JP2002267866A

JP2002267866A - プラスチック光ファイバ、プラスチック光ケーブル及び光信号伝送方法

Info

Publication number: JP2002267866A
Application number: JP2001063022A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Sumi; 敏則隅; Shinji Kake; 伸二掛; Yoshihiro Tsukamoto; 好宏塚本; Tetsuya Chigami; 哲哉地紙
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2001-03-07
Filing date: 2001-03-07
Publication date: 2002-09-18

Abstract

(57)【要約】【課題】ステップインデックス型プラスチック光ファ
イバにおいて、伝送損失の増大および曲げ損失の増大を
抑制しつつ、伝送帯域の広帯域化を達成できるようにす
る。【解決手段】プラスチック材料からなる光ファイバであ
って、芯１０と、芯１０の周囲に設けられた２層以上の
鞘層１１ａ、１１ｂとからなる光伝送部２０を１個以上
有し、光伝送部２０の周囲には１層以上の保護層１２が
設けられており、鞘層１１ａ、１１ｂのうち最も内側の
第１の鞘層１１ａの屈折率は芯１０の屈折率より低く、
第１の鞘層１１ａよりも外側に設けられている鞘層１１
ｂの屈折率は第１の鞘層１１ａの屈折率以上であり、最
内の保護層１２の屈折率は最外の鞘層１１ｂの屈折率よ
り低いプラスチック光ファイバ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステップインデッ
クス型プラスチック光ファイバ（以下ＳＩ型ＰＯＦと略
す）と同様の光学的機能を有し、従来のＳＩ型ＰＯＦに
比べ、より低損失でより広い伝送帯域を有する光信号伝
送用のプラスチック光ファイバ及びこれを用いてなるプ
ラスチック光ケーブルに関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック光ファイバ（以下ＰＯＦと
略記することもある）は、柔軟で折損し難いため、比較
的小さい曲げ半径で曲げることが可能であり、端面処理
も容易かつ安価である。このため、ＰＯＦは光センサ
ー、通信、照明用の光伝送体として広く用いられてお
り、特に最近では、大容量光通信に対応するために伝送
帯域の広帯域化が要求されている。

【０００３】図８に、従来の一般的なＰＯＦの例を示
す。この例のＰＯＦは、高屈折率のプラスチック材料か
らなる芯１０の周囲に、芯１０よりも低屈折率のプラス
チック材料からなる鞘層１１が形成されており、鞘層１
１の周囲に保護層１２が形成されている。

【０００４】ＰＯＦの伝送帯域とＰＯＦの開口数（Ｎ
Ａ）には、一般に下記数式（１）で示すような比例関係
があり、開口数（ＮＡ）を小さくすれば伝送帯域を広帯
域化することができる。開口数は下記数式（２）で表さ
れる。帯域〜２Ｃ・ｎ１／（ＮＡ）２…（１）Ｃ：光速開口数＝（ｎ１２− ｎ２２）０．５…（２）ｎ１：芯屈折率ｎ２：鞘屈折率ＮＡ：開口数

【０００５】例えば、特開平９−１５９８４４号公報に
は、芯と鞘の屈折率差を小さくして開口数を０．４〜
０．１程度に小さくすることによって、ＳＩ型ＰＯＦを
広帯域化できることが開示されている。しかし、このよ
うに芯と鞘の屈折率差を小さくしたＰＯＦは、小さな曲
げ半径で曲げた場合に、芯を伝播する光が鞘から漏出す
る漏出光が多いため、曲げによる損失増加が大きいのが
欠点である。そこで上記公報には、鞘の外層に、該鞘よ
りも屈折率が低い第２鞘層を設けることによって、鞘と
第２の鞘層との界面で鞘から漏出する光を反射して光伝
送部分に戻すことが記載されている。

【０００６】一方、ＰＯＦの伝送帯域を低下させる原因
として、鞘層（或いはクラッド層）で反射されない高次
伝送モード光がＰＯＦ内を伝播してしまうことが挙げら
れる。これに対しては、特開平１１−１５３７２２号公
報に、鞘層に可視光及び近赤外光領域の内の特定波長域
の光のみを吸収する吸収剤を添加して、高次伝送モード
光が鞘を貫通伝播する際に減衰させることによって、広
帯域化を図る方法が開示されている。

【０００７】しかしながら、前述のように、広帯域化の
ためにＮＡを小さくし、かつ曲げ損失抑制のために鞘の
外層に第２の鞘層を設けたＰＯＦにあっては、高次伝送
モード光も鞘と第２の鞘層との界面で反射されて光伝送
部分に戻ってしまうため、第２の鞘層内で高次伝送モー
ド光を減衰させる方法を適用することは難しかった。こ
れに対して、芯と第２の鞘層との間の鞘の光透過性を低
くすることによって、この鞘内で高次伝送モード光を減
衰させることが考えられる。しかしながら、実際には、
芯と鞘との界面において、光は鞘に若干もぐり込んだ状
態で反射されるので、鞘の光透過性を低くすると、本来
減衰させてはいけない低次伝送モード光をも鞘内で減衰
させてしまうことなり、結果的にＰＯＦの伝送損失増加
を招いてしまう。また、鞘の光透過性を低くすると、曲
げにより光伝送部分から漏出し鞘と第２の鞘層との界面
で反射された光も、鞘内で減衰されてしまうことにな
り、第２の鞘層を設けたことによる曲げ損失抑制の効果
が得られなくなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、ＳＩ型Ｐ
ＯＦの伝送帯域を広帯域化するための従来の技術では、
ＮＡを小さくした広帯域ＳＩ型ＰＯＦにおいて、高次伝
送モードを減衰させてより広帯域化を図ろうとすると、
伝送損失および曲げ損失の増大を招くことになり、特性
に優れた広帯域ＳＩ型ＰＯＦを得ることができなかっ
た。そこで、本発明の目的は、上記従来の広帯域ＳＩ型
ＰＯＦの欠点を解消すること、即ち、伝送損失の増大お
よび曲げ損失の増大を抑制しつつ伝送帯域の広帯域化を
達成できるようすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
は、１）プラスチック材料からなる光ファイバであって、芯
と、該芯の周囲に設けられた２層以上の鞘層とからなる
光伝送部を１個以上有し、前記光伝送部の周囲には１層
以上の保護層が設けられており、前記鞘層のうち最も内
側の第１の鞘層の屈折率は前記芯の屈折率より低く、前
記第１の鞘層よりも外側に設けられている鞘層の屈折率
はいずれも前記第１の鞘層の屈折率以上であり、前記保
護層のうち最も内側の第１の保護層の屈折率は最外の鞘
層の屈折率より低いことを特徴とするプラスチック光フ
ァイバ。２）前記光伝送部の直径が４０〜１０００μｍであるこ
とを特徴とする１）記載のプラスチック光ファイバ。３）前記第１の鞘層の屈折率が前記芯の屈折率よりも
０．００３〜０．０４低いことを特徴とする１）記載の
プラスチック光ファイバ。４）前記２層以上の鞘層のうち、最も内側の第１の鞘層
の光透過度が最も高いことを特徴とする１）記載のプラ
スチック光ファイバ。

【００１０】５）プラスチック材料の光透過度を評価す
る方法として、評価対象のプラスチック材料からなる中
心層の周囲に、該中心層よりも屈折率が０．００３以上
低いプラスチック材料からなる厚さ１０μｍの被覆層を
形成してなる直径１０００μｍの被測定用プラスチック
光ファイバに対して、開口数０．１、波長帯域５００〜
７００ｎｍの光を入射させて伝送損失の値を測定する方
法を用いるとき、前記波長帯域における伝送損失の最小
値が１０００ｄＢ／ｋｍ以下であるプラスチック材料を
前記第１の鞘層の構成材料として用いてなることを特徴
とする１）〜４）のいずれかに記載のプラスチック光フ
ァイバ。６）プラスチック材料の光透過度を評価する方法とし
て、評価対象のプラスチック材料からなる中心層の周囲
に、該中心層よりも屈折率が０．００３以上低いプラス
チック材料からなる厚さ１０μｍの被覆層を形成してな
る直径１０００μｍの被測定用プラスチック光ファイバ
に対して、開口数０．１、波長帯域５００〜７００ｎｍ
の光を入射させて伝送損失の値を測定する方法を用いる
とき、前記波長帯域における伝送損失の最大値が５００
０ｄＢ／ｋｍ以上であるプラスチック材料を、前記第１
の鞘層よりも外側の鞘層のうちの少なくとも１層の構成
材料として用いてなることを特徴とする１）〜５）のい
ずれかに記載のプラスチック光ファイバ。

【００１１】７）前記鞘層の層数が２層であることを特
徴とする１）〜６）のいずれかに記載のプラスチック光
ファイバ。８）前記保護層の層数が１層であることを特徴とする
１）〜７）のいずれかに記載のプラスチック光ファイ
バ。９）前記保護層の層数が２層であり、最外の保護層を構
成するプラスチック材料として、該プラスチック材料か
らなる厚さ１０μｍのフィルムに５００〜７００ｎｍの
光を透過させたときの光線透過率が５０％以下であるプ
ラスチック材料を用いてなることを特徴とする１）〜
７）のいずれかに記載のプラスチック光ファイバ。１０）前記第１の鞘層の厚さが２μｍ以上であることを
特徴とする１）〜９）のいずれかに記載のプラスチック
光ファイバ。１１）１）〜１０）のいずれかに記載のプラスチック光
ファイバの周囲に熱可塑性樹脂からなるケーブル被覆層
を設けてなることを特徴とするプラスチック光ケーブ
ル。１２）１）〜１０）のいずれかに記載のプラスチック光
ファイバまたは１１）に記載のプラスチック光ケーブル
の一端に発光素子を配置し、他端に受光素子を配置して
光信号を伝送することを特徴とする光信号伝送方法。に
ある。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
本発明のプラスチック光ファイバは、ＳＩ型ＰＯＦと同
様の光学的機能を有し伝送帯域が広帯域化されたもので
ある。したがってこのような特性を有する本発明のプラ
スチック光ファイバを、以下ＨＰＯＦと略記することも
ある。図１は本発明のＨＰＯＦの第１の実施形態を示し
たものである。本実施形態のＨＰＯＦは、芯１０の周囲
に第１の鞘層１１ａおよび第２の鞘層１１ｂが順次形成
され、さらに第２の鞘層１１ｂの周囲に１層の保護層１
２が形成されたものである。本明細書において、芯１０
および複数層の鞘層１１ａ、１１ｂからなる部分を光伝
送部２０という。

【００１３】芯１０は、光を伝搬する機能を有し、主た
る光伝送路を構成するものである。芯１０を構成する材
料としては、公知の透明性の優れた樹脂を使用でき、ポ
リメタクリレート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカ
ーボネート系樹脂、フッ素系樹脂、非晶質ポリオレフィ
ン系樹脂などが例示され、特に透明性の優れたポリメチ
ルメタクリレート（ＰＭＭＡ）系樹脂が好ましい。ここ
で言うＰＭＭＡ系樹脂とはＰＭＭＡのホモポリマ並びに
ＭＭＡと他のモノマの共重合体を意味するが、共重合成
分としてはベンジルメタクリレート（ＢｚＭＡ）,フェ
ニルメタクリレート,シクロヘキシルメタクリレート等
のメタクリレート系モノマ、メチルアクリレート,エチ
ルアクリレート,ブチルアクリレート等のアクリレート
系モノマ、スチレン,安息酸ビニル等のＭＭＡと共重合
可能なビニル系モノマを使用することができる。

【００１４】共重合体（ＰＭＭＡ系樹脂）の組成は、芯
１０の屈折率,ガラス転移温度,賦形時の流動性の観点か
ら適宜選択されるが、共重合成分によっては目視では透
明でもＨＰＯＦの伝送損失を著しく増大させる場合があ
る。このため、共重合成分として伝送損失的に優れるＢ
ｚＭＡ、３ＦＭ（2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレ
ート）、４ＦＭ（2,2,3,3-テトラフルオロプロピルメタ
クリレート）、５ＦＭ（2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロ
ピルメタクリレート）を用いることが好ましい。共重合
成分の割合はＰＭＭＡの特性を大きく損なわない範囲で
選ばれるが、ＢｚＭＡ、３ＦＭ、４ＦＭ、５ＦＭの場
合、ＭＭＡとの共重合では、広い組成比において良好な
伝送損失が維持される。従ってＢｚＭＡ、３ＦＭ、４Ｆ
Ｍ、５ＦＭとＭＭＡとの組合せでは、それぞれのモノマ
ーから任意の組成で共重合させて得られる共重合体を好
ましく用いることができる。

【００１５】本発明においてはＨＰＯＦの第１の鞘層１
１ａの屈折率は、芯１０よりも０．００３〜０．０４低
いことが好ましい。本発明においてはＨＰＯＦの芯と
第１の鞘層１１ａで規定される開口数（ＮＡ）が０．３
５より大きくなると、従来のＮＡ＝０．５前後のファイ
バに対する帯域向上効果が小さくなるので、ＮＡは０．
３５以下であることが好ましく、０．３以下であること
がより好ましい。例えばＰＭＭＡを芯材とした場合、鞘
材の屈折率は１．４７７以下であることが好ましい。図
１のように芯が１つのみである場合、ＮＡが小さくなる
と曲げ損失、結合特性などの実用特性の低下が懸念され
ることから、ＮＡは０．２以上であることが好ましい。
例えばＰＭＭＡを芯材とした場合、第１の鞘層１１ａの
屈折率は１．４５以上であることが好ましく、１．４５
５以上であることがより好ましい。芯１０の直径は、小
さ過ぎると光源との結合効率が落ちるおそれがあり、大
き過ぎるとＰＯＦの特徴である柔軟性がなくなる傾向が
あるので、０．５〜２．０ｍｍの範囲とすることが好ま
しく、０．５〜１．５ｍｍの範囲とすることがより好ま
しい。

【００１６】第１の鞘層１１ａは、芯１０と第１の鞘層
１１ａとの界面で、開口数（ＮＡ）以下の低伝送モード
光を全反射させて、芯１０内を伝搬させる機能を有す
る。第１の鞘層１１ａの材料としては、従来のＰＯＦに
おいて鞘材として公知のものを用いることができる。例
えば、フッ素化メタクリレート、α−フルオロメタクリ
レート等のフッ素化ビニル化合物からなる重合体やこれ
らのモノマとＭＭＡの共重合体、フッカビニリデン系共
重合体等が挙げられる。好ましい鞘材は、ＭＭＡ, Ｂｚ
ＭＡ、長鎖フルオロメタクリレート,短鎖フルオロメタ
クリレート,及びメタクリル酸（ＭＡＡ）からなる群か
ら選択される２つ以上のモノマを重合して得られる２元
〜４元共重合体であり、機械的強度及び透明性の観点か
らは、ＢｚＭＡ、長鎖フルオロメタクリレートもしくは
短鎖フルオロメタクリレート、及びＭＭＡからなる三元
共重合体、またはこれにＭＡＡを加えた４元共重合体が
好ましい。また、特に低伝送損失化から好ましい鞘材と
しては、長鎖フルオロメタクリレートもしくは短鎖フル
オロメタクリレートとＭＭＡとからなる２元共重合体や
さらにＭＡＡを加えた３元共重合体を用いることが好ま
しい。長鎖フルオロメタクリレートとしては１７ＦＭを
用いることが好ましく、短鎖フルオロメタクリレートと
しては３ＦＭ、４ＦＭ、もしくは５ＦＭを用いることが
好ましい。

【００１７】第１の鞘層１１ａは光透過性に優れた材料
で構成することが好ましい。具体的には、第１の鞘層１
１ａを構成するプラスチック材料の光透過度を評価する
方法として、評価対象のプラスチック材料で中心層を形
成し、この中心層の周囲に、中心層より屈折率が０．０
０３以上低いプラスチック材料からなる厚さ１０μｍの
被覆層を形成して直径１０００μｍのプラスチック光フ
ァイバを作製し、このプラスチック光ファイバに対し
て、開口数０．１、波長５００ｎｍ〜７００ｎｍの光を
入射させて伝送損失の値を測定する方法を用いるとき、
第１の鞘層１１ａを構成するプラスチック材料の上記の
波長帯域（５００ｎｍ〜７００ｎｍ）における伝送損失
の最小値が１０００dB/km以下であることが好ましく、
５００ｄＢ／ｋｍ以下であることがより好ましく、３０
０ｄＢ／ｋｍ以下であることが特に好ましい。第１の鞘
層１１ａの光透過性が低い（伝送損失が大きい）ほど、
芯１０と第１の鞘層１１ａとの界面で低次伝送モード光
が全反射する際に、第１の鞘層１１ａにもぐり込んだ低
次伝送モード光の減衰量が大きくなってしまう。

【００１８】上記に好適な鞘材として挙げたプラスチッ
ク材料は、上記波長帯域における伝送損失の最小値が１
０００ｄＢ／ｋｍ以下程度の光透過度を達成できる。ま
たＰＭＭＡ系樹脂との接着性も良いので、芯材としてＰ
ＭＭＡ系樹脂を用いた場合には、芯１０と第１の鞘層１
１ａとの界面での剥離が生じにくく、曲げ機械特性に優
れたＨＰＯＦが得られる。具体的には、既知の芯材用Ｐ
ＭＭＡ製造設備および処方を用いて連続塊状共重合を行
なったＭＭＡと４ＦＭの共重合体は、その組成比をＭＭ
Ａ／４ＦＭ＝６０〜８０／４０〜２０mol％の範囲とす
ると、上記の光透過度の評価方法における伝送損失が２
００dB/km以下の組成物とすることができる。また、特
に、芯１０の構成材料としてＢｚＭＡ、３ＦＭ、４Ｆ
Ｍ、及び５ＦＭの少なくとも一つとＭＭＡとの共重合体
を用いた場合、第１の鞘層１１ａの構成材料を、芯１０
とは組成比が異なる共重合体、即ち芯１０を構成する共
重合体よりも屈折率が低くなるように組成比を変えた共
重合体を用いることが好ましい。このようにすれば、芯
１０および第１の鞘層１１ａが同族系列の樹脂からなる
ので、芯１０と第１の鞘層１１ａとの界面での接着性に
優れ、曲げ機械特性に優れたＨＰＯＦを得ることができ
る。

【００１９】第１の鞘層を構成するプラスチック材料の
調製方法としては、光透過性の面からは連続塊状重合や
連続溶液重合が好ましいが、使用する原料、共重合成比
によっては原料の精製、異物混入防止、除去を十分行
い、かつクリーンな環境下でバッチ重合を行い、粉砕等
の処理を行えば上記の光透過度を満足できす材料を得る
ことが可能である。その一例としては、短鎖フルオロメ
タクリレートとして４ＦＭを用いてＭＭＡと共重合して
得られる２元共重合体が挙げられる。

【００２０】第１の鞘層１１ａの厚さは、芯１０と第１
の鞘層１１ａとの界面で、これらの屈折率差によって決
まる開口数以下の低次伝送モード光が全反射する際に、
鞘層１１ａにもぐり込んだ光が第１の鞘層１１ａを貫通
してしまわない程度の厚さが必要である。例えば、ＨＰ
ＯＦの開口数が０．３５以下である場合、第１の鞘層１
１ａの厚さは１μｍ以上あれば良いと考えられる。しか
し、あまり薄くすると被覆斑等によって局所的に鞘厚さ
が１μｍ以下となったり、第１の鞘層１１ａが被覆され
ない部分が発生して、ＨＰＯＦの光伝送特性を損なう恐
れがあるため、第１の鞘層の厚さは２μｍ以上とするこ
とが好ましく、３μｍ以上とすることがより好ましく、
５μｍ以上とすることが特に好ましい。また、芯１０を
ＰＭＭＡ樹脂で構成した場合、５００〜７００ｎｍの波
長帯域に光伝送損失が少ない波長帯域が存在するので、
この波長帯域を伝送する光の波長帯域とするのが好まし
い。

【００２１】本実施形態において、第２の鞘層１１ｂ
は、芯１０と第１の鞘層１１ａとの界面を貫通する、定
常的に漏洩する高次伝送モード光を減衰させる機能を有
する。第２の鞘層１１ｂを構成するプラスチック材料
は、第１の鞘層１１ａを構成するプラスチック材料と屈
折率が同じかそれよりも大きければよく、上記に挙げた
第１の鞘層１１ａの鞘材と同じ組成のもの、もしくは屈
折率がそれより高くなるように組成比を変えたものを用
いることができる。また、例えば芯１０と同じ材料を使
用することもできる。

【００２２】第２の鞘層１１ｂは、その光透過性が第１
の鞘層１１ａの光透過性よりも低くなるように構成する
ことが好ましい。具体的には、第２の鞘層１１ｂを構成
するプラスチック材料の光透過度を評価する方法とし
て、評価対象のプラスチック材料で中心層を形成し、こ
の中心層の周囲に、中心層より屈折率が０．００３以上
低いプラスチック材料からなる厚さ１０μｍの被覆層を
形成して直径１０００μｍのプラスチック光ファイバを
作製し、このプラスチック光ファイバに対して、開口数
０．１、波長５００ｎｍ〜７００ｎｍの光を入射させて
伝送損失の値を測定する方法を用いるとき、上記の波長
帯域（５００ｎｍ〜７００ｎｍ）における伝送損失の最
大値が５０００dB/km以上であることが好ましい。プラ
スチック材料の光透過性を低くする手法としては、プラ
スチック材料に、全波長域または光信号伝送に用いられ
る光源の発光波長域の光を吸収する性質を有する染料や
顔料を添加したり、鞘材重合過程において、相分離を生
じさせるモノマの組合せや共重合成比を用いたり、相分
離を促進させる添加剤を添加する方法がある。

【００２３】本実施形態においては、第２の鞘層１１ｂ
を構成するプラスチック材料の光透過性が低いほど、ま
た第２の鞘層１１ｂの厚さが厚いほど、第２の鞘層１１
ｂにおける高次伝送モード光の減衰効果は高くなる。第
２の鞘層１１ｂが薄すぎると、第２の鞘層１１ｂに到達
する高次伝送モード光の減衰効果が不十分となる。した
がって、第２の鞘層１１ｂの厚さの下限は、第２の鞘層
１１ｂを構成するプラスチック材料によって異なるが、
均一被覆する点からの好ましい鞘層の厚さは範囲は２μ
ｍ以上、好ましくは５μｍ以上が望ましい。例えば第２
の鞘層１１ｂを構成するプラスチック材料の光透過度
が、上記の評価方法における伝送損失の最大値が約５０
００dB/km程度である場合、光伝送部２０の直径が約１
０００μｍのＨＰＯＦにおいて高次伝送モード光の減衰
効果を十分発揮させるには、第２の鞘層１１ｂの厚さは
約２０μｍ以上とすることが好ましい。一方、第２の鞘
層１１ｂの構成材料として上記の評価方法における伝送
損失が約２００００dB/km程度となる樹脂を用いた場合
には、同じ効果を発揮させるには約５μｍ以上とするこ
とが好ましい。ただし、鞘材が脆性材料の場合、その厚
さを厚くしすぎるとＨＰＯＦを小さな曲げ半径で曲げた
りした際に鞘にクラックが発生し、光学的特性を損なう
場合があるので、第２の鞘層１１ｂの厚さは５０μｍ以
下とすることが好ましく、３０μｍ以下とすることがよ
り好ましく、２５μｍ以下とすることが特に好ましい。

【００２４】保護層１２は、光伝送部２０が外的要因に
より損傷を受けるのを防ぐとともに、定常漏洩高次伝送
モード光や、ＨＰＯＦの曲げ等により漏出した低次伝送
モード光を、第２の鞘層１１ｂと保護層１２との界面で
反射させる機能を有する。保護層１２を構成する材料
は、第２の鞘層１１ｂよりも低屈折率のものが用いら
れ、好ましい材料として、例えばＶＤＦ（フッ化ビニリ
デン）とＴＦＥ（テトラフルオロエチレン）の２元系の
共重合体、あるいは更に１成分を加えた３元系の共重合
体等が挙げられるが、これに限定はされない。保護層１
２の屈折率が第２の鞘層１１ｂよりも高いとＨＰＯＦの
曲げ等により漏出した低次伝送モード光が鞘層と保護層
の界面で反射されず透過してしまうおそれがある。ま
た、保護層に用いられる材料は一般的に高価であるた
め、保護層１２の厚さが厚すぎると材料コストが高くな
る。一方、保護層１２の厚さが薄すぎると均一な被覆が
難しくなり、また、保護層１２に到達した光が界面にお
いて保護層１２に若干もぐり込んで保護層を貫通し、外
へ漏れ出すことになり、結果的にＰＯＦの伝送損失増加
を招いてしまう。保護層１２の厚さは３〜５０μｍが好
ましく、５〜２０μｍがより好ましい。

【００２５】本発明のＨＰＯＦにおいて、芯１０の直径
を小さく設計することによって構造的に曲げ損失増加を
低減させることができるが、一方で芯１０の直径が小さ
くなるほど一定長のＨＰＯＦの芯鞘界面での光の全反射
回数が多くなるため、第１の鞘層１１ａでの光の吸収や
散乱の影響をより多く受けることになり伝送損失が増大
する。したがって、好ましい光伝送特性を得るのに好適
な芯１０の直径の大きさは、入射光の開口数や波長にも
よるが、４０〜１０００μｍの範囲で設定することが好
ましい。具体的には、本実施形態のＨＰＯＦに入射させ
る入射光の開口数を０．１とし、入射光の波長を、一般
にＰＯＦでの光信号伝送に用いられる波長６５０ｎｍと
した場合、芯１０の直径を４０μｍ以上とすると伝送損
失を１７０dB/km以下に抑えることができ、７０μｍ以
上とすると伝送損失を１５０dB/km以下に抑えることが
でき、１５０μｍ以上とすると１３０dB/km以下に抑え
ることができる。

【００２６】さらに、ＨＰＯＦの長さ方向における各層
の直径変動が小さいことが好ましい。ＨＰＯＦを構成し
ている芯１０、第１の鞘層１１ａ、または第２の鞘層１
１ｂに直径変動がある場合には、最外層である保護層１
２の直径にも変動が生じる。したがって、長さ５０ｍの
ＨＰＯＦについて１０ｍｍ毎にＨＰＯＦの直径を測定し
た値の標準偏差を、その直径の測定値の平均値で除した
値である直径ＣＶ値を好ましくは２％以下、さらには１
％以下に抑えることが好ましい。ＨＰＯＦを構成してい
る各層の厚みに変動があると、光伝送路２０の直径が変
動し、伝送光が全反射を起こす界面が中心軸に対して傾
くので次のような不都合が生じる。

【００２７】例えば光の進行方向に向かって、芯１０の
直径が拡大している場合、芯１０と第１の鞘層１１ａと
の界面で反射する光は、中心軸に対する反射角度が小さ
くなるので、本来は第１の鞘層１１ａを貫通して減衰さ
れるはずの高次伝送モード光が芯１０内を伝播可能とな
る。逆に、光の進行方向に向かって芯１０の直径が縮小
している場合、芯１０と第１の鞘層１１ａとの界面で反
射する光は、中心軸に対する反射角度が大きくなり、本
来は芯１０内を伝播しなければならない低次伝送モード
光が第１の鞘層１１ａを貫通し減衰されてしまうことに
なる。そして、このようなＨＰＯＦの直径変動に起因し
た伝送光の伝播状態および減衰は、ＨＰＯＦの伝送損
失、伝送帯域に影響を及ぼしてしまう。ＨＰＯＦの直径
変動発生原因としては、紡糸時における、各層を構成す
る樹脂の紡糸ノズルへの樹脂供給量の変動や引き取り速
度の変動があり、紡糸工程で発生した直径変動は加熱延
伸処理によって増幅される。特に加熱延伸炉の長さ以下
の波長の直径変動成分が強く増幅され、延伸倍率が高い
ほど、また巻き取り速度が速いほどその増幅率は拡大す
る傾向にある。それを効果的に抑制するための具体的な
方法については、下記の製造方法の説明の項で述べる。

【００２８】次に、本実施形態のＨＰＯＦの製造方法に
ついて説明する。本実施形態のＨＰＯＦは、通常の芯−
鞘−保護層といったような複合構造を持ったＰＯＦの製
造方法と、鞘または保護層の層数が異なるだけでほぼ同
様な方法で製造可能である。例えば、線引き法によりＨ
ＰＯＦを紡糸する方法や、押出機を用いて紡糸する方法
を用いることができる。具体的には、各層を構成するプ
ラスチック材料の原料モノマを順次重合積層化させた
り、各層を構成するプラスチック材料のポリマを溶融し
順次積層化させて、芯１０となる層、第１の鞘層１１ａ
となる層、第２の鞘層１１ｂとなる層、および保護層１
２となる層が積層されたプリフォームを得、これをロッ
ド線引き装置で溶融しながら連続的に引き取るプリフォ
ームロッド線引法を用いることができる。あるいは、押
出機で連続的に原料ポリマを溶融し、必要に応じて脱揮
を行った芯１０を構成する樹脂、第１の鞘層１１ａを構
成する樹脂、第２の鞘層１１ｂを構成する樹脂、および
保護層１２を構成する樹脂を、例えば図５に示すような
４層同心円状複合紡糸ノズルに定量ポンプによって計量
供給し、所定の層厚になるように複合化を行って多層構
造とした後、ノズルより吐出させ定速で引き取りながら
冷却を行う連続複合紡糸法を用いることもできる。図５
において、図中符号６０は芯１０を構成する樹脂の供給
口、６１ａは第１の鞘層１１ａを構成する樹脂の供給
口、６１ｂは第２の鞘層１１ｂを構成する樹脂の供給
口、および６２は保護層１２を構成する樹脂の供給口を
それぞれ示す。

【００２９】このとき、伝送損失が良好なＨＰＯＦを得
るためには、芯材は、連続塊状重合により得られた重合
体を溶融状態のまま、紡糸ノズルに供給することが好ま
しいが、次のようにして、外部からの異物混入をできる
だけ防止した方法で、ペレット化した後、連続溶融脱気
押出して紡糸ノズルに供給してもよい。すなわち、まず
連続塊状重合で重合され溶融状態で連続的にベント脱揮
が行なわれた溶融芯材を、ダイスから、雰囲気がクラス
約１００に保持されたクリーンブース内で、半導体の製
造に用いられるレベルの超純水が供給されている冷却水
槽内へ吐出させ、ペレタイザーで一定速度で引き取りな
がら冷却固化、引き続いて切断ペレット化を行う。前記
ペレタイザーは、樹脂が接する部分であって切断刃以外
の部分にはＴｉＮ（窒化チタン）コーティングが施され
ており、切断刃にはダイヤモンドコーティングが施され
ている。また、切断部には０．０１μｍのろ過精度のフ
ィルターでろ過された窒素が吹き込まれる構造を有す
る。このようにして得られたペレットはサニタリータン
クに投入し、充填が完了した後に密閉し保管する。この
サニタリータンクは、材質がＳＵＳ３０４からなり、
０．０１μｍのろ過精度のフィルターでろ過された窒素
が吹き込まれ、かつサニタリーバルブによって外気と内
部とが遮断可能となるように構成されている。そしてＨ
ＰＯＦ製造時には、芯材溶融用の１ベント脱揮押出機の
樹脂供給部に直結されたホッパーに芯材ペレットを投入
し、消費された分だけペレットを補充しながら連続溶融
脱揮押出して溶融芯材を得るものである。前記ホッパー
は、雰囲気がクラス約１００に保持されたクリーンブー
ス内に設置されており、材質はＳＵＳ３０４で、内面に
はＴｉＮコーティングが施されている。芯材としてＰＭ
ＭＡを用いた場合、このようにしてＨＰＯＦを製造する
と、光源の開口数（ＮＡ）が０．１の光源を用い、波長
６５０ｎｍで測定したときの伝送損失を１５０dB/km以
下とすることが可能である。

【００３０】ところで、ＨＰＯＦの伝送損失増大や帯域
低下の要因となる直径変動の発生原因としては、紡糸時
の各層樹脂の紡糸ノズルへの樹脂供給量の変動や引き取
り速度変動がある。したがって、ＨＰＯＦの直径変動を
抑制するには次のような方法が有効である。すなわち、
紡糸時の各層樹脂の紡糸ノズルへの樹脂供給量の変動や
引き取り速度変動を検出し、それを駆動系にフィードバ
ックしながら紡糸を行う。あるいは、延伸工程で直径変
動増幅の大きな原因となるＨＰＯＦの加熱斑や、ＨＰＯ
Ｆの昇温能力不足により、ＨＰＯＦの温度が適正延伸温
度まで十分に上昇しない内にＨＰＯＦの伸張が始まって
しまうことを抑制するため、延伸炉内の熱風風速を高速
とし熱伝達率を向上させたり、高温な熱風や加熱ロール
によってＨＰＯＦを急速に予熱したりする。さらに、Ｈ
ＰＯＦの加熱媒体として、加熱空気に比べ熱伝達率が極
めて高い加熱液体や加熱蒸気のような熱媒体を用いるこ
とことが好ましい。

【００３１】本実施形態のＨＰＯＦは、芯１０の周囲
に、芯１０よりも低い屈折率を有する第１の鞘層１１ａ
が設けられているので、芯１０と第１の鞘層１１ａの屈
折率差で決定される開口数以下の低次伝送モード光は、
第１の鞘層１１ａと芯１０との界面で全反射しながら伝
搬する。第１の鞘層１１ａを、光透過性に優れたプラス
チック材料で構成すれば、反射面（芯１０と第１の鞘層
１１ａとの界面）から第１の鞘層１１ａへもぐり込んだ
低次伝送モード光の減衰を防ぐことができる。さらに第
１の鞘層１１ａの厚さを２μｍ以上とすれば、第１の鞘
層１１ａへもぐり込んだ低次伝送モード光が第１の鞘層
１１ａを貫通するのを防止して、低次伝送モード光の減
衰を効果的に防ぐことができる。

【００３２】また第１の鞘層１１ａの外側には、屈折率
が第１の鞘層１１ａと同じか、第１の鞘層１１ａより高
い第２の鞘層１１ｂが設けられているので、芯１０と第
１の鞘層１１ａとの界面で全反射されない定常漏洩高次
伝送モード光は、第１の鞘層１１ａ、第１の鞘層１１ａ
と第２の鞘層１１ｂとの界面、および第２の鞘層１１ｂ
を貫通することによって減衰される。第２の鞘層１１ｂ
を構成する材料の光透過性が低いほど、定常漏洩高次伝
送モード光の減衰量は大きい。また第２の鞘層１１ｂの
厚さが厚いほど定常漏洩高次伝送モード光の減衰量は大
きい。すなわち、本実施形態のＨＰＯＦでは、第２の鞘
層１１ｂの光透過性、及びその厚さを変えることで、低
次伝送モード光を減衰させることなく定常漏洩高次伝送
モード光の減衰率を任意に制御することができる。

【００３３】また第２の鞘層１１ｂの外側には、屈折率
が第２の鞘層１１ｂよりも低い保護層１２が設けられて
いる。したがって、ＨＰＯＦの急峻な曲げ等により、本
来、芯１０を伝搬されるべき低次伝送モード光が漏出し
た場合に、この漏出光の一部は第２の鞘層１１ｂと保護
層１２との界面で反射されて芯１０に戻ることができる
ので、曲げによる伝送損失の増加を抑えることができ
る。また保護層１２は光伝送部２０を外的要因による損
傷から保護する機能も有している。また、芯１０と第１
の鞘層１１ａとの界面で全反射されず貫通する定常漏洩
高次伝送モード光は、第１の鞘層１１ａ、第１の鞘層１
１ａと第２の鞘層１１ｂとの界面、および第２の鞘層１
１ｂを貫通し、第２の鞘層１１ｂと保護層１２との界面
で反射されるので、第２の鞘層１１ｂにおける減衰が効
率良く行われる。さらに第２の鞘層１１ｂの屈折率を、
第１の鞘層１１ａの屈折率よりも高くすれば、第２の鞘
層１１ｂと保護層１２との界面で反射された定常漏洩高
次伝送モード光を第２の鞘層１１ｂ内に閉じこめて減衰
させることが可能である。

【００３４】また、一般にＰＯＦの光伝送部の直径を小
さくすると構造的に曲げ損失増加を低減させることがで
き、芯と鞘の屈折率差を少なくしＰＯＦの開口数を小さ
くすることで広帯域化が可能となる。従来のＰＯＦで
は、光伝送部直径を小さくするほど、一定長のＰＯＦの
芯鞘界面での光の全反射回数が多くなるので、鞘部にも
ぐり込んだ光の減衰量が増大し易くなって、伝送損失が
増大するという問題があった。これに対して、本実施形
態のＨＰＯＦでは、第１の鞘層１１ａを光透過性に優れ
た材料で構成することにより、第１の鞘層１１ａにもぐ
り込んだ低次伝送モード光の減衰を抑えることができる
ので、上記のような光伝送部２０の直径を小さくしたこ
とによる伝送損失の増大を抑えることができる。したが
って本実施形態によれば、良好な曲げ特性と良好な伝送
特性を同時に満たすＨＰＯＦを得ることができる。

【００３５】さらに、本実施形態のＨＰＯＦは、芯１０
と、第１の鞘層１１ａと、第２の鞘層１１ｂと、保護層
１２との合計４層からなっているので、比較的簡単な構
造で、伝送損失の増大および曲げ損失の増大を抑えつ
つ、伝送帯域の広域化を実現することができる。このよ
うな４層構造のＨＰＯＦは、ファイバ賦形が容易であ
り、紡糸のためのノズル構造も単純である利点を有す
る。

【００３６】図２は、本発明の第２の実施形態を示した
ものである。本実施形態のプラスチック光ファイバは、
光ファイバ断面内に複数個の光伝送部２０を有する多芯
ＨＰＯＦである。すなわち本実施形態のＨＰＯＦは、光
ファイバ断面において、海部をなす一括保護層１３内に
複数個の光伝送部２０が島部をなすように配置された構
成を有する。光伝送部２０は上記第１の実施形態におけ
る光伝送部２０と同様に構成されている。一括保護層１
３は、複数個の光伝送部２０の周囲を埋めて、全体が断
面円形となるよう一括的に被覆形成されている。この一
括保護層１３は上記第１の実施形態における保護層１２
と同じ材料を用いて形成され、上述の保護層１２と同様
の機能を有する。また一括保護層１３の屈折率および光
透過性も前述の保護層１２と同様に設定される。光伝送
部２０の径はＨＰＯＦ中に配置される光伝送部２０の個
数によって適宜決定されるものであるが、芯と芯との間
に複数の鞘層が存在しているため光伝送部の個数を著し
く増やすと光源との結合効率が悪くなる場合がある。従
って、本実施形態のＨＰＯＦを光通信用に用いる場合、
ＨＰＯＦ中に配置する光伝送部２０の個数は６００個以
下とすることが好ましい。また、ＨＰＯＦの径は０．５
ｍｍ以上２ｍｍ以下とすることが好ましい。また、各芯
の径は、２５μｍ以上２５０μｍ以下とすることが好ま
しい。芯径が２５μｍ未満であると、光源との結合効率
が落ちるおそれがあり、２５０μｍよりも大きくすると
ＨＰＯＦに光伝送部２０を充填することが困難となり、
やはり結合効率が落ちるおそれがある。

【００３７】本実施形態の多芯ＨＰＯＦを製造する方法
としては、例えば、押出機で連続的に原料ポリマを溶融
し、必要に応じて脱揮を行った芯１０を構成する樹脂、
第１の鞘層１１ａを構成する樹脂、第２の鞘層１１ｂを
構成する樹脂、および一括保護層１３を構成する樹脂
を、例えば図６に示すような多芯用複合紡糸ノズルに定
量ポンプによって計量供給し、所定の層厚になるように
複合化を行った後、ノズルより吐出させ定速で引き取り
ながら冷却を行う連続複合紡糸法を用いることができ
る。図６において、図中符号６０は芯１０を構成する樹
脂の供給口、６１ａは第１の鞘層１１ａを構成する樹脂
の供給口、６１ｂは第２の鞘層１１ｂを構成する樹脂の
供給口、および６３は一括保護層１３を構成する樹脂の
供給口をそれぞれ示す。

【００３８】本実施形態によれば、上記第１の実施形態
と同様の作用効果に加え、各芯１０の直径を小さくする
ことにより曲げによる損失増加の抑制が可能となり、Ｎ
Ａを小さくして広帯域化を図ることが可能となる。ま
た、複数個の芯１０を断面内に配置することで、取り扱
い性がより向上し、かつ伝送可能光量を大きくすること
ができる。

【００３９】図３は本発明の第３の実施形態を示したも
のである。本実施形態のＨＰＯＦが上記第１の実施形態
のＨＰＯＦと異なる点は、光伝送部２０の周囲に２層の
保護層、すなわち内側から順に第１の保護層１２ａおよ
び第２の保護層１２ｂが設けられている点である。光伝
送部２０は上記第１の実施形態における光伝送部２０と
同様に構成されている。本実施形態において、第１の保
護層１２ａは、その内側に隣接している第２の鞘層１１
ｂよりも屈折率が低く、かつ外側に隣接している第２の
保護層１２ｂよりも光透過性が高くなるように構成され
ている。第１の保護層１２ａの屈折率が高すぎると鞘層
を漏出した光を反射させる効率が悪くなるために第２の
鞘層より０．００３以上低いことが好ましい。

【００４０】第１の保護層１２ａを構成するのに好まし
いプラスチック材料としては、例えばＶＤＦ（フッ化ビ
ニリデン）とＴＦＥ（テトラフルオロエチレン）の２元
系の共重合体、あるいは更に１成分を加えた３元系の共
重合体等が挙げられる。また、第２の保護層１２ｂを構
成するプラスチック材料としては、例えばＶＤＦとＴＦ
Ｅとの２元共重合体、あるいはＶＤＦ、ＴＦＥ、並びに
ＨＦＰ（ヘキサフルオロプロピレン）及びＨＦＡ（ヘキ
サフルオロアセトン）の少なくとも一方を用いた共重合
体等が挙げられる。第１の保護層１２ａの光透過性が高
すぎると通常使用時でも鞘層としての機能を発現してし
まい結果としてＮＡの大きいＰＯＦとなってしまうた
め、第１の保護層１２ａの材料としては、そのプラスチ
ック材料を厚さ１０μｍのフィルムとした時に、５００
ｎｍ〜７００ｎｍの光線透過率が７０％以下となる、光
透過性が低いものを用いることが好ましく、光線透過率
が５０％以下のものを用いることがより好ましい。共重
合体そのものの光透過性が高すぎる場合には、全波長域
または光信号伝送に用いられる光源の発光波長域の光を
吸収する性質を有する染料や顔料を添加することにより
光透過性を低くすることが可能である。一方、光透過性
が低すぎると、曲げたときに鞘層から漏洩する光を完全
に吸収してしまうために曲げ損が悪くなってしまうた
め、第１の保護層１２ａを構成する材料の光線透過率
は、３０％以上とすることが好ましい。

【００４１】本実施形態においては、ＨＰＯＦの曲げ等
により芯１０から漏出し、第１および第２の鞘層１１
ａ、１１ｂを貫通した低次伝送モード光が、第２の鞘層
１１ｂと第１の保護層１２ａとの界面で反射されるた
め、光の減衰が抑えられ、曲げによる伝送損失がより低
減化される。また、最外層である第２の保護層１２ｂ
は、光透過性が低いので、外部からの光が光伝送部２０
へ侵入するのを効果的に防止することができる。第２の
保護層１２ｂとしては、上記の光線透過率が、５０％以
下のものを用いることが好ましく、３０％以下のものを
用いることがより好ましい。また、第２の保護層１２ｂ
は、第１の保護層１２ａより光透過性が低いことが好ま
しい。また、第２の保護層１２ｂの屈折率は任意でよ
い。

【００４２】これら保護層の厚さに関しては各層の厚み
を正確に制御するためには、ある程度の厚みが必要とな
りそれぞれの保護層の厚みは３μｍ以上であることが好
ましく、保護層全体の厚さが１０〜３０μｍあることが
好ましい。

【００４３】本実施形態のＨＰＯＦの製造方法として
は、例えば、押出機で連続的に原料ポリマを溶融し、必
要に応じて脱揮を行った芯１０を構成する樹脂、第１の
鞘層１１ａを構成する樹脂、第２の鞘層１１ｂを構成す
る樹脂、第１の保護層１２ａを構成する樹脂、および第
２の保護層１２ｂを構成する樹脂を、例えば図７に示す
ような５層同心円状複合紡糸ノズルに定量ポンプによっ
て計量供給し、所定の層厚になるように複合化を行って
多層構造とした後、ノズルより吐出させ定速で引き取り
ながら冷却を行う連続複合紡糸法を用いることができ
る。図７おいて、図中符号６０は芯１０を構成する樹脂
の供給口、６１ａは第１の鞘層１１ａを構成する樹脂の
供給口、６１ｂは第２の鞘層１１ｂを構成する樹脂の供
給口、６２ａは第１の保護層１２ａを構成する樹脂の供
給口、６２ｂは第２の保護層１２ｂを構成する樹脂の供
給口をそれぞれ示す。

【００４４】本実施形態によれば、保護層が多層構造と
なっており、最外層の保護層の光透過性が低く、最内の
第１の保護層は、これと隣接する第２の鞘層１１ｂより
も屈折率が低く、かつ光透過性に優れた材料からなって
いるので、最外の鞘層（第２の鞘層１１ｂ）と最内の保
護層（第１の保護層１２ａ）との界面において光を反射
させ、曲げ損失の増大を抑制できるとともに、外光がＨ
ＰＯＦ内部に進入するのを防ぐことができる。

【００４５】なお、上記の各実施形態では鞘層を２層と
したが、鞘層を３層以上としてもよい。その場合、最も
内側の第１の鞘層の屈折率は、この第１の鞘層と芯との
界面で所望の低次伝送モード光が全反射されるように設
定され、それよりも外側の鞘層の屈折率は、第１の鞘層
と芯との界面で反射されなかった定常漏洩高次モード光
が各鞘層を貫通して最外の鞘層と保護層との界面に達す
るように設定される。また各鞘層の光透過性について
は、複数の鞘層のうち、最も内側の第１の鞘層の光透過
性が最も高くて、前述の光透過度の評価方法における伝
送損失の最小値が３００dB/km以下となるように設計す
ることが好ましい。またこれより外側の鞘層のうち少な
くとも１層は、前述の光透過度の評価方法における伝送
損失の最高値が１００００dB/km以上となるように設計
することが好ましい。また、これら鞘層の厚さは２μｍ
以上であることが好ましい。

【００４６】また上記の各実施形態では保護層を１層ま
たは２層としたが、保護層を３層以上としてもよい。そ
の場合、最も内側の第１の保護層の屈折率は、この第１
の保護層と最外の鞘層との界面で、曲げにより漏洩した
光および定常漏洩高次モード光が全反射されるように設
定され、それより外側の保護層の屈折率は任意とするこ
とができる。また最外の保護層は、前述の光線透過率が
５０％以下のプラスチック材料で構成することが好まし
い。また最内の第１の保護層は最外保護層と比べて光透
過性が高いことが好ましいが、最外および最内以外の保
護層の光透過性は任意とすることができる。さらに、こ
れら保護層の厚さに関しては各層の厚みを正確に制御す
るためには、ある程度の厚みが必要となりそれぞれの保
護層の厚みは３μｍ以上であることが好ましく、保護層
全体の厚さが３〜５０μｍであることが好ましく、１０
〜３０μｍであることがより好ましい。

【００４７】次に本発明のプラスチック光ケーブルにつ
いて説明する。本発明のプラスチック光ケーブルは、本
発明のＨＰＯＦを用いてなるものであり、以下ＨＰＯＦ
ケーブルということもある。図４は、本発明のＨＰＯＦ
ケーブルの一実施形態を示したものである。本実施形態
のＨＰＯＦケーブルは、前記第１の実施形態のＨＰＯＦ
（符号５１で示す）の周囲に熱可塑性樹脂からなるケー
ブル被覆層５０が被覆されたものである。図４において
図１と同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省
略する。ＨＰＯＦケーブルを構成するＨＰＯＦ５１とし
ては、紡糸後、機械的特性を改善するための熱延伸処理
が施されたものが用いられる。ケーブル被覆層５０は、
細径のＨＰＯＦ５１の取り扱いを容易にする機能や、Ｈ
ＰＯＦ５１に損傷を与えないようにする機能を有する。
ケーブル被覆層５０を構成する材料としては、一般的に
は塩化ビニル樹脂や、ポリエチレンなどのポリオレフィ
ン樹脂などが用いられる。特に好ましい材料はエチレン
−酢酸ビニル共重合体、あるいはこの共重合体と塩化ビ
ニル樹脂の混合物である。これらの樹脂は柔軟性があり
曲げの応力に対して抵抗が少ない点が好ましい。ケーブ
ル被覆層５０の厚さは、ＨＰＯＦ５１の直径とケーブル
の外形寸法によって変化するが、通常約０．２〜１．５
mmの範囲で選択される。

【００４８】本実施形態のＨＰＯＦケーブルは、公知の
ＰＯＦケーブル化装置を用い、被覆ダイスにＨＰＯＦ５
１を通しながら、溶融させた熱可塑性樹脂をその周囲に
適切な厚みで被覆してケーブル被覆層５０を形成する方
法によって製造することができる。

【００４９】本実施形態によれば、上記第１の実施形態
のＨＰＯＦと同様の光学的機能を有するとともに、取り
扱い性および耐外傷性に優れたＨＰＯＦケーブルが得ら
れる。なお、本実施形態では、ＨＰＯＦとして上記第１
の実施形態と同様の構成を有するＨＰＯＦを用いたが、
これに限らず本発明の範囲のＨＰＯＦであればよい。

【００５０】以上説明した本発明のＨＰＯＦまたはＨＰ
ＯＦケーブルの一端に発光素子を配置し、他端に受光素
子を配置して光信号を伝送することにより、高速の光信
号を長距離にわたって伝送することが可能となる。本発
明のＨＰＯＦまたはＨＰＯＦケーブルを用いて光信号伝
送を行う際に、光ファイバ端面から光伝送部２０に光信
号を入射させるための光源光としては、光源の開口数
が、芯１０の屈折率と第１の鞘層１１ａの屈折率から算
出される開口数以下であるものが、光伝送損失の少ない
効率的な光信号伝送を行う上で好ましい。また、例えば
上記第２の実施形態の多芯ＨＰＯＦを用いる場合など、
光ファイバ端面中に複数個の光伝送部２０がある場合、
これら複数個の光伝送部２０が互いに光学的に同一であ
るならば、すべての光伝送部２０に一つの光源光を入射
し、各光伝送部２０からの出射光を一つの信号として取
り扱うことが可能である。一方、複数個の光伝送部２０
の構造パラメータが異なるなど、互いに光学的に異なっ
ている場合には、光信号の遅延状態等の違いによる伝送
帯域の悪化を防ぐために、一つの光源からの光を入射し
て出射光も一つの信号として取り扱う光伝送部２０の数
は７個以下とすることが好ましく、より好ましくは１個
である。

【００５１】

【実施例】以下、具体的な実施例について説明する。な
お、実施例中の各種評価、測定については以下の方法に
より実施した。（伝送損失測定）２５ｍ-５ｍカットバック法により波
長６５０ｎｍにおける励振ＮＡ＝０．１での伝送損失を
測定した。（伝送帯域測定）インパルス応答法により波長６５０ｎ
ｍ、励振ＮＡ＝０．２５における長さ５０ｍのケーブル
の-３ｄＢ帯域をサンプリングオシロスコープを用いて
測定した。（曲げ損失測定）長さ１１ｍの試験ケーブルを使用し、
２５ｍｍＲ、９０度の曲げ治具により１ｍ間隔で１０回
の曲げを行い、曲げ前後の試験ケーブルの光量値の変化
から曲げ損失を求めた。（実施例１）図１に示す構成の全４層単芯ＨＰＯＦを製
造した。芯１０を構成する芯材としては、連続塊状重合
で重合され溶融状態で連続的にベント脱揮が行われたＰ
ＭＭＡ（屈折率１．４９２）を用いた。

【００５２】第１の鞘層１１ａを構成する第１の鞘材と
しては１７ＦＭ／ＭＭＡ／ＭＡＡの質量％が２４．５：
７４．５：１（屈折率約１．４６５）の３元共重合体を
用いた。第２鞘層１１ｂを構成する第２の鞘材としては
第１の鞘材と同じ組成の材料を用い、顔料や染料を添加
して、光透過性を調整した。保護層１２を構成する保護
層材としてはダイキン工業（株）のＶＰ−５０（フッ化
ビニリデン［ＶＤＦ］とテトラフルオロエチレン［ＴＦ
Ｅ］共重合体でＶＤＦ／ＴＦＥ＝７２／２８［重量％］
からなる２元共重合体、屈折率１．４０３）を用いた。

【００５３】芯材以外は、クリーンな雰囲気下で異物混
入に十分配慮した設備を用いてペレット化あるいは粉砕
した材料を、クリーンな状態のまま押出機に供給して連
続的に溶融し、必要に応じてベント脱揮を行い、それぞ
れの樹脂をギヤポンプで計量しながら図５に示すような
４層同心円状複合紡糸ノズルに供給した。そして、紡糸
ノズルから吐出させ、一定速度で引き取りながら冷却固
化し、熱風加熱延伸処理を施すことで機械的特性を改善
して、図１に示すような全４層構造の単芯ＨＰＯＦを得
た。本実施例において、第１の鞘層１１ａの光透過度
は、上述の評価方法における伝送損失の最小値が７５０
ｄＢ／ｋｍであった。第２の鞘層１１ｂの光透過度は、
上述の評価方法における伝送損失の最大値が７５００ｄ
Ｂ／ｋｍであった。また保護層１２の、上述の測定方法
による光線透過率は４８％であった。また芯１０の直径
は９７０μｍ、第１の鞘層１１ａの厚さを３μｍ、第２
の鞘層１１ｂの厚さを５μｍ、保護層１２の厚さを７μ
ｍとし直径１ｍｍのＨＰＯＦを得た。得られた単芯ＨＰ
ＯＦの伝送帯域、伝送損失特性、曲げ損失特性を調べ
た。その結果を表１に示す。

【００５４】（実施例２）図２に示す構成の全４層多芯
ＨＰＯＦを製造した。芯材、第１の鞘材、および第２の
鞘材としては上記実施例１と同様の材料を用いた。また
一括保護層１３を構成する材料としては、上記実施例１
における保護層材と同様の材料を用いた。そして、図６
に示すような全４層の多芯複合紡糸ノズルを用いて、芯
１０−第１の鞘層１１ａ−第２の鞘層１１ｂの３層から
なる光伝送部２０が島部を形成し、この島部が保護層材
からなる海部に俵積み状に配置された構造のファイバ状
に賦形して、図３に示すような全４層多芯ＨＰＯＦを得
た。本実施例において、芯１０の直径は１２０μｍ、第
１の鞘層１１ａ及び第２の鞘層１１ｂの厚さは３μｍ、
光伝送部２０の数は３７、一括保護層１３の直径（外
径）は１０００ｍｍとした。得られた多芯ＨＰＯＦの伝
送帯域、伝送損失特性、曲げ損失特性を上記実施例１と
同様の方法で調べた。その結果を表１に示す。

【００５５】（実施例３）図３に示す構成の全５層単芯
ＨＰＯＦを製造した。芯材、第１の鞘材、および第２の
鞘材は上記実施例１と同様の材料を用いた。第１の保護
層１２ａを構成する第１層保護層材としては、ＶＰ−５
０を用いた。第２の保護層１２ｂを構成する第２保護層
材としては、上述したＶＰ−５０にカーボンブラックを
０．５質量％添加した材料を用いた。上記実施例１にお
いて、紡糸用の複合ノズルを図７に示すような５層同心
円状複合紡糸ノズルに変更した他は同様にして紡糸、延
伸処理を行い、図３に示すような全５層構造の単芯ＨＰ
ＯＦを得た。本実施例において、第１の保護層１２ａの
光線透過率は４８％、屈折率は１．４０３、第２の保護
層１２ｂの光線透過率は１５％で、屈折率は１．４０３
であった。また芯１０の直径は９６０μｍ、第１の鞘層
１１ａの厚さは６μｍ、第２の鞘層１１ｂの厚さは５μ
ｍ、第１の保護層１２ａの厚さは９μｍ、第２の保護層
１２ｂの厚みは５μｍ、ＨＰＯＦ外径を１，０１０μｍ
とした。得られたＨＰＯＦの伝送帯域、伝送損失特性、
曲げ損失特性を上記実施例１と同様の方法で調べた。そ
の結果を表１に示す。

【００５６】（光ケーブル製造例）実施例１〜３でそれ
ぞれ得られたＨＰＯＦの外周上に、柔軟性の高い共重合
ＰＶＣ樹脂（東洋インキ製造（株）製；Ｔ３１４）を
ケーブル化装置を用いて被覆することによって、柔軟性
に優れたＨＰＯＦケーブルを得た。

【００５７】（比較例）図８に示すように、芯１０の周
囲に鞘層１１が設けられ、その周囲に保護層１２が設け
られている従来のＰＯＦを製造した。芯材、および保護
材は上記実施例１と同様の材料を用いた。また、鞘には
実施例１の第２鞘層に適用した樹脂を用いた。芯の直径
は９７０μｍ、鞘層の厚さは７μｍ、保護層の厚さは１
３μｍとし直径１，０１０μｍのＰＯＦを得た。得られ
たＰＯＦの伝送帯域、伝送損失特性、曲げ損失特性を上
記実施例１と同様の方法で調べた。その結果を表１に示
す。

【００５８】

【表１】

【００５９】上記実施例１〜３および比較例１の結果よ
り、実施例のＨＰＯＦは、比較例のＰＯＦに比べて、同
等以上の伝送帯域を有し、伝送損失および曲げ損失が小
さいことが認められた。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、従来のＳＩ型の広帯域
ＰＯＦに比べ、より低損失で伝送帯域がより広帯域化さ
れたプラスチック光ファイバおよびプラスチック光ケー
ブルが得られる。このようなプラスチック光ファイバま
たはプラスチック光ケーブルは、光センサー、光通信の
光伝送体として有益であり、高効率で広帯域な光信号伝
送が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラスチック光ファイバの第１の実施
形態を示した断面図である。

【図２】本発明のプラスチック光ファイバの第２の実施
形態を示した断面図である。

【図３】本発明のプラスチック光ファイバの第３の実施
形態を示した断面図である。

【図４】本発明のプラスチック光ケーブルの実施形態を
示した断面図である。

【図５】図１のプラスチック光ファイバの製造に好適に
用いられる複合紡糸ノズルの例を示した断面図である。

【図６】図２のプラスチック光ファイバの製造に好適に
用いられる複合紡糸ノズルの例を示した断面図である。

【図７】図３のプラスチック光ファイバの製造に好適に
用いられる複合紡糸ノズルの例を示した断面図である。

【図８】従来のＰＯＦの構造とその断面の屈折率分布の
例を示した図である。

【符号の説明】

１０…芯、１１…鞘層、１１ａ…第１の鞘層、１１ｂ…
第２の鞘層、１２…保護層、１２ａ…第１の保護層、１
２ｂ…第２の保護層、１３…一括保護層、２０…光伝送
部、５０…ケーブル被覆層、５１…プラスチック光ファ
イバ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者塚本好宏広島県大竹市御幸町20番１号三菱レイヨン株式会社中央技術研究所内 (72)発明者地紙哲哉広島県大竹市御幸町20番１号三菱レイヨン株式会社中央技術研究所内Ｆターム(参考） 2H001 BB06 DD21 KK03 KK17 2H050 AB42Z AC03 AC15 AC16 AC36 AC71 AC73 AC76 BB02W BB32W

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラスチック材料からなる光ファイバであ
って、芯と、該芯の周囲に設けられた２層以上の鞘層と
からなる光伝送部を１個以上有し、前記光伝送部の周囲
には１層以上の保護層が設けられており、前記鞘層のう
ち最も内側の第１の鞘層の屈折率は前記芯の屈折率より
低く、前記第１の鞘層よりも外側に設けられている鞘層
の屈折率はいずれも前記第１の鞘層の屈折率以上であ
り、前記保護層のうち最も内側の第１の保護層の屈折率
は最外の鞘層の屈折率より低いことを特徴とするプラス
チック光ファイバ。
【請求項２】前記光伝送部の直径が４０〜１０００μｍ
であることを特徴とする請求項１記載のプラスチック光
ファイバ。
【請求項３】前記第１の鞘層の屈折率が前記芯の屈折率
よりも０．００３〜０．０４低いことを特徴とする請求
項１記載のプラスチック光ファイバ。
【請求項４】前記２層以上の鞘層のうち、最も内側の第
１の鞘層の光透過度が最も高いことを特徴とする請求項
１記載のプラスチック光ファイバ。
【請求項５】プラスチック材料の光透過度を評価する方
法として、評価対象のプラスチック材料からなる中心層
の周囲に、該中心層よりも屈折率が０．００３以上低い
プラスチック材料からなる厚さ１０μｍの被覆層を形成
してなる直径１０００μｍの被測定用プラスチック光フ
ァイバに対して、開口数０．１、波長帯域５００〜７０
０ｎｍの光を入射させて伝送損失の値を測定する方法を
用いるとき、前記波長帯域における伝送損失の最小値が
１０００ｄＢ／ｋｍ以下であるプラスチック材料を前記
第１の鞘層の構成材料として用いてなることを特徴とす
る請求項１〜４のいずれかに記載のプラスチック光ファ
イバ。
【請求項６】プラスチック材料の光透過度を評価する方
法として、評価対象のプラスチック材料からなる中心層
の周囲に、該中心層よりも屈折率が０．００３以上低い
プラスチック材料からなる厚さ１０μｍの被覆層を形成
してなる直径１０００μｍの被測定用プラスチック光フ
ァイバに対して、開口数０．１、波長帯域５００〜７０
０ｎｍの光を入射させて伝送損失の値を測定する方法を
用いるとき、前記波長帯域における伝送損失の最大値が
５０００ｄＢ／ｋｍ以上であるプラスチック材料を、前
記第１の鞘層よりも外側の鞘層のうちの少なくとも１層
の構成材料として用いてなることを特徴とする請求項１
〜５のいずれかに記載のプラスチック光ファイバ。
【請求項７】前記鞘層の層数が２層であることを特徴と
する請求項１〜６のいずれかに記載のプラスチック光フ
ァイバ。
【請求項８】前記保護層の層数が１層であることを特徴
とする請求項１〜７のいずれかに記載のプラスチック光
ファイバ。
【請求項９】前記保護層の層数が２層であり、最外の保
護層を構成するプラスチック材料として、該プラスチッ
ク材料からなる厚さ１０μｍのフィルムに５００〜７０
０ｎｍの光を透過させたときの光線透過率が５０％以下
であるプラスチック材料を用いてなることを特徴とする
請求項１〜７のいずれかに記載のプラスチック光ファイ
バ。
【請求項１０】前記第１の鞘層の厚さが２μｍ以上であ
ることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のプ
ラスチック光ファイバ。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれかに記載のプラ
スチック光ファイバの周囲に熱可塑性樹脂からなるケー
ブル被覆層を設けてなることを特徴とするプラスチック
光ケーブル。
【請求項１２】請求項１〜１０のいずれかに記載のプラ
スチック光ファイバまたは請求項１１に記載のプラスチ
ック光ケーブルの一端に発光素子を配置し、他端に受光
素子を配置して光信号を伝送することを特徴とする光信
号伝送方法。