DE69218153T2 - Optisches Transmissionsmedium aus synthetischem Harz und Verfahren zur Herstellung - Google Patents

Optisches Transmissionsmedium aus synthetischem Harz und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number
DE69218153T2
DE69218153T2 DE69218153T DE69218153T DE69218153T2 DE 69218153 T2 DE69218153 T2 DE 69218153T2 DE 69218153 T DE69218153 T DE 69218153T DE 69218153 T DE69218153 T DE 69218153T DE 69218153 T2 DE69218153 T2 DE 69218153T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
polymer
refractive index
optical transmission
transmission medium
functional groups
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.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69218153T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69218153D1 (de
Inventor
Kanji Kusada
Yasuo Matsumura
Shogo Miyata
Kaede Terauchi
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.)
Eneos Corp
Original Assignee
Nippon Petrochemicals 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 Nippon Petrochemicals Co Ltd filed Critical Nippon Petrochemicals Co Ltd
Publication of DE69218153D1 publication Critical patent/DE69218153D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69218153T2 publication Critical patent/DE69218153T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • G02B1/045Light guides

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG (1) Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Übertragungsmedium, das aus einem verstreckten synthetischen Harz hergestellt ist, und sie bezieht sich insbesondere auf ein optisches Übertragungsmedium aus synthetischem Harz, das einen kontinuierlichen Gradienten des Brechungsindex, verteilt von dem Umfangsbereich bis zu dem Zentralbereich im Querschnitt des optischen Übertragungsmediums selbst, aufweist und das eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit besitzt. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Herstellungsverfahren des optischen Übertragungsmediums aus synthetischem Harz.
  • (2) Beschreibung des Standes der Technik
  • Als optische Fasern für die Übertragung von Licht gibt es bis jetzt optische Fasern aus Quarzglas und solche aus Kunststoff. In den aus Quarzglas hergestellten Fasern ist der Übertragungsverlust sehr gering. Dementsprechend werden sie in großem Umfang für die optische Übertragung und Datenübertragung über weite Entfernungen verwendet. Andererseits ist der Übertragungsverlust in den aus Kunststoff hergestellten optischen Fasern größer als der in den aus Quarzglas hergestellten optischen Fasern. Jedoch haben die aus Kunststoff hergestellten optischen Fasern insofern Vorteile als sie leicht und ausgezeichnet biegsam sind sowie große Durchmesser aufweisen und, da sie einfach zu bearbeiten sind, leicht mit verschiedenen Elementen verbunden werden können. Außerdem sind sie billig, so daß sie für die Übertragung über kurze Entfernungen beispielsweise für Datenschnittstellen und verschiedene Sensoren verwendet werden.
  • Die aus Kunststoff hergestellten optischen Fasern werden in einen GI-Typ (Gradientenindex-Typ), der eine sich kontinuierlich ändernde Verteilung des Brechungsindex aufweist, und einen SI-Typ (Stufenindex-Typ), der aus zwei verschiedenen, Kern und Mantel genannten Schichten mit jeweils verschiedenen Brechungsindices besteht, eingeteilt. Ersterer Typ ist mit dem Vorteil seiner großen Übertragungsbandbreite bei der Verwendung für die Hochleistungs-Kommunikation über kurze Entfernungen zu erwarten, und letzterer wird für die optische Übertragung und Sensoren verwendet.
  • Die meisten derzeit verwendeten optischen Kunststoff- Fasern sind vom SI-Typ, bei dem die Hauptkomponente Poly(methylmethacrylat) ist, das eine hohe Durchlässigkeit aufweist. Der Glasübergangspunkt dieses Poly(methylmethacrylats) beträgt etwa 100ºC, so daß diese optischen Kunststoff-Fasern bei hohen Temperaturen nicht kontinuierlich verwendet werden können. In den letzten Jahren wurde der Versuch unternommen, die optischen Kunststoff-Fasern unter solchen Hochtemperatur-Bedingungen, wie sie in Mikrowellenherden oder Motorräumen von Autos vorliegen, zu verwenden. Um die Wärmebeständigkeit der optischen Kunststoff-Fasern zu verbessern, wurden deshalb verschiedene Untersuchungen durchgeführt. Um die Wärmebeständigkeit von Poly(methylmethacrylat) zu verbessern, wurden zum Beispiel ein Verfahren, bei dem Methylmethacrylat und N-Arylmaleinsäureimid copolymerisiert werden, ein Verfahren, bei dem Methylmethacrylat und Styrol oder Vinyltoluol und Maleinsäureanhydrid copolymerisiert werden, ein Verfahren, bei dem Polycarbonat als Kern verwendet wird, ein Verfahren, bei dem an der Außenseite eines Mantels eine Schutzschicht gebildet wird, und ein Verfahren, bei dem in dem Alkohol-Teil des Methacrylats größere Moleküle verwendet werden, offenbart (U.S.-Patent Nr. 4 576 438).
  • Diese Bemühungen konnten die Wärmebeständigkeit der optischen Kunststoff-Fasern jedoch nicht bis zu einem solchen Grad verbessern als daß sie den oben erwähnten Hochtemperaturbedingungen standgehalten hätten.
  • Außerdem zielen die meisten dieser Versuche auf die Verbesserung der optischen Kunststoff-Fasern vom SI-Typ aus den zwei Schichten Kern und Mantel, und beim GI-Typ mit der kontinuierlichen Verteilung des Brechungsindex wurden kaum Untersuchungen durchgeführt.
  • Bei der Herstellung der optischen Kunststoff-Faser vom SI-Typ wird ein Schmelzspinnverfahren eingesetzt, bei dem zwei Sorten geschmolzener Polymere durch eine Düse extrudiert werden. Dieses Verfahren umfaßt einen Polymerisationsschritt, um Polymere mit einheitlichen Zusammensetzungen herzustellen, und einen nachfolgenden Schritt, um zwei oder mehr Sorten von Polymeren durch Schmelzextrusion unter Bildung zweier Brechungsindex-Stufen zu spinnen.
  • Im Gegensatz dazu ist es bei der optischen Kunststoff- Faser vom GI-Typ, bei dem sich die Monomerzusammensetzung in der radialen Richtung des Faserquerschnitts ändert, theoretisch schwierig, das oben erwähnte Verfahren zu verwenden. Demzufolge wird üblicherweise ein solches Verfahren verwendet, bei dem nach der Bildung einer Vorform mit einer Verteilung des Brechungsindex das Spinnen durchgeführt wird, ohne den Verteilungszustand zu ändern. Wenn die Copolymerisation mit einem Monomer mit einem hohen Glasumwandlungspunkt durchgeführt wird, um der Faser Wärmebeständigkeit zu verleihen, ist es erforderlich, ein ganz anderes Polymensationsverfahren zu verwenden, oder es ist unmöglich, die Verteilung des Brechungsindex darin zu erzeugen. Aus diesen Gründen erwies sich die Herstellung der optischen Kunststoff- Faser vom GI-Typ als schwierig.
  • GB-A-1439627 offenbart ein optisches Übertragungsmedium aus synthetischem Harz, dessen Brechungsindex sich von der Oberfläche des Elements nach innen allmählich ändert. Ein ungesättigtes Monomer A wird unter Bildung eines transparenten Prepolymers polymerisiert, und ein anderes Monomer B wird mit dem Prepolymer in Kontakt gebracht und in das Prepolymer eindiffundieren gelassen, um einen fallenden Konzentrationsgradienten von Monomer B aufzubauen. Schließlich wird das Monomer B polymerisiert und die Polymerisation von Monomer A vervollständigt. Jedoch verbessert auch diese Methode die Wärmebeständigkeit des lichtleitenden Elements nicht.
  • Dementsprechend war es bis jetzt erforderlich, ein optisches Ubertragungsmedium aus synthetischem Hatz und vom Typ mit einer Verteilung des Brechungsindex herzustellen, das bei hohen Temperaturen verwendet werden kann und das eine kontinuierliche Verteilung des Brechungsindex aufweist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • In Anbetracht des oben erwähnten Standes der Technik ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, in hoher Produktivität und bei geringen Kosten ein verstrecktes optisches Übertragungsmedium aus synthetischem Harz zu liefern, das ausgezeichnete Wärmebeständigkeit und eine kontinuierliche Verteilung des Brechungsindex aufweist, und dadurch die Nachteile bei den optischen Übertragungsmedien aus synthetischem Harz, die durch ein herkömmliches Verfahren zur Verbesserung der Wärmebeständigkeit mittels Copolymerisation oder durch ein herkömmliches Verfahren unter Verwendung eines wärmebeständigen Monomers erhalten werden, zu beseitigen.
  • Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, ein verstrecktes optisches Übertragungsmedium aus synthetischem Harz zu liefern, das ein Polymer umfaßt, welches einen kontinuierlichen Gradienten des Brechungsindex, verteilt von dem Umfangsbereich bis zu dem Zentralbereich des Querschnitts eines Polymers, aufweist und das eine vernetzte Polymerstruktur besitzt.
  • Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines verstreckten optischen Übertragungsmediums aus synthetischem Harz zu liefern, das ein Polymer umfaßt, das einen kontinuierlichen Gradienten des Brechungsindex, verteilt von dem Umfangsbereich bis zu dem Zentralbereich des Querschnitts eines Polymers, umfaßt und eine vernetzte Polymerstruktur besitzt. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer, das den kontinuierlichen Gradienten des Brechungsindex, verteilt von dem Umfangsbereich bis zu dem Zentralbereich des Querschnitts des Polymers, aufweist, nach Erhitzen und Verstrecken vernetzt wird.
  • Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Übertragungsmediums aus synthetischem Harz zu liefern, das eine Stufe umfaßt, in der ein Polymer mit vernetzbaren funktionellen Gruppen nach dem Erhitzen und Verstrecken vernetzt wird.
  • Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, ein Polymer zu liefern, das einen kontinuierlichen Gradienten des Brechungsindex, verteilt von dem Umfangsbereich bis zu dem Zentralbereich, in seinem Querschnitt aufweist, und das vernetzbare funktionelle Gruppen besitzt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNG
  • Fig. 1 ist ein Diagramm, das die Verteilung des Brechungsindex in der radialen Richtung einer optischen Faser zeigt, die in einem Beispiel erhalten wurde.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird nun ausführlicher beschrieben.
  • Ein optisches Übertragungsmedium gemäß der vorliegenden Erfindung aus synthetischem Harz und vom Typ mit Brechungsindexverteilung wird durch ein Verfahren hergestellt, das eine Stufe, in der ein Polymer mit vernetzbaren funktionellen Gruppen und einer kontinuierlichen Verteilung des Brechungsindex ausgebildet wird, eine Stufe, in der das erhaltene Polymer erhitzt und verstreckt wird, und eine Stufe, in der eine Vernetzung an dem verstreckten Polymer ausgebildet wird, umfaßt.
  • Das wichtigste in der vorliegenden Erfindung ist, daß die vernetzbaren funktionellen Gruppen nicht in erheblichem Umfang in der anfänglichen Stufe der Herstellung des Polymers, das die Verteilung des Brechungsindex aufweist, reagieren. Außerdem ist es notwendig, daß die vernetzbaren funktionellen Gruppen nicht in der Erhitzungs- und Verstreckungsstufe reagieren.
  • Die Kombination der Stufen zur Bildung der Verteilung des Brechungsindex mit der Stufe der Vernetzung wird an Beispielen erläutert durch:
  • thermische Radikalpolymerisation - kationische Vernetzung durch Licht;
  • thermische Radikalpolymerisation - Vernetzung durch Photodimerisierung;
  • thermische Radikalphotopolymerisation - Vernetzung durch Elektronenstrahlung;
  • Kondensationspolymerisation - Vernetzung durch radikalische Addition; und
  • Kondensationspolymerisation - Vernetzung durch Photodimerisierung.
  • Von diesen wird unter einem industriellen Gesichtspunkt die Kombination der thermischen Radikalpolymerisation mit der kationischen Vernetzung durch Licht besonders bevorzugt. Unterdessen sollte sehr darauf geachtet werden, daß die vernetzbaren funktionellen Gruppen in der Erhitzungs- und Verstreckungsstufe nicht reagieren können.
  • Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Polymer, das den kontinuierlichen Gradienten des Brechungsindex, verteilt von dem Umfangsbereich bis zu dem Zentralbereich des Polymers, aufweist und das die vernetzbaren funktionellen Gruppen besitzt, kann mit jedem bekannten Verfahren hergestellt werden, solange das Verfahren keinen Einfluß auf die nachfolgende Stufe hat. Das Polymer muß jedoch ein thermoplastisches lineares Polymer sein, da es anschließend der Erhitzungs- und Verstreckungsstufe unterzogen wird. In Anbetracht dieses Punktes ist ein Polymer, das beispielsweise durch die Radikalpolymerisation eines Vinylmonomers erhalten wird, geeignet.
  • Das Verfahren zur Herstellung des Polymers, das die kontinuierliche Verteilung des Gradienten des Brechungsindex von dem Umfangsbereich bis zu dem Zentralbereich des Querschnitts des Polymers aufweist, unter Verwendung der Radikalpolymerisation eines Vinylmonomers wird an Beispielen erläutert durch:
  • ein Verfahren, bei dem ein Gemisch aus zwei Sorten von Monomeren mit unterschiedlichen Brechungsindices langsam in einen rotierenden Zylinder eingefüllt wird und copolymerisiert wird, indem man das Copolymer allmählich gegen das Innere des Zylinders wachsen läßt, wobei man das Monomerverhältnis nach und nach ändert (japanische Offenlegungs- Patentveröffentlichung Nr. 57-185001);
  • ein Verfahren, bei dem der Unterschied zwischen den Reaktionsgeschwindigkeiten zweier Arten von Vinylmonomeren ausgenutzt wird (japanische Offenlegungs-Patentveröffentlichung Nr. 54-30301);
  • ein Verfahren, bei dem die Auflösung eines Polymers ausgenutzt wird (EP-A-496893 und 497984); und
  • ein Verfahren, bei dem der Effekt der selektiven Diffusion von zwei Arten von Vinylmonomeren ausgenutzt wird (ibid.)
  • Eine solche Radikalpolymerisation kann durch Mischen eines Vinylmonomers, einer oder mehrerer Sorten von Vinylmonomeren, die copolymerisiert werden sollen, eines bekannten Radikalpolymerisationsinitiators wie Benzoylperoxid und, falls erforderlich, eines bekannten Molekulargewichtreglers wie Alkylmercaptan in einer geeigneten Menge und anschließendes Copolymerisieren des Gemisches erreicht werden. In der vorliegenden Erfindung ist es jedoch unvermeidlich, daß bei der Copolymerisation mindestens ein Vinylmonomer mit vernetzbaren funktionellen Gruppen verwendet wird.
  • Typische Beispiele für das Vinylmonomer mit den vernetzbaren funktionellen Gruppen, das copolymerisiert werden soll, schließen Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat, β-Methylglycidylacrylat, β-Methylglycidylmethacrylat, 2, 3-Epithiopropylacrylat, 2,3-Epithiopropylmethacrylat, Dicyclopentenylacrylat, Dicyclopentenylmethacrylat, Allylglycidylether, 2-(p-Vinylphenyl) propylenoxid, 4-Vinylepoxycyclohexan, 6-Vinylepoxynorbornan, 6-Ethylidenepoxynorbornan, Glycidyl- p-vinylbenzoat, Vinylcinnamat, Vinyl-α-cyanocinnamat, Vinylcinnamylidenpyruvat, Cinnamylacrylat, Cinnamylmethacrylat und Vinylmonomere mit Isophorongruppen ein. Diese besitzen thermisch radikalisch polymerisierbare funktionelle Gruppen sowie die funktionellen Gruppen, die durch Lichtstrahlung kationisch, aber nicht durch Hitze vernetzt werden können.
  • Unter diesen sind die Monomere mit einer Glycidylgruppe und/oder einer Epithiogruppe zu bevorzugen, und insbesondere sind Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat, 2,3-Epithiopropylacrylat und 2,3-Epithiopropylmethacrylat zu bevorzugen.
  • Als Vinylmonomer, das mit dem oben erwähnten Monomer, das die vernetzbaren funktionellen Gruppen aufweist copolymerisiert wird, kann jedes Vinylmonomer verwendet werden, solange es unter Bildung eines transparenten Polymers gleichförmig copolymerisieren kann.
  • Unterdessen sind, um die Verteilung des Brechungsindex zu bilden, mindestens zwei Sorten von Monomeren notwendig. Außerdem ist es erforderlich, daß sich der Brechungsindex eines rein aus einem Monomer hergestellten Polymers um mindestens 0,005 von den Brechungsindices der anderen rein hergestellten Polymere unterscheidet. Folglich müssen die Monomere, die kombiniert werden sollen, im Hinblick auf den obigen Punkt ausgewählt werden. Das Monomer mit den vernetzbaren funktionellen Gruppen kann eines aus der Kombination dieser Monomere sein.
  • Es ist jedoch zu bevorzugen, daß zusätzlich zu dem oben erwähnten Vinylmonomer mit vernetzbaren Gruppen mindestens zwei Sorten von Vinylmonomeren ausgewählt werden, und sie werden dann gemäß dem in der oben erwähnten Patentveröffentlichung beschriebenen Verfahren radikalisch polymensiert, um die Verteilung des Brechungsindex zu bilden.
  • Typische Beispiele solcher Vinylmonomere schließen Vinylchlorid, Vinylacetat, Styrol, α-Methylstyrol, p-Chlorstyrol, Acrylnitril, Methacrylnitril, Vinylphenylacetat, Vinylbenzoat, Vinylfluorid, Vinylnaphthalin, Vinylidenfluorid, Vinylidenchlorid, Methylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat, Ethylmethacrylat, Butylacrylat, Butylmethacrylat, Cyclohexylacrylat, Cyclohexylmethacrylat, Phenylacrylat, Phenylmethacrylat, Benzylacrylat, Benzylmethacrylat, Naphthylacrylat, Naphthylmethacrylat, Adamantylacrylat, Adamantylmethacrylat, Bornylacrylat, Bornylmethacrylat, Hydroxyalkylacrylat, Hydroxyalkylmethacrylat, Perfluoralkylacrylat und Perfluoralkylmethacrylat ein.
  • Die unter diesen besonders zu bevorzugenden Vinylmonomere sind Styrol, Acrylate und Methacrylate, beispielsweise Methylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat, Ethylmethacrylat, Butylacrylat, Butylmethacrylat, Cyclohexylacrylat, Cyclohexylmethacrylat., Benzylacrylat, Benzylmethacrylat, Adamantylacrylat, Adamantylmethacrylat, Perfluoralkylacrylat und Perfluoralkylmethacrylat.
  • Wenn das Vinylmonomer, das die oben erwähnten vernetzbaren funktionellen Gruppen besitzt, copolymerisiert wird, sind die vernetzbaren funktionellen Gruppen in dem resultierenden Polymer enthalten. Bevorzugte Beispiele für die vernetzbaren funktionellen Gruppen schließen, wie oben erwähnt, die Glycidylgruppe und die Epithiogruppe ein. Außerdem wird es bevorzugt, daß das Vinylmonomer, das die vernetzbaren funktionellen Gruppen besitzt, so copolymerisiert wird, daß der Gehalt der vernetzbaren funktionellen Gruppen im Polymer 3 Gew.-% oder mehr betragen kann. Wenn der Gehalt der vernetzbaren funktionellen Gruppen weniger als 3 Gew.-% beträgt, ist die Vernetzung, die im folgenden beschrieben wird, ungenügend, und das Ziel, die Hitzebeständigkeit zu verbessern, kann nicht erreicht werden. Die obere Grenze des Gehalts an vernetzbaren funktionellen Gruppen unterliegt keiner besonderen Beschränkung. Beispielsweise kann, falls das Vinylmonomer zur Bildung der Verteilung des Brechungsindex selbst das Monomer ist, das die vernetzbaren funktionellen Gruppen besitzt, das Vinylmonomer in einer zur Bildung der Verteilung des Brechungsindex ausreichenden Menge gemischt und copolymerisiert werden. Jedoch beträgt die Menge des Vinylmonomers gewöhnlich 50 Gew.-% oder weniger.
  • Da das so erhaltene Copolymer in der nächsten Stufe einem Erhitzungs- und Verstreckungsvorgang unterzogen wird, ist es wichtig, daß das Copolymer ein im wesentlichen vernetzungsfreies lineares Polymer ist. Gewöhnlich kann ein vernetztes Polymer nicht verstreckt werden. Es kann jedth bis zu einem solceen Grad vernetzt sein, daß die Erhitzungs- und Verstreckungsbehandlung noch annehmbar ist.
  • Aus den oben erwähnten Gründen ist es notwendig, die Copolymerisation ohne Verwendung eines Nonomers durchzführen, welches leicht die Vernetzung bewirkt, beispielsweise ein polyfunktionelles Monomer mit 3 oder mehreren radikalisch polymerisierbaren funktionellen Gruppen, oder wenn ein solches Monomer verwendet wird, die Reaktionsbedingungen, die das Stattfinden der Vernetzung hervorrufen, nicht anzuwenden.
  • In der vorliegenden Erfindung wird das Polymer, das durch das oben erwähnte Verfahren hergestellt wird und das einen kontinuierlichen Gradienten des Brechungsindex, verteilt von dem Umfangsbereich bis zu dem Zentralbereich des Polymers, und die vernetzbaren funktionellen Gruppen besitzt, der Stufe des Erhitzens und der Verstreckungsstufe unterzogen. Dieses Erhitzen und Verstrecken kann auf die gleiche Weise wie der Erhitzungs- und Verstreckungsvorgang bei linearen Copolymeren durchgeführt werden. Beispielsweise kann das Verstrecken ausgeführt werden, indem das Polymer bei einer Temperatur von 100 bis 400ºC erhitzt und anschließend mit einer Verstreckungsgeschwindigkeit von 0,1 cm/s bis 10 mis in Streckverhältnissen von 1,1 zu 100 verstreckt wird.
  • Der Durchmesser des so verstreckten Übertragungsmediums unterliegt keiner besonderen Beschränkung. Beispielsweise läuft jedoch, wenn eine Faser mit einem zu großen Durchmesser der nachfolgenden Vernetzungsreaktion unter Verwendung von Ultraviolettstrahlung unterworfen wird, die Vernetzung manchmal nicht zur Genüge ab, weil die Intensität der Ultraviolettstrahlung bei ihrem Durchgang durch die Masse eines synthetischen Harzes verringert wird und die Lichtintensität im inneren Teil des Materials nicht ausreichend ist. Deshalb ist der Durchmesser der Faser vorzugsweise 20 mm oder weniger, stärker bevorzugt 3 mm oder weniger und am meisten bevorzugt 1 mm oder weniger.
  • In der vorliegenden Erfindung wird das Polymer, das die kontinuierliche Verteilung des Gradienten des Brechungsindex von dem Umfangsbereich bis zu dem Zentralbereich des Polymers aufweist und das die vernetzbaren funktionellen Gruppen besitzt, nach der Stufe des Erhitzens und Verstreckens vernetzt. Diese Vernetzungsreaktion kann auf jede bekannte Weise, beispielsweise eine Vernetzungstechnik mit Hilfe von Ultraviolettstrahlung, Infrarotstrahlung, sichtbarer Strahlung oder aktinischer Strahlung wie γ-Strahlung oder Elektronenstrahlung, durchgeführt werden.
  • Beispielsweise ist, wenn das Polymer, das den kontinuierlichen Gradienten des Brechungsindex, verteilt von dem Umfangsbereich bis zu dem Zentralbereich des Polymers, aufweist und das die vernetzbaren funktionellen Gruppen besitzt, durch thermische radikalische Polymerisation, wie oben beschrieben, erhalten wurde, die kationische Vernetzung mittels Ultraviolettstrahlung oder die Vernetzung durch Elektronenstrahlung vorzuziehen. Insbesondere ist es ökonomisch am meisten bevorzugt, die kationische Vernetzung unter Verwendung von Ultraviolettstrahlung zu verwenden.
  • Außerdem kann in dem Vernetzungsvorgang zusätzlich eine Verbindung (im folgenden als "ein Vernetzungshilfsmittel" bezeichnet), die in ihrem Molekül eine oder mehrere Gruppen mit derselben Reaktivität wie die der vernetzbaren funktionellen Gruppen des Polymers der vorliegenden Erfindung besitzt, verwendet werden. Wenn die Vernetzungsreaktion die Ringöffnung von Epoxygruppen ausnutzt, schließen typische Beispiele für das Vernetzungshilfsmittel Epoxygruppen enthaltende Verbindungen mit einem Molekulargewicht von 1000 oder weniger, wie Styroloxid, Hexahydrophthalsäureglycidylester, Diepoxide von 6-Vinyl-2-norbornen und 6-Ethyliden-2- norbornen und Addukte aus Bisphenol A und Epichlorhydrin ein.
  • In der Vernetzungsreaktion kann ein Vernetzungsinitiator verwendet werden. Als Vernetzungsinitiator kann jeder beliebige verwendet werden, solange er gegenüber der radikalischen Copolymerisationsreaktion für die Herstellung des Polymers, das den kontinuierlichen Gradienten des Brechungsindex, verteilt von dem Umfangsbereich bis zu dem Zentralbereich des Polymers, aufweist und das vernetzbare funktionelle Gruppen besitzt, inaktiv ist. Beispielsweise kann, wenn das oben erwähnte Polymer durch eine thermische Radikalpolymerisationsreaktion hergestellt wird, ein kationischer Photovernetzungsinitiator, der gegenüber Hitze inert ist, verwendet werden. Die Menge des kationischen Photovernetzungsinitiators liegt im allgemeinen im Bereich von etwa 1 bis 5 Gew.-% der zu polymerisierenden Monomere.
  • Als solcher kationischer Photovernetzungsinitiator kann jeder bekannte kationische Photopolymerisationskatalysator verwendet werden. Beispiele für die kationischen Photopolymerisationskatalysatoren schließen Aryldiazoniumsalze, Diaryliodoniumsalze, Triarylsulfoniumsalze, Triarylselenoniumsalze, Dialkylphenacylsulfoniumsalze, Dialkyl-4-hydroxysulfoniumsalze, Sulfonsäureester, Eisen-Aren-Verbindungen und Silanol-Aluminium-Komplexe ein.
  • Diese kationischen Photopolymerisationskatalysatoren können einzeln oder in Form eines Gemisches aus zwei oder mehreren Arten von ihnen in einem beliebigen Verhältnis verwendet werden. Insbesondere im Hinblick auf die Transparenz, die für das optische Übertragungsmedium erforderlich ist, sind die Dialkylphenacylsulfoniumsalze, die bei der Vernetzung nicht färben, zu bevorzugen.
  • Zusätzlich können, falls notwendig, Additive wie Molekulargewichtsregler und Antioxidationsmittel verwendet werden.
  • Um das oben erwähnte Vernetzungshilfsmittel, den Vernetzungsinitiator oder das Antioxidationsmittel in dem Polymer, das die kontinuierliche Verteilung des Brechungsindex aufweist, zu dispergieren, können solche Verfahren verwendet werden, bei denen Additive in der Stufe der Bildung der Brechungsindexverteilung in einer Monomerlösung gelöst und damit gemischt werden, oder bei denen Additive nach dem Verstrecken von außen durch Diffusion eingebracht werden. Wenn es jedoch erwünscht ist, die Additive in demt Polymer gleichföumig zu dispergieren, ohne die Verteilung des Brechungsindex zu ändern, ist das erstere Verfahren vorzuziehen. Wenn beispielsweise bei der Bildung der Brechungsindexverteilung die radikalische Polymerisation verwendet wird, können das oben erwähnte Vernetzungshilfmittel, der Vernetzungsinitiator oder das Antioxidationsmittel zu einem Gemisch aus einer Vielzahl von Vinylmonomeren und, falls notwendig, dem Initiator für die Radikalpolymerisation und dem Molekulargewichtsregler hinzugefügt werden.
  • Wenn die kationische Photovernetzung unter Verwendung von Ultraviolettstrahlung vollzogen wird, kann eine üblicherweise bekannte Quelle für Ultraviolettstrahlung verwendet werden. Beispielsweise kann eine Quelle mit der gewünschten Strahlungsenergie, wie eine Quecksilberhochdruck- oder -niederdrucklampe oder eine Xenonlampe, verwendet werden. Die Zeitspanne, die für die Vernetzung erforderlich ist, hängt von der Intensität einer Lichtquelle, dem Abstand von der Lichtquelle, dem Durchmesser des Polymers in Faserforrn ab. Sie liegü im allgemeinen im Bereich von 1 Sekunde bis 30 Minuten.
  • Der Vernetzungsgrad kann über die Löslichkeit des Polymers in einem organischen Lösungsmittel wie Chloroform bestimmt werden. Im allgemeinen kann, wenn die Vernetzung ausgeführt wird, die Löslichkeit des Polymers in einem organischen Lösungsmittel wie Chloroform 10 Gew.-% oder weniger betragen. Wenn die Vernetzung bis zu einem solchen Grad ausgeführt wird, daß das Polymer darin nicht wesentlich gelöst wird, kann die Wärmebeständigkeit des Polymers ausreichend hoch sein.
  • Wie aus dem vorhergehenden Abschnitt ersichtlich ist, kann das wärmebeständige optische Übertragungsmedium erhalten werden, indem die Vernetzungsreaktion ohne Deformätion der Verteilung des Brechungsindex des Polymers, das den kontinuierlichen Gradienten des Brechungsindex, verteilt von dem Umfangsbereich bis zu dem Zentralbereich, aufweist, durchgeführt wird.
  • Die vorliegende Erfindung wird jetzt mit Bezug auf Beispiele ausführlicher beschrieben. Übrigens wurden die Monomere vor der Verwendung mittels Filtration durch ein Mikrofilter, Destillation oder Unkristallisation gereinigt, und die Polymerisation wurde in einem geschlossenen System oder in reiner Atmosphäre durchgeführt.
  • Beispiel 1
  • Die Copolymerisation wurde in einem Luftbad bei 70 ºC bei langsamem Eingießen der folgenden Materialien in ein sich mit 1000 Ulmin um eine horizontale Achse drehendes Rotationsgefäß aus Glas durchgeführt.
  • ein Gemisch aus 2,2,2-Trifluorethylmethacrylat und Methylmethacrylat
  • (das Mischungsverhältnis dieser beiden wurde von 90/0 bis 0/90 Teile verändert)
  • Glycidylmethacrylat 10 Teile
  • (die Summe des obigen Gemisches und dieser Verbindung betrug 100 Teile)
  • Phenacyltetramethylensulfoniumhexafluorophosphat 1 Teil
  • Azobisisobutyronitril 0,1 Teil
  • n-Octylmercaptan 0,2 Teil
  • Die im folgenden angegebenen Teile beziehen sich, wenn nicht anders aufgeführt, auf das Gewicht.
  • Nach der Polymerisation wurde durch Abnehmen des Glasgefäßes ein Polymer in Form einer Röhre von 30 mm Außendurchmesser und 6 mm Innendurchmesser erhalten.
  • Die Polymerisation wurde dann ausgeführt, indem die folgenden Materialien in die erhaltene Röhre eingegossen wurden
  • Nethylmethacrylat 90 Teile
  • Glycidylmethacrylat 10 Teile
  • Phenacyltetramethylensulfoniumhexafluorophosphat 1 Teil
  • Azobisisobutyronitril 0,1 Teil
  • n-Octylmercaptan 0,2 Teil
  • Auf diese Weise wurde ein fester Stab erhalten. Der Stab wurde geschnitten, um beide Enden von ihm zu entfernen, und dann bei indirektem Erhitzen in einer zylindrischen Heizröhre bei 250ºC thermisch verstreckt, wobei eine Faser mit 0,6 mm Durchmesser erhalten wurde.
  • Die aus Kunststoff hergestellte optische Faser wurde aufgewickelt und mit Ultraviolettstrahlung aus einer Hochdruckquecksilberlarnpe bei 25ºC 30 Minuten lang mit einer Intensität von 2 J/cm² bestrahlt.
  • Die so erhaltene optische Kunststoff-Faser war transparent und wies eine in der beigefügten Fig. 1 gezeigte Verteilung des Brechungsindex auf. Die Werte des Transmissionsverlusts bei 25ºC und 120ºC waren nicht sehr unterschiedlich, und sie betrugen bei 650 nm etwa 520 dB/km. Die Faser bestand in ihrem Zentralbereich aus einem in Chloroform unlöslichen Polymer.
  • Beispiel 2
  • In eine waagrecht gehaltene Gläsröhre wurden 90 Teile Methylmethacrylat und 10 Teile Glycidylmethacrylat eingefüllt. Beide Enden der Röhre wurden verschlossen. Danach wurde unter Rotieren der Röhre mit 1000 U/min eine gewöhnliche thermische Polymerisation durchgeführt, wobei eine Polymerröhre mit 10 mm Außendurchmesser und 6 mm Innendurchmesser erhalten wurde, die aus einem Copolymer mit einem Molekulargewicht von 100 000 bestand.
  • Die Glasröhre wurde zerbrochen und entfernt. In die so erhaltene Polymerröhre wurde 1 Teil Phenacyltetramethylensulfoniumhexafluorophosphat als Photovernetzungsmittel, 0,15 Teil n-Butylmercaptan als Kettenübertragungsmittel, 10 Teile Glycidylmethacrylat, das 0,50 Teil Benzoylperoxid als Polymerisationsinitiator enthielt, und ein Gemisch aus 70 Teilen Methylmethacrylat und 20 Teilen Benzylmethacrylat gegeben, und die thermische Polymerisation wurde bei 70ºC 20 Stunden lang an der Atmosphäre durchgeführt. Während der Polymerisation wurde die Polymerröhre mit 1000 U/min gedreht.
  • Nach der Polymerisation wurde sie unter einem verminderten Druck von 0,2 mmhg 20 Sunden lang einer thermischen Behandlung bei 100ºC unterzogen. Der Gehalt der in dem erhaltenen Polymer verbliebenen Monomere betrug weniger als 0,5 Gew.-%.
  • Die Polymerröhre selbst und das Polymer in der Röhre waren vollkommen verbunden. Die Polymerröhre zusammen mit dem Polymer in der Röhre wurde geschnitten, um beide Enden von ihr zu entfernen, und dann durch indirektes Erhitzen in einer zylindrischen Heizröhre bei 250ºC thermisch verstreckt, wobei eine optische Faser mit einem Durchmesser von 0,6 mm erhalten wurde.
  • Die so erhaltene optische Faser wurde mit Ultraviolettstrahlung aus einer Quecksilberhochdrucklampe bei 25ºC 30 Sekunden lang mit einer Intensität von 2 J/cm² bestrahlt.
  • Die resultierende optische Kunststoff-Faser war transparent und wies die in Fig. 1 gezeigte Verteilung des Brechungsindex auf. Die Werte für den Transmissionsverlust bei 25ºC und 120ºC waren nicht sehr verschieden, und der Verlust betrug bei 650 nm 380 dB/km. Die Faser bestand in ihrem Zentralbereich aus einem in Chloroform unlöslichen Polymer.
  • Wie aus der vorangehenden Beschreibung hervorgeht, ist es anhand des Verfahrens der vorliegenden Erfindung möglich, ohne Schwierigkeiten ein optisches Transmissionsmedium aus synthetischem Harz herzustellen, das einen kontinuierlichen Gradienten des Brechungsindex, verteilt vom Umfangsbereich bis zu dem Zentralbereich im Querschnitt des Materials, aufweist und gute Wärmebeständigkeit besitzt.

Claims (6)

1. Verstrecktes optisches Übertragungsmedium aus synthetischem Harz, das einen kontinuierlichen Gradienten des Brechungsindex, verteilt von dem Umfangsbereich bis zu dem Zentralbereich im Querschnitt des optischen Übertragungsmediums aufweist und das eine vernetzte Polymerstruktur besitzt, wobei das Polymere über vernetzbare funktionelle Gruppen vernetzt worden ist.
2. Optisches Übertragungsmedium nach Anspruch 1, wobei die vernetzbaren funktionellen Gruppen Glycidylgruppen oder Epithiogruppen sind.
3. Verfahren zur Herstellung eines verstreckten optischen Übertragungsmediums aus synthetischem Harz gemäß Anspruch 1, welches eine Stufe, in der ein Polymeres mit vernetzbaren funktionellen Gruppen und einer kontinuierlichen Verteilung des Brechungsindex ausgebildet wird, eine Stufe, in der das erhaltene Polymere erhitzt und verstreckt wird, und eine Stufe, in der das Polymere über die vernetzbaren Gruppen vernetzt wird, umfaßt.
4. Herstellungsverfahren nach Anspruch 3, wobei die vernetzbaren funktionellen Gruppen Glycidylgruppen oder Epithiogruppen sind.
5. Herstellungsverfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Vernetzen durch Bestrahlung mit aktinischer Strahlung durchgeführt wird.
6. Herstellungsverfahren nach Anspruch 5, wobei die aktinische Strahlung Ultraviolettstrahlung ist.
DE69218153T 1991-12-26 1992-12-28 Optisches Transmissionsmedium aus synthetischem Harz und Verfahren zur Herstellung Expired - Fee Related DE69218153T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3357675A JPH05181022A (ja) 1991-12-26 1991-12-26 合成樹脂光伝送体およびその製法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69218153D1 DE69218153D1 (de) 1997-04-17
DE69218153T2 true DE69218153T2 (de) 1997-10-09

Family

ID=18455337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69218153T Expired - Fee Related DE69218153T2 (de) 1991-12-26 1992-12-28 Optisches Transmissionsmedium aus synthetischem Harz und Verfahren zur Herstellung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5425122A (de)
EP (1) EP0548992B1 (de)
JP (1) JPH05181022A (de)
CA (1) CA2086310A1 (de)
DE (1) DE69218153T2 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994015005A1 (en) * 1992-12-18 1994-07-07 Hoechst Celanese Corporation Shaped articles of graduated refractive index
US5588084A (en) * 1995-04-28 1996-12-24 Johnson; Kurtis F. Scintillating optical fibers containing non-uniformly distributed dopants and process for preparing same
EP0950905A3 (de) * 1998-03-26 2002-02-13 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Verfahren für die Herstellung von einem neuen Harz verwendbar als optisches Material mit hervorragendem Farbton und Transparenz
FR2784196B1 (fr) * 1998-10-01 2000-12-15 Cit Alcatel Fibre optique plastique a gradient d'indice et procede de fabrication en continu d'une fibre optique plastique a gradient d'indice
EP1205450A1 (de) * 2000-11-07 2002-05-15 Alcatel Beschichtung für Lichtleitfasern und Verfahren zu ihrer Herstellung
CN101356452B (zh) * 2006-07-25 2011-09-21 日立化成工业株式会社 光学材料用树脂组合物、光学材料用树脂薄膜及光波导

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3838905A (en) * 1968-09-19 1974-10-01 M Irie Light-conducting structures and production thereof
JPS525857B2 (de) * 1972-10-23 1977-02-17
US3999834A (en) * 1973-08-14 1976-12-28 Kanebo, Ltd. Method for producing optical fibers and resulting fibers
JPS5430301A (en) * 1977-08-10 1979-03-06 Hitachi Ltd Drum level reduction preventive device of natural circulation boiler
JPS57185001A (en) * 1981-05-08 1982-11-15 Mitsubishi Rayon Co Ltd Production of optical transmission body made of synthetic resin
JPS5986003A (ja) * 1982-11-09 1984-05-18 Mitsubishi Rayon Co Ltd 像伝送用合成樹脂体の製造法
US4587065A (en) * 1983-07-02 1986-05-06 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Method for producing light transmitting article of synthetic resin
US4822122A (en) * 1985-06-12 1989-04-18 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Optical transmission medium and process for producing the same based on vinylidene flouride polymers and metharylate polymers
DE3786689T2 (de) * 1986-03-27 1993-11-25 Mitsubishi Rayon Co Optisches Kunststoff-Transmissionsmedium, zugehöriges Herstellungsverfahren und Linsenanordnung mit solchem Medium.
JPH01129201A (ja) * 1987-11-16 1989-05-22 Mitsubishi Rayon Co Ltd 屈折率分布型レンズアレイ
FR2649397B1 (fr) * 1989-07-07 1992-01-03 Essilor Int Procede et dispositif pour l'obtention d'un polymere a gradient d'indice
JP3010369B2 (ja) * 1990-08-16 2000-02-21 康博 小池 合成樹脂光伝送体を製造する方法
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
US5254904A (en) * 1991-05-21 1993-10-19 U.S. Philips Corporation Antireflective coating layer in particular for a cathode ray tube

Also Published As

Publication number Publication date
DE69218153D1 (de) 1997-04-17
EP0548992B1 (de) 1997-03-12
EP0548992A1 (de) 1993-06-30
CA2086310A1 (en) 1993-06-27
US5425122A (en) 1995-06-13
JPH05181022A (ja) 1993-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2928242C2 (de) Hochbrechendes Mischpolymerisat in Form einer Linse
DE3752077T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Hochtemperatur-Kunststofflichtleitfaser
DE2218782A1 (de) Transparenter Polymerisatformkörper zur Ablenkung einfallender elektromagnetischer Strahlung und Verfahren zu dessen Herstellung
DE2353086A1 (de) Verfahren zur herstellung eines lichtleitenden elementes aus einem synthetischen harz
DE3686842T2 (de) Verfahren zur herstellung eines optischen transmissionsmediums.
EP0155051B1 (de) Optische Glasfaser mit einer Kunststoffbedeckung und Verfahren zur Herstellung derselben
DE69832355T2 (de) Verfahren zur herstellung einer optischen faser mit verteiltem brechungsindex
DE3786689T2 (de) Optisches Kunststoff-Transmissionsmedium, zugehöriges Herstellungsverfahren und Linsenanordnung mit solchem Medium.
EP0178736B1 (de) Verfahren zum Herstellen einer optischen Faser mit einer Kunststoffbedeckung
DE3743607C2 (de)
DE69218153T2 (de) Optisches Transmissionsmedium aus synthetischem Harz und Verfahren zur Herstellung
EP0340557B1 (de) Lichtwellenleiter
DE3625180C2 (de)
DE1946443C3 (de) Verfahren zur Herstellung eines Lichtleiters
DE69118353T2 (de) Verfahren zur herstellung eines optischen mediums aus synthetischem harz
DE68925483T2 (de) Herstellungsverfahren eines optischen Gradientindexübertragungslelements aus Kunststoff
DE69213866T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines optischen Übertragungselements aus Plastik mit abgestiftem Brechungsindex
DE3786360T2 (de) Wärmeresistente optische Faser aus Kunstharz.
DE3530908C2 (de)
DE3144658C2 (de)
EP0267459B1 (de) Transparentes Polymermaterial
EP0269821B1 (de) Lichtwellenleiter
DE3707923A1 (de) Transparente thermoplastische formmasse
DE3636400A1 (de) Transparentes polymermaterial
DE2429490C3 (de) Lichtdurchlässige Fasern

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee