DE69901375T2 - Optische Faser aus Kunststoff mit Gradientindex und deren kontinuierliches Herstellungsverfahren - Google Patents

Optische Faser aus Kunststoff mit Gradientindex und deren kontinuierliches Herstellungsverfahren

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine plastische optische Faser mit Gradientenindex und ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer plastischen optischen Faser mit Gradientenindex.
  • Plastische optische Fasern mit Gradientenindex, welche in einem Spektralbereich verwendbar sind, der vorzugsweise bis in das nahe Infrarot reicht, sind interessant, da sie in breitbandigen Zugangsnetzen eingesetzt werden können. Bis zum heutigen Tage sind diese Fasern noch nicht im Handel, obgleich das Interesse daran seit ungefähr 14 Jahren ungebrochen ist. Verschiedene Forschungsansätze wurden verfolgt, wobei die entsprechenden Fasern zu Experimentierzwecken synthetisiert worden sind. Aus Polymethacrylat gebildete Fasern sind in dem in Betracht gezogenen Spektralbereich nicht verwendbar, da das Vorliegen zahlreicher C-H-Bindungen den Einsatz in einem Spektralbereich vom Sichtbaren bis zu einer Wellenlänge unterhalb von 800 nm einschränkt. Überdies liegt die Einsatztemperatur unterhalb von 80ºC. Vielversprechender waren die im wesentlichen aus perfluorierten Polymeren bestehenden Fasern, jedoch gibt es bis heute kein kommerzielles Material für diese spezifische Anwendung. Darüber hinaus gibt es andere gemischte Forschungsansätze.
  • Die WO-A-97/36 196 beschreibt eine viellagige, plastische optische Faser mit Gradientenindex (genannt FOP mit GI), deren Brechungsindex in der Mitte am größten ist und zum Umfang hin immer stärker abnimmt, wobei diese Faser mehrere in koaxialer Form geschichtete Lagen aufweist, mit (Co-)polymeren, die aus einer Gruppe bestehend aus Homopolymeren HP1, HP2, ..., HPn wenigstens zweier Monomere M1, M2, ..., Mn und wenigstens einem Copolymer CP der Monomere Mn, gewählt sind, wobei sich gemischte Lagen zweier angrenzender (Co-)polymere jeweils zwischen den Lagen befinden. Das Patent beschreibt zwei Methoden zur Herstellung der FOP mit GI. Bei einer Methode werden aus (Co-)polymeren bestehende Spritzmaterialien hergestellt, indem sie mithilfe einer Spritzdüse mit vielen koaxialen Öffnungen extrudiert werden, und die Lagen untereinander diffundieren können. Diese auf dem Abscheiden zuvor geschmolzener Polymere basierende Technik garantiert weder die Homogenität der Dicken der Lagen noch die Reproduzierbarkeit der Zwischendiffusion. Bei der anderen Methode werden die aus (Co-)polymeren und Monomeren Mn bestehenden Spritzmaterialien hergestellt, indem sie mithilfe einer Spritzdüse mit vielen koaxialen Öffnungen extrudiert werden, die Lagen untereinander diffundieren können, und dann die Monomere photopolymerisiert werden. Ebenso wird erwähnt, dass es zur Herstellung der (Co-)polymere möglich ist nur teilweise zu polymerisieren, beispielsweise bis zu einem Polymerisationsgrad von wenigstens 50%, und die Reaktion durch Photompolymerisation fortzusetzen. Eine solche Vorgehensweise, bei der die Polymerisation unterbrochen wird, ist notwendigerweise nicht reproduzierbar. Schließlich besteht die gewonnene FOP mit GI aus Harzlagen eines Polymers mit großer Molekularmasse, welche untereinander diffundiert sind. Bei diese Methode ist keine Vernetzungsreaktion durch Photopolymerisation erwähnt. Die Polymere sind also untereinander chemisch nicht vernetzt, was eine Zeit- und Temperaturinstabilität des Brechungsindexprofils mit sich bringt.
  • Andererseits offenbart die Patentanmeldung JP-A-09 138 313 eine Methode zur Herstellung der FOP mit GI durch Aufbringen einer Lösung, welche durch Verdünnen eines Polymers mit einer Verbindung mit niedrigem Monomerenbrechungsindex gewonnen wird, auf eine Seele aus Plastik, deren Brechungsindex am höchsten ist. Die Polymerisation des Monomers bildet die erste Polymerlage mit einem Brechungsindex der höher ist als der der Seele. Auf gleiche Weise werden verschiedene Lagen abgeschieden, deren Brechungsindex von der Mitte zum Umfangn hin immer stärker abnimmt. In dem Beispiel wurde die Viskosität der auf die Seele aufgebrachten Lösungen auf 5000 bis 10000 Poise, das sind zwischen 500 und 1000 Pa.s eingestellt. Beim Durchführen der Erfindung ist die Verbindung mit niedrigem Brechungsindex nicht polymerisierbar. Man beobachtet also eine Zeit- und Temperaturinstabilität des Brechungsindex.
  • Bei der erfindungsgemäßen plastischen optischen Faser ist das Profil des Brechungsindex Zeit- und temperaturstabil. Tatsächlich wird durch die Vernetzung bei der Herstellung der Faser eine festes dreidimensionales Netz erzeugt. Was andererseits das Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen plastischen optischen Faser angeht, ermöglicht die Wahl der Viskosität der verschiedenen Mischungen diese ohne ein Verschmelzen koaxial abzuscheiden. Infolgedessen hat das Verfahren eine gute Reproduzierbarkeit, hauptsächlich was die Dicke der Lagen und die Zwischendiffusion und somit das Profil des Brechungsindex betrifft.
  • Die Erfindung betrifft auch zwei Verfahren zum direkten Faserziehen, welche zum Abscheiden von spezifischen Polymermischungen, deren Brechungsindex als Funktion des Fluorgehalts variiert, geeignet sind.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine plastische optische Faser mit Gradientenindex, wobei der Brechungsindex in der Mitte am größten ist und zum Umfang hin immer stärker abnimmt, und wobei die Faser aus einem im wesentlichen homogenen und amorphen, netzartigen Geflecht aus einem Material auf der Grundlage von Polymeren und wenigstens teilweise fluorierten Monomeren gebildet ist.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer plastischen optischen Faser mit Gradientenindex, wobei der Brechungsindex in der Mitte am größten ist und zum Umfang hin immer stärker abnimmt, und wobei die Faser mehrere in koaxialer Form abgeschiedene Lagen aus Harz aufweist, wobei das Verfahren umfasst:
  • - die Herstellung von wenigstens zwei amorphen Mischungen welche jeweils wenigstens einen Initiator, und wenigstens ein wenigstens teilweise fluoriertes Polymer P mit 10 bis 1000, vorzugsweise 20 bis 100 Monomereinheiten umfassen, wobei das Polymer eine Hauptkette und wenigstens zwei reaktive Gruppen in im allgemeinen seitlicher und/oder endständiger Position der Hauptkette, und ein reaktives Verdünnungsmittel mit wenigstens zwei Monomere M1 und M2 mit unterschiedlichen Brechungsindizes aufweist, wobei jedes Monomer wenigstens teilweise fluoriert ist und eine reaktive Gruppe hat, welche geeignet ist mit einer reaktiven Gruppe des Polymers P zu reagieren, und der Anteil in Gewichtsprozent des Polymers P in Bezug auf die Bestandteile der Mischung für jede Mischung praktisch konstant ist, und der Anteil in Massenprozent von M1 in Bezug auf die Summe der Monomere des reaktiven Verdünnungsmittels von der einen Mischung zur anderen deutlich variiert,
  • - das Faserziehen der ersten Mischung mit höherem Brechungsindex um so die Seele zu bilden,
  • - das Abscheiden auf die Seele der Lage(n) der Mischung(en) mit fallendem Brechungsindex,
  • - die Zwischendiffusion jeder Lage mit der (oder den) benachbarten Lage(n), und
  • - die Vernetzung des Polymers P und der Monomere des reaktiven Verdünnungsmittels.
  • Nach einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Hauptkette des Polymers P aus der Gruppe gewählt, welche von den wenigstens teilweise fluorierten Poly(meth)acrylaten, in die gegebenenfalls wenigstens ein wenigstens teilweise fluoriertes Monomer vom Maleimid-Typ eingebracht werden kann, gebildet ist. Gemäß einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Hauptkette des Polymers P aus der Gruppe gewählt, welche von den wenigstens teilweise fluorierten Polyethern gebildet ist.
  • Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die reaktiven Gruppen des Polymers P wenigstens teilweise fluoriert oder chloriert und vom Typ der Acrylate, Methacrylate oder Vinylether. Eine solche Ausführungsform schließt auch die Derivate dieser reaktiven Gruppen, beispielsweise die Derivate der Vinylether, wie etwa die Propynylether ein.
  • Die Erfindung betrifft schließlich ein weiteres Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer plastischen optischen Faser mit Gradientenindex, wobei der Brechungsindex in der Mitte am größten ist und zum Umfang hin immer stärker abnimmt, und die Faser mehrere in koaxialer Form abgeschiedene Lagen aus Harz aufweist, wobei das Verfahren umfasst:
  • - die Herstellung von wenigstens zwei amorphen Mischungen welche jeweils wenigstens einen Initiator, wenigstens ein wenigstens teilweise fluoriertes Polymer P mit 10 bis 1000 Monomereinheiten, und ein reaktives Verdünnungsmittel mit wenigstens zwei Monomeren M1 und M2 mit unterschiedlichen Brechungsindizes umfassen, wobei jedes Monomer wenigstens teilweise fluoriert ist und wenigstens eines der beiden Monomere M1 oder M2 wenigstens zwei reaktive Gruppen aufweist, welche geeignet sind mit einer reaktiven Gruppe von einem der beiden Monomere M1 oder M2 zu reagieren, und das andere der beiden Monomere M1 oder M2 wenigstens eine reaktive Gruppe aufweist, die geeignet ist mit einer reaktiven Gruppe von einem der beiden Monomere M1 oder M2 zu reagieren, der Anteil in Gewichtsprozent des Polymers P in Bezug auf die Bestandteile der Mischung für jede Mischung praktisch konstant ist, und der Anteil in Massenprozent von M1 in Bezug auf die Summe der Monomere des reaktiven Verdünnungsmittels von der einen Mischung zur anderen deutlich variiert,
  • - das Faserziehen der ersten Mischung mit höherem Brechungsindex um so die Seele zu bilden,
  • - das Abscheiden auf die Seele der Lage(n) mit fallendem Brechungsindex,
  • - die Zwischendiffusion jeder Lage mit der (oder den) benachbarten Lage(n), und
  • - die Vernetzung des Polymers P und der Monomere des reaktiven Verdünnungsmittels.
  • Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Monomere des reaktiven Verdünnungsmittels aus der Familie der α-Fluor- oder α, β-Difluor-Alkylacrylate oder Alkylmethacrylate, wobei der Ausdruck Alkyl jede wenigstens teilWeise chlorierte oder fluorierte Kohlenwasserstoffgruppe bezeichnet, und aus den wenigstens teilweise chlorierten oder fluorierten Vinylethern gewählt ist.
  • Gemäß einer Variante der Erfindung wird das Polymer P furch radikalische Polymerisation bei Kontrolle der Homogenität der molekularen Massen hergestellt. Zum Beispiel wird das Polymer P aus wenigstens einem Monomer PM in Gegenwart eines Übertragungsmittels und wenigstens eines thermischen Initiators hergestellt. In diesem Fall ist das Monomer PM vorzugsweise aus der Familie der α-Fluor- oder α, β-Difluor-(Meth-)alkylacrylate, wobei der Ausdruck Alkyl jede wenigstens teilweise chlorierte oder fluorierte Kohlenwasserstoffgruppe bezeichnet, und aus den wenigstens teilweise fluorierten Maleimiden gewählt.
  • Bei den erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Abscheiden der Lagen vorzugsweise sukzessiv. Bei einer Variante der erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt zwischen jedem Abscheiden einer Mischungslage eine wenigstens teilweise Zwischenvernetzung. Bei einer anderen Variante der erfindungsgemäßen Verfahren wird nach dem sukzessiven Abscheiden der Lagen eine einzige Vernetzung durchgeführt.
  • Vorzugsweise ist das chemische Verhalten praktisch gleich. Infolgedessen beeinflusst die Variation der Zusammensetzung der Monomermischungen des reaktiven Verdünnungsmittels, welche hauptsächlich ein Ändern des Brechungsindex als Funktion des Fluorgehalts ermöglicht, nicht die Viskosität, die Reaktivität und thermische Stabilität der Mischungen in signifikanter Weise.
  • Die erfindungsgemäße plastische optische Faser hat den Vorteil, dass sie in einem bis zum nahen Infrarot gehenden Spektralbereich einsetzbar ist, und dabei eine geringe Dämpfung von einigen Dutzend dB/km über den gesamten Bereich besitzt.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen optischen Faser ist, dass sie bei höheren Temperaturen als die plastischen optischen Fasern des Stands der Technik eingesetzt werden kann, und zwar bis zu wenigstens 125ºC dank ihrer Vernetzung.
  • Die so gewonnene Faser besitzt ein praktisch glattes Brechungsindexprofil vom Typ Gradientenindex, wobei deren Brechungsindexvariation zwischen der Mitte und dem Umfang der Faser im allgemeinen zwischen 0,01 und 0,03 liegt. Der Durchmesser so gewonnenen Faser liegt im allgemeinen zwischen 300 um und 1 mm.
  • Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung ohne sie in ihrem Umfang einzuschränken.
  • Beispiele
  • Beispiel 1: Herstellung eines reaktiven Polymers vom Typ Poly(α-fluor)(meth)acrylat.
  • Es wird ein photoreaktives Polymer der folgenden Formel hergestellt:
  • worin GRET die photovernetzbare Gruppe darstellt:
  • -CH&sub2;-CH(OH)-CH&sub2;-O-CO-C(CH&sub3;)=CH&sub2;, und worin Rf die Gruppe CH(CF&sub3;)&sub2; darstellt, welche zum Einstellen des Brechungsindex dient.
  • Hierfür wird zuerst ein Vorläuferpolymer synthetisiert, und dann werden die photoreaktiven Gruppen in das Vorläuferpolymer eingebracht.
  • Zur Synthese des Vorläuferpolymers werden die folgenden ersten Materialien zur Verfügung gestellt: zwei Monomere, nämlich α, β-Difluor-hexafluorisopropylacrylat und α-Trifluormethylacrylsäure, wobei das Übertragungsmittel Thioglykolsäure und der Initiator 4,4'-Azobis-(4-cyano)pentansäure oder ACPA ist, in Mengen von 1 Mol Übertragungsmittel pro 20 Mol Monomere und 0,2 Mol Initiator pro 20 Mol Monomere. Die Copolymerisation wird bei einer Temperatur von ungefähr 60ºC thermisch initiiert. Gemäß einer Variante ist es möglich einen anderen Initiator zu verwenden, wobei die Temperatur, die von der Art des Initiators abhängt, in diesem Fall im allgemeinen zwischen 60 und 120ºC liegt. In dem Fall des vorliegenden Beispiels erfolgt die radikalische Polymerisation in der Masse. Nach einer Variante kann sie ebenso in Gegenwart eines Lösungsmittels erfolgen.
  • Man erhält schließlich ein Vorläuferpolymer mit 20 Monomereinheiten. Das Polymer (A)wird gewonnen, indem man drei Mol Glycidylmethacrylat pro Mol Polymer in Gegenwart eines Katalysators auf der Basis von Chrom, dem DIPS-(Diisopropylsalicylat)- chrom, reagieren lässt. Das so gewonnene Polymer (A) umfasst drei reaktive Gruppen vom Typ Methacrylat.
  • Beispiel 2: Herstellung der Mischungen aus dem reaktiven Polymer vom Typ Poly(α-fluor-)(meth-)acrylat (A) des Beispiels 1.
  • Es werden vier verschiedene Mischungen hergestellt, mit einem kommerziellen Photoinitiator IRACURE 651, dem reaktiven Polymer nach Formel (A) von Beispiel 1, und einem reaktiven Verdünnungsmittel aus zwei Monomeren in unterschiedlichen Anteilen entsprechend der Mischung, wobei die beiden Monomere (a) Hexafluoroisopropyl-α-fluoro-acrylat, dessen Homopolymer bei 20ºC einen Brechungsindex von 1,3502 hat, und (b) Trichlorethyl- α, β-difluor-acrylat, dessen Homopolymer bei 20ºC einen Brechungsindex von 1,5063 hat, sind. Entsprechend einer Variante kann jeder andere Photoinitiator der Familie der IRGACURE verwendet werden. Tabelle 1 fasst die verschiedenen Zusammensetzungen und Eigenschaften der Mischungen zusammen, wobei die Mengen für 700 g Mischung berechnet wurden: Tabelle 1
  • Man erkennt, dass das Verhältnis des Polymers zur Summe der Bestandteile der Mischung, in Massen-%, konstant ist, während innerhalb des reaktiven Verdünnungsmittels der relative Anteil von M1 in Bezug auf die Summe von M1 und M2, in Massen-%, von einer Mischung zur anderen variiert. Dies ermöglicht die Viskosität der verschiedenen Mischungen auf geschickte Weise zu kontrollieren, wobei der Brechungsindex der Mischungen variiert.
  • Beispiel 3: Herstellung einer plastischen optischen Faser mit Gradientenindex aus den Mischungen von Beispiel 2, welche aus dem reaktiven Polymer vom Typ Poly-(α-fluor-)(meth-)acrylat (A) von Beispiel 1 hergestellt sind.
  • Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen plastischen optischen Faser ist durch die Figur veranschaulicht. Diese Figur stellt in sehr schematischer Weise das Verfahren zur Herstellung der optischen Faser aus vier Mischungen mit gegebener Viskosität dar.
  • Zunächst wurde die Herstellung von vier amorphen Mischungen 1, 5, 9 und 13 mit kontrollierter Viskosität und jeweils fallenden Brechungsindizes gemäß Beispiel 2 durchgeführt.
  • In der Figur wird die amorphe Mischung 1 mit kontrollierter Viskosität in einen Behälter 2 gegeben. Der Behälter 2 steht unter Druck um den Durchsatz zu kontrollieren. Dann wird die Mischung 1 in eine Seele 3 mit definiertem Durchmesser, welcher hier 100 um ist, fasergezogen. Dann wird die Seele 3 beim Durchtritt durch ein Bestrahlungsgehäuse mit UV-Lampe 4 mit zylindrischer Form um die Seele 3 bestrahlt. Entsprechend einer Variante kann eine Vorrichtung vom Typ Excimer-Laser anstelle der UV-Lampe verwendet werden. In jedem Fall werden danach drei Mischungen 5, 9 und 13, wobei jede eine Dicke von 100 um hat, sukzessiv abgeschieden. Die Mischungen 5, 9 und 13 werden beim Durchtritt der zuvor gewonnenen Faser, 3, 7 bzw. 11, in dem entsprechenden Behälter 6, 10 und 14 unter Druck sukzessiv abgeschieden. Jeder Abscheidung folgt eine Vernetzung beim jeweiligen Durchgang durch einen Behälter 8, 12 und 16 nach. In den Behältern 4, 8 und 12 erfolgt eine teilweise Härtung durch UV-Bestrahlung, was die Zwischendiffusion zwischen den Lagen ermöglicht. In dem Behälter 16 erfolgt eine vollständige Härtung durch UV-Bestrahlung, was es ermöglicht die gesamte Anordnung, welche eine Endfaser 15 bildet, zu fixieren. Schließlich erhält man die plastische optische Faser mit Gradientenindex 15, die mittels der Spillwinde 17 auf eine Spule 18 aufgewickelt wird.
  • Die so gewonnene Faser 15 ist aus Harzen zusammengesetzt, die ein Material bilden, das in seiner Gesamtheit durch Vernetzung des Polymers und zweier das reaktive Verdünnungsmittel bildende Monomere in Gegenwart eines Initiators verfestigt ist. Alle Acrylatfunktionen sind verbraucht worden um ein vernetztes Polymernetz zu ergeben, bei welchem zwischen den Polymerketten im wesentlichen keine Beweglichkeit mehr vorhanden ist. Somit ist es gelungen ein Zeit- und temperaturstabiles Material zu gewinnen, insbesondere im Hinblick auf dessen Brechungsindexprofil.
  • Das Brechungsindexprofil der so gewonnenen Faser 15 ist vom Typ mit praktisch glattem Gradientenindex, wobei die Variation des Brechungsindexunterschieds zwischen der Mitte und dem Umfang der Faser ungefähr 0,024 beträgt. Der Durchmesser der so gewonnenen Faser liegt in der Größenordnung von 330 um.
  • Selbstverständlich ist die erfindungsgemäße plastische optische Faser nicht auf obige Darstellung beschränkt. Zum Beispiel kann gemäß einer Variante vorgesehen sein, wenigstens eine Harzschicht auf die zuvor gewonnene optische Faser abzuscheiden, um die äußere Umgebung zu schützen und ihre mechanische Festigkeit zu erhöhen.
  • Beispiel 4: Herstellung von reaktiven Polymeren (B) vom Typ fluorierte Polyether.
  • Als Vorläuferpolymere der reaktiven Polymere werden verschiedene Polymere vom Typ fluorierte Polyether, Diole, mit einer Monomereinheitenzahl von m, wobei m erfindungsgemäß zwischen 10 und 1000, vorzugsweise zwischen 20 und 100 liegt, zur Verfügung gestellt, wobei die allgemeine Struktur der Kette ist:
  • - -(-OCF&sub2;-CF&sub2;-)x-(-OCF&sub2;-)y-, mit x + y = m. Dies ist ein kommerzielles Produkt, das FOMBLIN Z, verkauft von der Firma Ausimont;
  • - -(OCF&sub2;CF(CF&sub3;)-)m-. Dies ist ein kommerzielles Produkt, das KRYTOX, verkauft von der Firma Du Pont de Nemours;
  • - -(-OCF&sub2;-CF&sub2;-CF&sub2;)m-. Dies ist ein kommerzielles Produkt, das DEMNUM, verkauft von der Firma Daikin;
  • - -(-OCF&sub2;-CF&sub2;-CH&sub2;-)m-. Dies ist ein kommerzielles Produkt, das DEMNUM H, verkauft von der Firma Daikin.
  • Verschiedene Polymere (B) werden erhalten, indem man zwei Mol Methacryloylchlorid mit einem Mol eines der vorigen Vorläuferpolymere reagieren lässt. Gemäß einer Variante wird ein im wesentliches gleiches Ergebnis durch die Umesterung von Methylmethacrylat in Gegenwart eines Katalysators, wie Zirkonacetylacetonat erhalten. Die so gewonnenen Polymere (B) weisen zwei reaktive Gruppen vom Typ Acrylat auf.
  • Beispiel 5: Herstellung einer plastischen optischen Faser mit Gradientenindex aus Mischungen, die aus reaktiven Polymeren vom Typ fluorierte Polyether (B) des Beispiels 4 hergestellt sind.
  • Für jedes Polymer (B) werden vier Mischungen nach Beispiel 2 hergestellt, dann wird eine plastische optische Faser in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 gefertigt.
  • Man erhält so verschiedene erfindungsgemäße plastische optische Fasern.

Claims (15)

1. Plastische optische Faser mit Gradientenindex, deren Brechungsindex in der Mitte am größten ist und zum Umfang hin beständig abnimmt, wobei die Faser aus einem im wesentlichen homogenen und amorphen, netzartigen Geflecht eines Materials auf der Grundlage wenigstens teilweise fluorierter Polymere und Monomere gebildet ist.
2. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer plastischen optischen Faser mit Gradientenindex, deren Brechungsindex in der Mitte am größten ist und zum Umfang hin beständig abnimmt, wobei die Faser mehrere in koaxialer Form abgeschiedene Lagen aus Harz aufweist, welches Verfahren umfasst:
- Herstellen von wenigstens zwei amorphen Mischungen, welche jeweils wenigstens einen Initiator, wenigstens ein wenigstens teilweise fluoriertes Polymer P mit 10 bis 1000 Monomereinheiten, wobei das Polymer eine Hauptkette und wenigstens zwei reaktive Gruppen aufweist, und ein reaktives Verdünnungsmittel mit wenigstens zwei Monomeren M1 und M2 mit unterschiedlichen Brechungsindizes, wobei jedes Monomer wenigstens teilweise fluoriert ist und eine reaktive Gruppe hat, welche geeignet ist mit einer reaktiven Gruppe des Polymers P zu reagieren, umfassen, wobei der Anteil in Gewichtsprozent des Polymers P in Bezug auf die Summe der Bestandteile der Mischung für jede Mischung praktisch konstant ist, und der Anteil in Massenprozent von M1 in Bezug auf die Summe der Monomere des reaktiven Verdünnungsmittels von einer Mischung zur anderen deutlich variiert,
- Faserziehen der ersten Mischung mit höchstem Brechungsindex um so die Seele zu bilden,
- Abscheiden der Lage(n) mit fallendem Brechungsindex auf die Seele,
- Zwischendiffusion jeder Lage mit der (oder den) benachbarten Lage(n), und
- Vernetzung des Polymers P und der Monomere des reaktiven Verdünnungsmittels.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die Hauptkette des Polymers P aus der Gruppe, welche aus den wenigstens teilweise fluorierten Poly(meth-)acrylaten besteht, gewählt ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem die Hauptkette wenigstens ein wenigstens teilweise fluoriertes Monomer vom Typ Maleimid enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die Hauptkette des Polymers P aus der Gruppe, welche aus den wenigstens teilweise fluorierten Polyethern besteht, gewählt ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei welchem die reaktiven Gruppen des Polymers P wenigstens teilweise fluoriert oder chloriert sind und vom Typ der Acrylate, Methacrylate oder Vinylether sind.
7. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer plastischen optischen Faser mit Gradientenindex, deren Brechungsindex in der Mitte am größten ist und zum Umfang hin beständig abnimmt, wobei die Faser mehrere in koaxialer Form abgeschiedene Lagen aus Harz aufweist, welches Verfahren umfasst:
- Herstellen von wenigstens zwei amorphen Mischungen, welche jeweils wenigstens einen Initiator, wenigstens ein wenigstens teilweise fluoriertes Polymer P mit 10 bis 1000 Monomereinheiten, und ein reaktives Verdünnungsmittel mit wenigstens zwei Monomeren M1 und M2 mit unterschiedlichen Brechungsindizes, wobei jedes Monomer wenigstens teilweise fluoriert ist und wenigstens eines der beiden Monomere M1 oder M2 wenigstens zwei reaktive Gruppe hat, welche geeignet sind mit einer reaktiven Gruppe von einem der beiden Monomere M1 oder M2 zu reagieren, und das andere der beiden Monomere M1 oder M2 wenigstens eine reaktive Gruppe hat, welche geeignet ist mit einer reaktiven Gruppe von einem der beiden Monomere M1 oder M2 zu reagieren, umfassen, wobei der Anteil in Gewichtsprozent des Polymers P in Bezug auf die Summe der Bestandteile der Mischung für jede Mischung praktisch konstant ist, und der Anteil in Massenprozent von M1 in Bezug auf die Summe der Monomere des reaktiven Verdünnungsmittels von einer Mischung zur anderen deutlich variiert,
- Faserziehen der ersten Mischung mit höchstem Brechungsindex um so die Seele zu bilden,
- Abscheiden der Lage(n) mit fallendem Brechungsindex auf die Seele,
- Zwischendiffusion jeder Lage mit der (oder den) benachbarten Lage(n), und
- Vernetzung des Polymers P und der Monomere des reaktiven Verdünnungsmittels.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei welchem die Monomere des reaktiven Verdünnungsmittels aus der Familie der -Fluor- oder , â-Difluor- Alkylacrylate oder Alkylmethacrylate, wobei der Ausdruck Alkyl jede wenigstens teilweise chlorierte oder fluorierte Kohlenwasserstoffgruppe bezeichnet, und aus den wenigstens teilweise chlorierten oder fluorierten Vinylethern gewählt sind.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei welchem das Polymer P durch radikalische Polymerisation unter Kontrolle der Homogenität der Massen hergestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem das Polymer P mittels wenigstens eines Monomers PM in Gegenwart eines Übertragungsmittels und wenigstens eines thermischen Initiators hergestellt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem das Monomer PM aus der Familie der -Fluor- oder , â-Difluor- Alkyl(meth)acrylate, wobei der Ausdruck Alkyl jede wenigstens teilweise chlorierte oder fluorierte Kohlenwasserstoffgruppe bezeichnet, und aus den wenigstens teilweise fluorierten Maleimiden gewählt ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem das Abscheiden der Lagen sukzessiv erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem zwischen jedem Abscheiden der Mischungslagen wenigstens teilweise eine Zwischenvernetzung durchgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem nach dem sukzessiven Abscheiden der Lagen eine einzige Vernetzung durchgeführt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 14, bei welchem die Vernetzung eine Photovernetzung ist, und bei welchem der in jeder Mischung vorliegende Initiator ein Photoinitiator ist.
DE69901375T 1998-10-01 1999-09-30 Optische Faser aus Kunststoff mit Gradientindex und deren kontinuierliches Herstellungsverfahren Expired - Lifetime DE69901375T2 (de)

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DE69901375D1 DE69901375D1 (de) 2002-06-06
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
US7078445B2 (en) * 2001-02-01 2006-07-18 E. I. Du Pont De Nemours And Company Photosensitive acrylate composition and waveguide device
FR2832515B1 (fr) * 2001-11-19 2004-01-30 Nexans Procede de fabrication d'une fibre optique plastique a gradient d'indice et fibre optique a gradient d'indice obtenue par ce procede
FR2832514B1 (fr) * 2001-11-19 2004-01-30 Nexans Procede de fabrication d'une fibre optique plastique a gradient d'indice et fibre optique a gradient d'indice obtenue par ce procede
US6832037B2 (en) * 2002-08-09 2004-12-14 Eastman Kodak Company Waveguide and method of making same
US6728456B1 (en) * 2002-10-11 2004-04-27 Eastman Kodak Company Waveguide with nanoparticle induced refractive index gradient
CN1771443A (zh) * 2003-02-10 2006-05-10 纳诺博蒂克斯公司 制造塑料光传输介质的方法和装置
FR2854956B1 (fr) * 2003-05-16 2005-11-04 Nexans Composition liquide photoreticulaire pour fibre plastique
EP1479702A1 (de) * 2003-05-19 2004-11-24 Atofina Polymere aus Chlorotrifluoroethylen/vinylencarbonat/hexafluoropropen oder Tetrafluoroethylen/vinylencarbonat/hexafluoropropen
US20050056952A1 (en) * 2003-09-15 2005-03-17 Walker James K. Method of manufacturing multi-polymer optical fiber cable
JP2006208551A (ja) * 2005-01-26 2006-08-10 Fuji Photo Film Co Ltd プラスチック光ファイバ素線の製造方法およびその製造設備
JP4793346B2 (ja) * 2007-08-03 2011-10-12 セントラル硝子株式会社 反応性高分子化合物及びその製法
US10063934B2 (en) 2008-11-25 2018-08-28 Rovi Technologies Corporation Reducing unicast session duration with restart TV
US20110186790A1 (en) * 2009-07-23 2011-08-04 E. I. Du Pont De Nemours And Company Fluorinated hybrid compositions
EP2504694B1 (de) * 2009-11-27 2018-10-24 GE Healthcare Bio-Sciences AB Bedruckung von elektrophoresegelen
US11009662B2 (en) * 2017-09-05 2021-05-18 Facebook Technologies, Llc Manufacturing a graded index profile for waveguide display applications

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1317063C (en) * 1986-08-06 1993-04-27 Takashi Yamamoto Plastic cladding composition for plastic core optical fiber, and plastic core optical fiber prepared therefrom
US4971424A (en) * 1989-10-26 1990-11-20 Minnesota Mining And Manufacturing Co. Radiation curable cladding compositions
CA2056469C (en) * 1990-11-30 1997-03-25 Hiroaki Oonishi Plastic optical fibers
JPH05181022A (ja) * 1991-12-26 1993-07-23 Nippon Petrochem Co Ltd 合成樹脂光伝送体およびその製法
US5747610A (en) * 1996-06-21 1998-05-05 Kth, Llc Polymer optical fibers and process for manufacture thereof
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
JPH09138313A (ja) * 1995-11-16 1997-05-27 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
US6200503B1 (en) * 1996-09-13 2001-03-13 Mohammad W. Katoot Graded index polymer optical fibers and process for manufacture thereof
CA2216773A1 (en) * 1996-10-09 1998-04-09 Rohm And Haas Company Process for gradient refractive index optical objects
JPH10253840A (ja) * 1997-03-07 1998-09-25 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および製造装置
US6086999A (en) * 1997-06-12 2000-07-11 Boston Optical Fiber, Inc. Method for producing a graded index plastic optical material
US5949942A (en) * 1997-09-12 1999-09-07 Intel Corporation Planar waveguide and method of forming the same
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

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