径的多模玻璃光学纤维可以用于短距离通讯，例如在局域网(LANs)中应用。然而，除了易碎外，这些多模玻璃光学纤维还有与获得适当的对准和连接相关的高成本问题，因此不能广泛使用。由此，这些多模玻璃光学纤维主要用于高达200米的短距离通讯应用中，例如在使用金属电缆(如双扭线或同轴电缆)的LANs中。然而，由于金属电缆的数据传输量或带宽低至约150Mbps，且不能达到625Mbps的传输速度，因此它不能满足传输量的未来标准，该传输速度是2000年根据异步传输模式(ATM)的标准。为了解决这些问题，在过去10年工业上已经投入了大量研究和资金来开发塑料光学纤维，该纤维可以用于短距离通讯应用如LANs中。由于塑料光学纤维的直径可以大至0.5～1.0mm，该直径为玻璃光学纤维直径的100或更多倍，因此由于其柔韧性，它与塑料光学纤维更容易对准和连接。此外，由于聚合物类连接器可以通过压塑制备，因此这些连接器可以用于对准和连接，从而成本降低。

另一方面，塑料光学纤维可以具有阶跃折射率(step-index)(SI)结构或者渐变折射率(graded-index)(GI)结构，前者折射率在径向分段变化，后者折射率在径向逐渐变化。但是，由于具有SI结构的塑料光学纤维具有高的模色散(modal dispersion)，信号传输量(或带宽)不能大于电缆的传输量。相反，由于具有GI结构的塑料光学纤维具有低的模色散，其可以具有大的传输量。因此，已知GI塑料光学纤维足以用作短距离高速通讯的通讯介质，这是因为其较大的直径和低的模色散带来的大数据传输量导致成本下降。

Keio大学的日本教授Koike Y.等人于1988[参见Koike，Y.等人，Applied Optics，Vol.27，486(1988)]年首次报道了通过光共聚利用反应性差异(Y.Ohtsuka等人，Applied Optics vol.23，1779(1984))和通过界面凝胶聚合利用由摩尔体积产生的扩散差异制备GI塑料光学纤维的常规方法。之后，美国专利5,253,323(Nippon Petrochemicals Co.)、美国专利5,382,448(NipponPetrochemicals Co.)、Yasuhiro Koike和Ryo Nihei的美国专利5,593,621、WO92/03750(Nippon Petrochemicals Co)、WO92/03751(Nippon PetrochemicalsCo.)、日本专利申请特开平3-78706(Mitsubishi Rayon Co.，Ltd.)和日本专利公开4-86603(Toray Ind.)披露了其它相关技术。在这些现有专利性文献中披露的方法主要划分为如下两种方法。

第一种方法是间歇法，其中制备了初级圆柱模塑产物(preliminarycylindrical molding product)，即其中折射率在径向变化的预制品，然后加热所得预制品，并拉伸以制备GI塑料光学纤维。

第二种方法是连续法，其中通过挤出工艺制备塑料纤维，然后提取含在纤维中的低分子量物质，或反之在径向引入以获得GI塑料光学纤维。

已知第一种方法涉及Koike教授提出的间歇法，该方法能够成功地制备数据传输量为2.5Gbps的GI塑料光学纤维，而第二种方法也可以成功地制备相对较大的数据传输量的塑料光学纤维。

然而，这些方法受限于制备中涉及的化学组分的折射率和竞聚率(reactivity ratio)或受限于折射率和摩尔体积。此外，当将这些方法应用于制备大直径的预制品时，它们的缺点是预制品的均一性和光学性能劣化。

正如WO 97/29903(美国专利6,166,107)证所披露的，Van Duijnhoven和Bastiaansen报道了另一种制备GI预制品的方法，该方法使用高达约20,000rpm的极高转速。该方法不同于以下文献披露的常规方法并利用以下原理，所述文献：例如，“Review of Polymer Optical Fibres”，Emslie，C.，Journalof Materials Science，23(1988)，2281-2293页；WO 92/10357、DE-C1-42 14 259和WO 87/01071；所述原理：如果在非常强的离心力场中聚合具有不同的密度和折射率的的单体的混合物或聚合物溶解的单体，由于密度梯度产生浓度梯度，由此产生折射率梯度。然而，由于具有较高密度的聚合物的折射率比具有较低密度的单体的折射率低，该方法受到单体选择的限制。此外，前述方法都没有提及任何涉及在(自由基)链聚合期间，由体积收缩引起的不可避免的问题，该问题在GI预制品的制备中是常见的。由于在聚合单体(以制备聚合物)时发生体积收缩，在反应器旋转下制备的塑料光学纤维的预制品是中空的或在其中心是空的，而形成管状，称为空腔。因此必须用其它单体填充该空腔以便制备无空腔的预制品。由此，在制备时间方面，上述方法对于使用旋转工艺制备预制品的常规方法没有任何优势。此外，根据该方法，当制备纤维，同时填充体积收缩的预制品的空腔时，其表现出离散的折射率分布，引起传输量和光量的下降。因此，在其实际应用中该纤维受到限制。

此外，在填充空腔的过程中，所得预制品由于与微量灰尘、空气或湿气接触会品质劣化。并且，为了防止这种接触，需要额外的设备和费用。上述常规方法的缺点在于仅仅能够在特殊条件(包括摩尔体积、反应率和折射率差异)下制备渐变折射率塑料光学纤维的预制品。

韩国专利0430389、日本专利公开2003-114342、中国专利公开1397418、EP 1277555和美国专利公开2003-30159披露了防空腔型旋转反应器和使用该旋转反应器制备塑料光学纤维的预制品的方法。根据这些专利文献，通过基于聚合物的聚合度，控制单体的组成和旋转反应器的转速，制备在径向和纵向上具有可控折射率梯度的塑料光学纤维的预制品。

发明内容

因此，考虑到现有技术方法的上述问题完成了本发明，并且本发明的特征在于提供一种用于制备塑料光学纤维的预制品的装置，其中在常规防空腔型旋转反应器的上方设置了可传送的紫外光聚焦光学系统，使得能够通过仅仅从旋转反应器的外围表面(peripheral surface)到主要反应部分中心的狭窄区域相继照射紫外光，逐次进行UV聚合反应。

本发明的另一特征是提供用于使用上述装置制备塑料光学纤维的预制品的方法。

根据本发明的一方面，提供一种用于制备塑料光学纤维的预制品的装置，包括：1)防空腔型旋转反应器，该旋转反应器包括具有反应物入口的引入部分，通过该反应物入口将反应物引入到整个反应器中；布置在阻挡壁中心的反应部分，该反应部分通过阻挡壁与引入部分相邻，并具有通过其将反应部分与引入部分相连的流路；以及用于将引入部分与反应部分相连的一个或多个流路；2)驱动部件；3)固定装置；4)UV阻挡壁；和5)加压部件，其中改进包括配备有紫外灯的紫外光聚焦光学系统和用于沿旋转反应器的径向转移紫外光聚焦光学系统的传送器，并且该紫外光聚焦光学系统设置在旋转反应器的上方。

根据本发明的另一方面，提供一种使用上述装置制备塑料光学纤维的预制品的方法。

根据本发明的另一方面，提供通过上述方法制备的塑料光学纤维的预制品。

附图说明

从下面结合附图的详细描述中，将更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征和其它优势，附图中；

图1为显示常规防空腔型旋转反应器的透视图；

图2为显示防空腔型旋转反应器的透视图，该反应器配备有紫外光聚焦光学系统；

图3a、3b和3c为根据本发明制备塑料光学纤维的预制品的方法，沿防空腔型旋转反应器的径向基于各个步骤产生的折射率梯度的状态示意图；

图4为在本发明的实施例1和2中制备的GI-POF，沿GI-POF纵向的光损失变化图；和

图5为通过在本发明的实施例2中制备的渐变折射率塑料光学纤维的预制品的脉冲展宽(pulse broadening)数据确定的传输速度数据图。

具体实施方式

现在将参考附图更详细地描述本发明。

本发明的制备塑料光学纤维的预制品的装置的特征在于使用紫外光聚焦光学系统，该系统能够基于制备塑料光学纤维的预制品的常规方法的原理，进行逐次聚合反应。

本发明提供用于制备塑料光学纤维的预制品的装置，包括：防空腔型旋转反应器，该旋转反应器包括(1)具有反应物入口的引入部分，通过将该入口反应物引入到整个反应器中，(2)布置在阻挡壁中心的反应部分，该反应部分通过阻挡壁与引入部分相邻并具有流路，通过该流路反应部分与引入部分相连，和(3)用于将引入部分与反应部分相连的一个或多个流路，这些流路介于反应部分的流路和引入部分的反应物入口之间，其中该装置还包括(4)紫外光聚焦光学系统，该系统包括布置在旋转反应器上方的紫外灯、紫外灯上方的抛物柱面反射镜和紫外灯下方的平凸透镜，该透镜用于将从紫外灯发射的紫外光聚焦到反应部分，和(5)用于沿旋转反应器的径向转移紫外光聚焦光学系统的传送器。使用所建议的装置促进了各个成分的UV聚合。

也就是说，本发明的制备塑料光学纤维的预制品的装置包括：防空腔型旋转反应器；驱动部件，该部件包括用于转动旋转反应器的电动机和rpm(每分钟的转数)控制器；用于将旋转反应器固定在驱动部件上的固定装置；用于防止紫外光照射到引入部分的UV阻挡壁；和用于加压旋转反应器的加压部件，该加压部件包括阀门、量规(gauge)和管路。

图1显示了用于本发明的防空腔型旋转反应器的一个实施方式。反应器是圆柱式的并划分为引入部分10和反应部分20。引入部分10具有反应物入口11，通过该入口反应物输入到整个反应器中。反应部分20具有流路21，通过该流路反应物从引入部分10流入反应部分20。在引入部分10的反应物入口11和反应部分20的流路21之间存在阻挡壁32和防空腔结构30。该阻挡壁32和防空腔结构30防止在反应器旋转时，在反应物入口11产生的空腔扩展到反应部分20。防空腔结构30具有一个或多个流路31，通过该流路反应物从引入部分10流入反应部分20，而空腔本身不能从引入部分扩展到反应部分。

图2为显示配备有紫外光聚焦光学系统的防空腔型旋转反应器的透视图。具体地，紫外光聚焦光学系统41布置在防空腔型旋转反应器44的顶部。将传送器43安装在紫外光聚焦光学系统41上，以使光学系统41能够在旋转反应器44的顶部沿旋转反应器44的径向自由移动。为了选择性地控制温度，可以独立地安装控温部件，其包括引入由加热管线加热的热空气的空气入口42a、绝热系统、空气出口42b和控制反应器内部温度的温度控制器42。

图3a～3c为使用防空腔型旋转反应器制备塑料光学纤维的预制品时，本发明的装置的操作原理图。如图3a所示，紫外光聚焦光学系统基本包括紫外灯51和任选安装在紫外灯上方的抛物柱面反射镜52或安装在紫外灯下方的平凸透镜53，该平凸透镜53用于将从紫外灯51发射的紫外光聚焦到反应部分。紫外光聚焦光学系统布置在沿防空腔型旋转反应器的径向可移动的传送器54的上方，以使紫外光可以随着传送器的移动照射到反应部分。

当转动旋转反应器时，从引入部分的未占据空间产生空腔。然而，由于防空腔结构该空腔不扩展到反应部分。在反应器的连续旋转下，随着反应部分中反应物的聚合，发生体积收缩。与收缩的体积一样多，反应物从引入部分流入反应部分。结果，引入部分的空腔变得更大，而在反应部分中没有形成空腔。

另一方面，在通过改变引入部分10的组成61和反应部分20的组成62，使引入部分10的折射率高于反应部分20的折射率的状态下，当从安装在传送器上的紫外光聚焦光学系统发射的紫外光65仅仅照射到部分63时，聚合该部分63，从而由于引入部分的组成差异导致折射率增加。此时，由于引入部分因UV阻挡壁64的原故没有被照射，因此仅仅在反应部分中发生聚合。如图3b和3c所示，随着紫外光聚焦光学系统继续朝旋转反应器的中心方向引动以进行聚合，折射率向中心方向改变。由于被紫外光聚焦光学系统发射的紫外光聚合的部分限制在待制备的预制品的纵向，因此预制品在纵向显示了均一的折射率分布。

大体上，由于防空腔结构，反应部分中的体积收缩没有引起空腔，但是由于在径向混合过程中产生的热可能出现单体的挥发。当出现挥发时，挥发单体的空腔可在旋转过程中在反应部分形成空腔。如上所述，对引入部分加压抑制了空腔的形成，并且改变旋转角度和速度可使得空腔向引入部分移动，这在制备无空腔预制品中是有利的。优选本发明的装置还可包括角度控制部件，用于将防空腔型旋转反应器的位置设定为所需的角度，优选该角度相对于重力方向为0°～90°。

如图2所示，当本发明的装置还包括具有空气入口和空气出口的加热部件时，产生的热量最小化并且易于控制反应速度。由此，图3所示的装置适用于制备塑料光学纤维的大直径预制品。

下面，将详细描述使用本发明的装置有效制备塑料光学纤维的预制品的方法。

本发明的方法包括以下步骤：

(1)用含有至少一种单体、光聚合引发剂和链转移剂的第一组分填充防空腔型旋转反应器的反应部分；(2)将组成与第一组分不同的第二组分导入防空腔型旋转反应器的引入部分的一部分中，并用惰性气体加压及充满引入部分的其它部分；和(3)在防空腔型旋转反应器旋转下光聚合反应物，同时将紫外光聚焦光学系统移向旋转反应器的中心。

如果需要的话，可以在步骤(1)中，在用第一组分填充反应部分前，在反应部分中形成具有固定折射率的包层(clad)。

此外，通过在步骤(2)将混合物导入引入部分，可以制备折射率梯度向中心增加的聚合材料，该混合物的折射率高于在步骤(1)填充到反应部分的第一组分的折射率。特别是该方法可以有效地应用于制备聚合的光学纤维的预制品，该光学纤维具有渐变折射率分布。

为了在步骤(3)获得聚合材料的各种折射率梯度，可以对反应器的转速进行各种变化。例如，转速的各种变化可以是在高速或低速旋转和停止下的简单重复，正弦函数，或周期、相位和/或振幅变化的函数。此外，通过在步骤(3)调节紫外光聚焦光学系统的聚焦面积和传送速度，可以制备具有各种折射率梯度的聚合材料。

另一方面，可以将选自在步骤1和2中分别填充到反应部分和引入部分的第一和第二组分中的至少一种组分预先聚合以制备预聚物，并且可以全部或部分使用该预聚物。对本发明的方法的各种改变都是可行的。例如，可以加入另一种物质以获得所需的聚合材料，尽管它不参与第一和第二组分之间的反应，其中该另一种物质与由第一和第二组分制备的共聚物具有良好的相容性，并且与第一和第二组分的折射率不同。优选的预聚物包括由选自下面的至少一种化合物聚合而获得的那些预聚物：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸1-甲基环己酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸氯苄酯、甲基丙烯酸1-苯乙酯、甲基丙烯酸1，2-二苯基乙酯、甲基丙烯酸二苯基甲酯、甲基丙烯酸糠基酯、甲基丙烯酸1-苯基环己基酯、甲基丙烯酸五氯代苯酯、甲基丙烯酸五溴代苯酯、苯乙烯、甲基丙烯酸2，2，2-三氟乙酯(TFEMA)、甲基丙烯酸2，2，3，3，3-五氟丙酯(PFPMA)、甲基丙烯酸1，1，1，3，3，3-六氟异丙酯(HFIPMA)、和甲基丙烯酸2，2，3，3，4，4，4-七氟丁酯(HFBMA)。具有与第一和第二组分不同的折射率、并且不参与第一和第二组分间的反应的物质，其实例包括磷酸三苯酯、二苯基硫、二苯基亚砜(diphenyl sulfoixde)、苯甲酸苄酯和和联二亚苯(diphenylene)。

具有不同折射率的至少两种单体可以用作第一和第二组分，以制备塑料光学纤维的预制品，并且该至少两种单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸1-甲基环己酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸氯苄酯、甲基丙烯酸1-苯基乙酯、甲基丙烯酸1，2-二苯基乙酯、甲基丙烯酸二苯基甲酯、甲基丙烯酸糠基酯、甲基丙烯酸1-苯基环己基酯、甲基丙烯酸五氯代苯酯、甲基丙烯酸五溴代苯酯、苯乙烯、甲基丙烯酸2，2，2-三氟乙酯(TFEMA)、甲基丙烯酸2，2，3，3，3-五氟丙酯(PFPMA)、甲基丙烯酸1，1，1，3，3，3-六氟异丙酯(HFIPMA)和甲基丙烯酸2，2，3，3，4，4，4-七氟丁酯(HFBMA)，但是并不限于此。

如果需要的话，在本发明的方法中预先形成包层时，加入热聚合引发剂以聚合这些单体。热聚合引发剂的实例包括但不限于2，2’-偶氮二异丁腈、1，1’-偶氮双(环己烷腈(cyclohexanecarbonitrile))、2，2’-偶氮双(2，4-二甲基戊腈)、2，2’-偶氮双(甲基丁腈)、二叔丁基过氧化物、过氧化月桂酰、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化物、偶氮叔丁烷、偶氮双异丙基、偶氮正丁烷等。

在本发明的方法中用于聚合单体的光聚合引发剂为选自以下的至少一种物质，但不限于：4-(对甲苯基硫)二苯甲酮、4，4’-二(二甲基氨基)二苯甲酮和2-甲基-4’-(甲基硫)-2-吗啉基-苯丙酮。加入到单体混合物中的链转移剂是选自以下的至少一种物质：正丁基硫醇、月桂基硫醇和十二烷基硫醇(dodesyl mercaptan)，但不限于此。

通过本发明的方法制备的塑料光学纤维的预制品可以进行热拉伸以将其转变为具有所需直径的渐变折射率塑料光学纤维(GI-POF)，或者可以加工以具有较厚的绳股形(strand form)，该预制品可以应用于折射率分布透镜和用于图像传输的图像引导(image guide)。

现在将参考下面的实施例更详细地描述本发明。然而，这些实施例是为了解释的目的而给出的，不解释为限制本发明的范围。

实施例1

将2，2’-偶氮二异丁腈(作为热聚合引发剂)和正丁基硫醇(作为链转移剂)在100mol％甲基丙烯酸甲酯(MMA)中的反应溶液装入防空腔型旋转反应器的反应部分20。在75℃下聚合该反应溶液24小时，同时以2,000rpm转动旋转反应器，以形成聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)包层。之后，将反应溶液装入主要反应部分，该反应溶液由甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸苄酯(MMA/BzMA＝95/5mol/mol％)混合物、UV引发剂(Irgacure 184)和正丁基硫醇组成，将甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸苄酯(MMA/BzMA＝80/20mol/mol％)的混合物装入引入部分10，然后将引入部分10在氮气气氛下加压至3巴。以2,000rpm的转速，在75℃下进行聚合，同时以0.5毫米/30分钟的速度将紫外光聚焦光学系统从包层传送到中心部分，以制备具有渐变折射率的预制品。当由截断法(cut back method)(图4)测量时，所得塑料光学纤维的光损失为约180dB/km。如从图5可以看出的，该塑料光学纤维沿其纵向显示了均一的光损失。

实施例2

将2，2’-偶氮二异丁腈和正丁基硫醇在MMA/TFPMA(80/20mol/mol％)中的反应溶液装入主要反应部分20。在75℃下聚合该反应溶液24小时，同时以2,000rpm转动旋转反应器，以形成聚甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸三氟丙酯包层。之后，将反应溶液装入主要反应部分，该反应溶液由甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸三氟丙酯(MMA/TFPMA)(80/20mol/mol％)混合物、UV引发剂(Irgacure 184)和正丁基硫醇组成，将甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸三氟丙酯(MMA/TFPMA)(95/5mol/mol％)的混合物装入引入部分10，然后将引入部分10在氮气气氛下加压至3巴。以2,000rpm的转速，在75℃进行聚合，同时以0.5毫米/30分钟的速度将紫外光聚焦光学系统从包层传送到中心部分，以制备具有渐变折射率的预制品。当由截断法(图3)测量时，所得塑料光学纤维的光损失为约170dB/km。如图5所示，塑料光学纤维沿其纵向显示了均一的光损失。当通过脉冲展宽试验测量时，使用该预制品制备的GI-POF(POF)的传输速度为3.1Gbps@50m。

从上面的描述很明显，本发明的用于制备塑料光学纤维的预制品的装置和方法具有下列优势。在旋转期间，当化学反应或物理现象伴随有体积收缩时，可以避免或最小化一系列故障操作，例如停止反应器以填充在反应器中心形成的空腔和引入反应物。因此，本发明的优势在于可以容易地制备塑料光学纤维的预制品。

虽然为了说明描述了本发明的优选实施方式，但本领域普通技术人员会认识到，在不背离如所附权利要求书中所披露的本发明的范围和实质下，各种改进、添加和代替都是可行的。

Claims (17)

1.一种用于制备塑料光学纤维的预制品的装置，包括：

1)防空腔型旋转反应器，该旋转反应器包括：具有反应物入口的引入部分，通过该反应物入口将反应物引入到整个反应器中；布置在阻挡壁中心的反应部分，该反应部分通过阻挡壁与引入部分相邻，并具有通过其将反应部分与引入部分相连的流路；以及用于将引入部分与反应部分相连的一个或多个流路；

2)用于转动旋转反应器的驱动部件；

3)用于将旋转反应器固定在驱动部件上的固定装置；

4)用于防止紫外光照射到旋转反应器的引入部分的UV阻挡壁；和

5)用于加压旋转反应器的加压部件，

其中，改进包括紫外光聚焦光学系统和用于沿旋转反应器的径向转移紫外光聚焦光学系统的传送器，所述紫外光聚焦光学系统配备有紫外灯并布置在旋转反应器的上方。

2.权利要求1的装置，其中紫外光聚焦光学系统还包括布置在紫外灯上方的抛物柱面反射镜或布置在紫外灯下方的平凸透镜，用于将从紫外灯发射的紫外光聚焦到反应部分。

3.权利要求1的装置，其中该装置还包括控温部件，该部件包括用于输入由加热管线加热的热空气的空气入口、绝热系统、空气出口和用于控制反应器内部温度的温度控制器。

4.权利要求1的装置，还包括角度控制部件，该部件用于相对于重力方向，在0°～90°的范围内调节防空腔型旋转反应器的位置。

5.一种用于使用权利要求1的装置制备塑料光学纤维的预制品的方法，该方法包括以下步骤：

(1)用含有至少一种单体、光聚合引发剂和链转移剂的第一组分填充防空腔型旋转反应器的反应部分；

(2)将组成与第一组分不同的第二组分导入防空腔型旋转反应器的引入部分的一部分中，并用惰性气体加压及充满引入部分的其它部分；和

(3)在防空腔型旋转反应器旋转下光聚合反应物，同时将紫外光聚焦光学系统移向旋转反应器的中心。

6.权利要求5的方法，其中在步骤(1)中用第一组分填充反应部分前，在反应部分中形成具有固定折射率的包层。

7.权利要求5的方法，其中在步骤(2)将第二组分导入至引入部分，以使折射率梯度向中心增加，该第二组分的折射率高于在步骤(1)中填充到反应部分的第一组分的折射率。

8.权利要求5的方法，其中以恒定或非恒定的速度旋转防空腔型旋转反应器。

9.权利要求8的方法，其中非恒定旋转是在高速或低速旋转及停止下的简单重复，或基于正弦函数或其周期、相位和振幅变化的函数。

10.权利要求5的方法，其中通过在步骤(3)改变紫外光聚焦光学系统的聚焦面积和传送速度而进行聚合。

11.权利要求5的方法，其中在步骤1和2中分别填充到反应部分和引入部分的第一和第二组分都是预聚物状态，并且可以全部或部分使用该预聚物。

12.权利要求5的方法，其中将一种物质加入到反应部分和引入部分中，该物质和共聚物具有良好的相容性，并且具有不同于第一和第二组分的折射率，同时它不参与第一和第二组分之间的反应。

13.权利要求5的方法，其中单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸1-甲基环己酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸氯苄酯、甲基丙烯酸1-苯基乙酯、甲基丙烯酸1，2-二苯基乙酯、甲基丙烯酸二苯基甲酯、甲基丙烯酸糠基酯、甲基丙烯酸1-苯基环己酯、甲基丙烯酸五氯代苯酯、甲基丙烯酸五溴代苯酯、苯乙烯、甲基丙烯酸2，2，2-三氟乙酯(TFEMA)、甲基丙烯酸2，2，3，3，3-五氟丙酯(PFPMA)、甲基丙烯酸1，1，1，3，3，3-六氟异丙酯(HFIPMA)和甲基丙烯酸2，2，3，3，4，4，4-七氟丁酯(HFBMA)。

14.权利要求5的方法，其中光聚合引发剂为选自4-(对甲苯基硫)二苯甲酮、4，4’-二(二甲基氨基)二苯甲酮和2-甲基-4’-(甲基硫)-2-吗啉基-苯丙酮中的至少一种，并且链转移剂是选自正丁基硫醇、月桂基硫醇和十二烷基硫醇中的至少一种。

15.权利要求11的方法，其中预聚物是由以下的至少一种化合物聚合的：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸1-甲基环己酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸氯苄酯、甲基丙烯酸1-苯基乙酯、甲基丙烯酸1，2-二苯基乙酯、甲基丙烯酸二苯基甲酯、甲基丙烯酸糠基酯、甲基丙烯酸1-苯基环己酯、甲基丙烯酸五氯代苯酯、甲基丙烯酸五溴代苯酯、苯乙烯、甲基丙烯酸2，2，2-三氟乙酯(TFEMA)、甲基丙烯酸2，2，3，3，3-五氟丙酯(PFPMA)、甲基丙烯酸1，1，1，3，3，3-六氟异丙酯(HFIPMA)和甲基丙烯酸2，2，3，3，4，4，4-七氟丁酯(HFBMA)。

16.权利要求12的方法，其中所述具有不同于第一和第二组分的折射率同时不参与第一和第二组分之间的反应的物质为选自磷酸三苯酯、二苯基硫、二苯基亚砜、苯甲酸苄酯和和联二亚苯中的至少一种物质。

17.一种渐变折射率塑料光学纤维的预制品，其是通过权利要求5～16中任一项的方法制备的。

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