JP2002540444A - 特性が半径方向に変わる物質とその製造装置及び調製方法 - Google Patents

特性が半径方向に変わる物質とその製造装置及び調製方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明の半径方向に特性が変わる物質の調製方法は、通信または画像伝達の分野におけるグレーディッドインデックス型プラスチック光ファイバーを製造するために用いられるものであり、外部容器、該外部容器中に備えられる内部容器、該内部容器中の位置に回転ロッド、および該外部容器および該内部容器をその底部で密封するための密封部材を含むプレフォーム反応器（preform reactor）を提供し、該内部容器を内部材料で充填し、該内部容器および該外部容器の間を該内部材料と異なる特性をもつ外部材料で充填し、該内部容器を除去し、および該回転ロッドを回転させ、二つの材料を層状混合（laminar mixing）させることを含むものである。本発明の半径方向に特性が変わる物質の調製方法は、特定の断面を持つ外部容器、該外部容器中に備えられる、特定の断面を持つ内部容器、該内部容器中のある位置に備えられる、回転ロッド、および該外部容器および該内部容器をその底部で密封するための密封部材を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の属する技術分野 本発明は、通信または映像伝達の分野におけるグレーディッドインデックス型
プラスチック光ファイバーの製造に用いられる、半径方向に特性が変わる物質に
関するものである。さらに特別には、本発明は、半径方向に特性が変わる物質の
調製方法、および、その製造のための装置に関するものである。該半径方向に特
性が変わる物質は、ポリマーまたはセラミックから製造され得る。本発明におい
て、特性とは、屈折率のような光学的な特性、引張強さ、色、熱膨張係数、成分
の相対的濃度、触媒効果等を意味する。
【０００２】 発明の背景 半径方向に特性が変わる物質は、通信、映像伝達またはその他の目的の分野に
おいて使用され得る。特に、半径方向に特性が変わる物質は、遠距離通信（tele
communication）のためのグレーディッドインデックス型プラスチック光ファイ
バーとして使用されてきている。
【０００３】 従来の遠距離通信システム用光ファイバーは、シングルモードガラス光ファイ
バーと、マルチモードガラス光ファイバーに分類される。該シングルモード光フ
ァイバーは、長距離かつ高速の遠距離通信媒体として広く用いられている。しか
しながら、該シングルモードガラス光ファイバーは、一般的に５〜１０ミクロン
と小さいコア直径を持つことから、光通信システムの他の構成物と連結させるた
めに該ファイバーのアライメントにおいてかなりの正確性が要求され、それによ
りシステム全体のコストが増加してしまう。シングルモードガラスファイバーと
比べて、マルチモードガラスファイバーはシングルモードガラスファイバーより
大きい直径を持つものであり、主にローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）のよ
うな短距離伝達用として用いられてきた。しかしながら、それらの相互接続のた
めの通常のコストでさえ、それらの用途を限定している。結果的に、ツイストペ
アケーブルまたは同軸ケーブルのような金属ケーブルが、２００ｍまでの短距離
の範囲の用途においていまだに広く用いられている。しかしながら、これらの金
属ケーブルは、今後予想される数百ＭＨｚの帯域幅（bandwidth）（例えば、非
同期転送モード［ＡＴＭ］基準（standard）で秒当り６２５メガバイト）に対応
できない。例えばＬＡＮのようなプラスチック光ファイバー（ＰＯＦ）開発は、
短距離範囲の用途においてこれまで非常に重要であった。ＰＯＦはコア直径が約
０．５〜１．０ｍｍでありえ、そのため射出成型ポリマーコネクタに適合させる
ことができ、ＰＯＦをシステムの他の構成物に相互連結させることにかかるコス
トを徹底的に減少させることができる。これらのプラスチック光ファイバーは、
ステップインデックス（ＳＩ）構造またはグラージェントインデックス（gradie
nt-index、ＧＩ）構造を持つ。遺憾ながら、ステップインデックス型プラスチッ
ク光ファイバー（ＳＩ−ＰＯＦ）は、形態的なばらつき（modal dispersion）が
高く、それゆえに帯域幅の要求を満たすことができない。しかしながら、グラー
ジェントインデックス型プラスチック光ファイバー（ＧＲＩＮ−ＰＯＦ）は、形
態的なばらつきが低いため、短距離通信用途に用いるための高帯域幅、コストに
見合った媒体として高い可能性を有する。
【０００４】 １９８８年にコイケ教授（professor Koike）によって、ＧＲＩＮ−ＰＯＦを
製造するための界面ゲルコポリマープロセスが発表された（Koike,Y.等、Applied
Optics、vol.27、486(1988)）。その後多くの特許出願がなされた（日本石油化学
社（Nippon Petrochemicals Co.））の米国特許第５，２５３，３２３号；日本
石油化学社（Nippon Petrochemicals Co.）の米国特許第５，３８２，４４８号
；ヤスヒロ コイケ（Yasuhiro Koike）およびリョウ ニヘイ（Ryo Nihei）の
米国特許第５，５９３，６２１号、および；日本石油化学社（Nippon Petrochem
icals Co.）の国際特許出願ＰＣＴ ＷＯ９２／０３７５０ Ｇ０２Ｂ６／００
；国際特許出願ＰＣＴ ＷＯ ９２／０３７５１ Ｇ０２Ｂ６／００；三菱レー
ヨン（Mitsubishi Rayon）の特開平０３−７８７０６ Ｇ０２Ｂ６／００；東レ
（Toray Ind.）の特開平０４−８６６０３号 Ｇ０２Ｂ６／００）。これらのプ
ロセスは二つの大きな型に分類される。
【０００５】 １．グラージェントインデックスを用いてプレフォーム（preform）を製造し
、その後ファイバーに延伸されるバッチプロセスである。該プレフォームはポリ
マーと低分子量の添加剤からなる。
【０００６】 ２．低分子量の成分を半径方向へ抽出する、および／または分子量成分を半径
方向に注入し、その後の残存するモノマー（residual monomer）を重合すること
による、ファイバー押出プロセスである。
【０００７】 第一の型のプロセスは、２．５Ｇビット／秒と実測された帯域幅を持つファイ
バーの製造に良好にも適している。第二の型のプロセスは、同様に高い帯域幅を
達成することができる。
【０００８】 上述の特許および特許出願に加えて、ＧＩ光ファイバーの製造に関する米国特
許出願第８９／９２９，１６１号（ＰＣＴ／ＵＳ９７／１６１７２）が、パーク
（Park）およびワルカー（Walker）によって出願された。パーク等によるプロセ
スは、材料特性の軸多様性を持つポリマー材料を回転コーンに適用し、軸多様性
を半径方向の多様性に変換することによって達成される。パーク等はまた、ある
材料特性の軸の多様性を当該材料特性の半径方向への特性に変換するための機械
的な手段を含む、少なくともある半径方向に変化する材料特性を有する円柱形成
型品を製造するための装置も開示している。
【０００９】 本発明の目的は、ＬＡＮにおいてＧＲＩＮ−ＰＯＦおよび他の関連する用途に
使用するために、形態的なばらつきを最小化することである。形態的なばらつき
を最小化するのに要求される半径方向の屈折率プロファイルが広く研究されてい
る。通常研究されているＧＲＩＮファイバーの形態は、“指数法則（power-law
）”インデックスの多様性を持つものである（Halley、P.、Fiber Optic Systems、
J.Wiley and Sons(1987);Olshansky,R.,D.B.Keck[1976]Appl.Opt.15(2):483〜49
1）。
【００１０】
【数１】
【００１１】 ここでｒはファイバー軸からの半径方向の距離であり、ａは該ファイバーの半
径であり、ｎ1およびｎ2はそれぞれｒ＝０およびｒ＝ａにおける屈折率であり、
ここでｎ1□ｎ2である。パラメータｇは、半径の関数および２□＝（ｎ1 2−ｎ2 2 ）／ｎ1 2としてインデックスプロファイルを決定する。ｇ＝２である特殊な場合
において、指数法則（power-law index）は“放物線法則（parabolic law）”と
呼ばれる。ｇの値が２に近い場合、最大の帯域幅に最適の屈折率プロファイルが
得られる。デルタ関数の形式において光シグナル（light signal）がＧＲＩＮフ
ァイバーに送り出される場合、最大の帯域幅であるＢは、
【００１２】
【数２】
【００１３】 によって得られる。
【００１４】 ここでＬはファイバーの長さであり、ｃは光の速度である。
【００１５】 理論的に、ＧＲＩＮ−ＰＯＦの帯域幅は最適値付近のｇ値に極端に敏感である
。それゆえに、ＧＲＩＮ−ＰＯＦの製造において、どれだけ大きい帯域幅をＧＲ
ＩＮ−ＰＯＦが持つかということは、ｇ値を制御するためのプロセスの能力に依
存している。パーク等による方法以外の、ＧＲＩＮ−ＰＯＦを製造する従来の方
法において、半径方向における屈折率プロファイルは低分子量材料の拡散（diff
usion）または二つの材料の相対的反応性により決定される。このように、従来
のプロセスはｇ値、または、屈折の半径方向のプロファイルを制御する能力を持
たない。上述のパーク等によるプロセスは、特殊な押出し成型ダイを用いて二つ
以上のポリマーを機械的混合することによってｇ値を制御する能力を持つ、とい
うことが主張されている。しかしながら、このプロセスは、押出しダイの複雑な
構造および同時押出しプロセスによるポリマーの熱分解によって生じる異成分汚
染のために、減衰量が低い光ファイバーを製造することが難しいという欠点を持
つ。
【００１６】 それゆえに、本発明者等は、プラスチック光ファイバーの調製方法およびその
製造のための装置を開発した。本発明のプロセスは、屈折率プロファイルを制御
する能力を持つ。パーク等によるプロセスと異なり、この新規のプロセスは押出
し方法ではなく、その装置も複雑ではない。本発明のプロセスによって、コイケ
（Koike）によるプロセスのように、光シグナルの強度損失が低いプラスチック
光ファイバーを製造する方法が提供されうる。
【００１７】 発明の目的 本発明の目的は、通信または映像伝達の分野においてグレーディッドインデッ
クス型プラスチック光ファイバーの製造に用いられる、半径方向に特性が変わる
物質を提供することである。
【００１８】 他の本発明の目的は、通信または映像伝達の分野においてグレーディッドイン
デックス型プラスチック光ファイバーの製造に用いられる、半径方向に特性が変
わる物質の調製方法を提供することである。
【００１９】 本発明のさらなる目的は、ｇ値または半径方向への屈折率を制御する能力を持
つ、半径方向に特性が変わる物質を製造する方法を提供することである。
【００２０】 本発明のさらなる目的は、簡単な構造を持つ、半径方向に特性が変わる物質を
製造する装置を提供することである。
【００２１】 本発明のさらなる目的は、光シグナルの強度損失が低いプラスチック光ファイ
バーを製造する方法を提供することである。
【００２２】 本発明の他の目的および利点は、本発明の開示および添付された請求項より明
らかであろう。
【００２３】 発明の概要 本発明の内容を下記に詳細に説明する。
【００２４】 通信または映像伝達の分野においてグレーディッドインデックス型プラスチッ
ク光ファイバーの製造に用いられる、本発明の半径方向に特性が変わる物質の調
製方法は、外部容器、該外部容器に備えられる内部容器、該内部容器内のある位
置に備えられる回転ロッド、ならびに、該外部および内部容器の底部を密封する
ための密封部材を含む反応装置を提供し、該内部容器を内部材料で、ならびに、
該内部容器および該外部容器の間を外部材料で充填し、ここで該外部材料は該内
部材料とは異なる特性をもつものであり、該内部容器を除去し、二つの材料の層
状混合（laminar mixing）のために回転ロッドを回転させることを含む。本発明
の半径方向に特性が変わる物質の製造のための装置は、特定の断面を持つ外部容
器、該外部容器に備えられる特定の断面を持つ内部容器、該内部容器のある位置
に備えられる回転ロッド、ならびに、該外部および内部容器の底部を密封するた
めの密封部材を含む。
【００２５】 好ましい実施形態の詳細な説明 本発明の通信または映像伝達の分野においてグレーディッドインデックス型プ
ラスチック光ファイバーの製造に用いられる、半径方向に特性が変わる物質は、
外部容器、該外部容器に備えられる内部容器、該内部容器内のある位置に備えら
れる回転ロッド、ならびに、該外部容器および該内部容器の底部を密封するため
の密封部材を含む反応装置を提供し、該内部容器を内部材料で充填し、該内部容
器および該外部容器の間を外部材料で充填し、ここで該外部材料は該内部材料と
は異なる特性をもつものであり、該内部容器を除去し、二つの材料の層状混合（
laminar mixing）のために回転ロッドを回転させることを含む方法によって製造
され得る。
【００２６】 本発明の半径方向に特性が変わる物質を製造するための装置は、特定の断面を
持つ外部容器１、該外部容器中に備えられる特定の断面を持つ内部容器２、該内
部容器のある位置に備えられる回転ロッド３、および、該外部容器および該内部
容器の底部を密封するための密封部材４を含む。一般的には、該外部容器は円形
の断面を持つが、その断面は物質の特性プロファイルによって、三角形、長方形
、またはその他の幾何学的な形をとり得る。添付された図面を参照して本発明を
詳細に説明する。
【００２７】 図１ａは半径方向に特性が変わるプロファイルであり、図１ｂは半径方向に特
性が変わる物質の概略図である。図２は本発明の半径方向に特性が変わる物質を
製造するための装置の概略図である。図３は図２の装置の断面図である。図４は
外部および内部容器を底部で密封するための図２の装置の密封部材の概略図であ
る。
【００２８】 図５は本発明の装置の断面図であり、外部材料に対する内部材料の混合率を示
しており、ここで内部容器の断面図がハート形である。図６ａは本発明の装置の
断面図であり、外部材料に対する内部材料の混合率を示しており、ここで内部容
器の断面図はパイ様形（pie-like shape）である。図６ｂは本発明の装置の断面
図であり、外部材料に対する内部材料の混合率を示しており、ここで内部容器の
断面図がラッパ様形（trumpet-like shape）である。図７ａは内部および外部容
器の断面図は円形であり、その円は同軸である該装置の断面図である。図７ｂは
内部および外部容器の断面図は円形であり、該円はその中心が異なる該装置の断
面図である。
【００２９】 図８ａは長方形の断面図を持つ外部容器の概略図であり、図８ｂは三角形の断
面図を持つ外部容器の概略図である。図９ａは本発明の半径方向に特性が変わる
物質の断面図であり、外部容器が長方形の場合、同じ特性を有する輪郭（contou
r）を示す。図９ｂは本発明の半径方向に特性が変わる物質の断面図であり、外
部容器が三角形の場合、同じ特性を有する輪郭（contour）を示す。
【００３０】 図２および図４で示したように、外部容器１、内部容器２および回転ロッド３
は、密封部材４上のねじみぞ（groove）７、８および９にそれぞれ取り付けられ
る。該外部容器１、内部容器２および回転ロッド３は、垂直方向に平行である必
要がある。該回転ロッドは該内部容器および該外部容器の間のある位置に取り付
けられる。該外部容器および該内部容器は、密封部材で密封される必要がある。
内部材料は該内部容器を満たし、外部材料は該内部容器および該外部容器の間を
満たし、ここで該内部材料は高い屈折率を持ち、該外部材料は低い屈折率を持つ
。該装置は、該内部材料をかき混ぜる攪拌手段および該外部材料をかき混ぜる攪
拌手段を有していてもよい。さらに該装値は、該内部材料および該外部材料を熱
するための加熱手段を有していてもよい。該装置は、該外部容器内に第二のまた
はそれ以上の内部容器を有していてもよい。該外部容器は約１５ｃｍの直径を持
ち、該回転ロッドは５ｍｍ〜５ｃｍの直径を持ち、および、５〜３０の毎分回転
数（ｒｐｍ）である。該外部容器、内部容器および回転ロッドは、ステンレス鋼
、ハステロイ、真ちゅう（brass）、アルミニウム、テフロン（Teflon）、ガラ
スおよびセラミックからなる群より選択される材料からなる。該内部容器、外部
容器および回転ロッドは、三角、長方形、五角形、六角形、円形、楕円形、ハー
ト形、ラッパ形およびその他の幾何学的な形状からなる群より選択される断面を
持つ。該回転ロッドは該内部容器および該外部容器の間の位置に取り付けられる
。
【００３１】 該内部材料および該外部材料は、予め完全に重合され融点もしくはガラス転移
点まで、もしくはそれ以上に加熱された液状の熱可塑性ポリマー、反応性モノマ
ーを完全に重合されない液状のプレポリマーもしくはオリゴマー、または、セラ
ミック粒子の懸濁液である。密度および粘度の差異はこれら２材料間で小さいこ
とが好ましく、また該粘度があまり低すぎないことが好ましい。該材料の粘度が
低い場合、装置を加熱またはそれらに紫外線を照射させることによって重合して
望ましいレベルまで粘度を上昇させることが好ましい。
【００３２】 内部の空間５中の内部材料および外部の空間６中の外部材料が停止状態に至る
（come to standstill）場合、該内部容器は該内部材料および該外部材料をかく
乱しないように徐々に上方向に除去される。該内部容器が除去された場合、該内
部材料および該外部材料間の固体壁（solid wall）はすでに存在しない。その結
果、その二つの材料はそれらの重力（gravity）によって混合され得る。しかし
ながら、該二つの材料間の密度の差異が小さく、該二つの材料間の粘度があまり
低すぎない場合、該二つの材料間の境界面はその重力によってかく乱されない。
該内部容器が除去された後、該回転ロッド３はモーター（示さず）によって回転
する。モーターは該回転ロッドに接続されており、当業者に周知の方法により容
易に実施できる。該回転ロッドがゆっくり回転する場合、該内部材料および該外
部材料は、粘性力が優先的であるために、回転ロッドの円周方向に混合されるが
半径方向または軸方向には乱されない。該内部材料および該外部材料の円周方向
への混合流動は、流体力学における“層流（laminar flow）”として知られてい
る。このように本発明の該内部材料および該外部材料の円周方向の混合は、“層
状混合（laminar mixing）”と称する。
【００３３】 該回転ロッドが回転するに従って、該内部材料および該外部材料は円周方向に
より均一に混合され、外部材料に対する内部材料の混合率（mixing rate）を多
様化させることによって中心から外部円周に向かって半径方向に特性が変わる物
質を製造する。図５は本発明の装置の断面図であり、外部材料に対する内部材料
の混合率を示している。中心からの半径の位置Ｒ1（すなわち、ｒ＝Ｒ1）におい
て、外部材料に対する内部材料の混合率は、弧（arc）の長さの割合であり、す
なわちＬ1／Ｌ2である。図５に示したように、半径の位置の値が小さいほど、内
部材料の量に相当する弧の長さは大きくなり、従ってその半径の位置では内部材
料の濃度が、外部材料の濃度より高くなる。一方、半径の位置の値が大きくなる
ほど、相当する弧の長さは小さくなる。ゆえに、内部材料の濃度は半径の位置に
おいて相対的により低くなる。
【００３４】 該内部材料および該外部材料の層状混合が完了した後、混合された材料をかく
乱することなく該内部容器から上方向に該回転ロッドはゆっくり除去される。こ
の内部容器からの回転ロッドの上方向への除去手段は、当業者によって容易に理
解され得る。該回転ロッドは回転しながらまたは回転を止めて除去されてもよい
。一度該回転ロッドが該装置から除去されると、中心から外部へ向かって半径方
向に変化する特性を持つが、それぞれの半径の位置においては均一な特性をもつ
物質が製造される。該回転ロッドに占有されていた空間は、除去されるのと同じ
混合された材料で仕込まれる。該回転ロッドの総体積は、該内部材料または該外
部材料の体積に比べて相対的に小さい。そのため、中心での混合率における誤差
は問題にならない。
【００３５】 あるいは本発明において、層状混合の間またはその後に装置全体を回転させる
ことができる。該装置は“プレフォーム反応器（preform reactor）”と呼ばれ
る。内部材料および外部材料間での密度差が顕著な場合、層状混合層（laminar
mixed layer）は、重力の効果によりかき乱される（disturbed）ことがある。こ
のような乱れはプレフォーム反応器を回転させることによって防ぐことができる
。該プレフォーム反応器が回転すると、混合された材料にかかる遠心力は重力を
相殺する。プレフォーム反応器の回転速度は内部材料および外部材料間の密度差
により決定され、このようなことは当業者にとって容易に理解され得る。該回転
速度は、好ましくは５０〜２，０００ｒｐｍ、より好ましくは５０〜５００ｒｐ
ｍである。
【００３６】 外部容器中にこのようにして製造された層状混合材料は液状であり、さらに固
体に変化するはずである。その混合材料が、その融点またはガラス転移温度まで
、またはそれ以上に加熱されたポリマーの場合、その材料はゆっくり冷却されて
固体状になる。該材料がプレポリマーの場合、重合は加熱または紫外線照射によ
って進行し、次いでゆっくり冷却される。該材料が未焼形態のセラミック懸濁液
の場合、固体状の物質は炉での焼成によって得られる。
【００３７】 本発明で製造された物質の特性は、光学的特性、屈折率、熱膨張係数、多孔度
（porosity）等である。
【００３８】 半径方向における混合率の制御 図５において、弧の長さＬ1は半径の位置における内部材料の量に相当し、Ｌ2 は同じ半径の位置における外部材料の量に相当する。Ｒ1およびθ1は、弧の長さ
Ｌ1に相当する角度である。すなわちＲ1における内部材料の外部材料に対する比
率はＬ1のＬ2に対する、または、θ1の３６０−θ1に対する比率に相当する。半
径の位置がＲ1より小さい場合、内部材料の量に相当する弧の長さはＬ1より大き
く、または、その角度はθ1より大きい。従って外部材料に対する内部材料の相
対的な濃度比はより大きい。一方で、半径の位置がＲ1より大きい場合、その弧
の長さはＬ1より大きい、または、その角度はθ1より大きく、従って内部材料の
相対的な濃度比率は高くなりうる。そのために、内部容器の断面がハート様形で
ある図５の場合、その半径方向で内部材料の濃度を徐々に減少させている円柱状
の物質が製造され得る。内部材料の屈折率が外部材料の屈折率より高い場合、該
円柱状の物質は図１において示されるものと同様の屈折率プロファイルを持ち得
る。
【００３９】 図６（ａ）に示したように、内部容器の断面がパイ様形（pie-like shape）で
ある際には、内部材料の量に相当する角度θ1は半径の位置に関係なく一定であ
る。従って二つの材料の混合率はすべての半径の位置において同一である。一方
で、図６（ａ）で示したように内部容器の断面がラッパ様形（trumpet-like sha
pe）である場合、内部材料の量に相当する角度θ1は、その半径の位置が大きく
なるに従って、徐々に大きくなる。結果的に、その半径方向で内部材料の濃度が
徐々に大きくなる円柱状の物質が製造できる。
【００４０】 図７（ａ）で示したように、内部容器の断面が外部容器の断面と同軸の円であ
る場合、二つの材料は完全には混合されない。この場合、その円柱状の物質は、
厚さｔの外部材料により均等に囲まれる半径ａの円柱状のコアになるであろう。
一方で、図７（ｂ）に示したように、内部の円が外部の円と中心を共有して位置
していない場合、円柱状の物質は、半径ａの純粋な内部材料は、ａからｂまでの
半径の位置では混合物により取り囲まれ、次にｂを超える半径の位置では純粋な
外部材料によって取り囲まれる三層からなるであろう。
【００４１】 従って、内部材料の外部材料に対する混合率は、内部容器の断面および／また
は内部材料の位置を変えることによって制御することができ、これは本発明の最
も重要な特徴の一つである。
【００４２】 外部容器の断面形状 外部容器の断面は、多くの用途において円形であろう。しかしながら、図８（
ａ）および図８（ｂ）で示したように必要に応じて長方形または三角形の形状も
適用され得る。または、他の様々な断面形状も適用され得る。図８（ａ）および
図８（ｂ）で示したように外部容器の断面が長方形または三角形である場合、そ
の物質の物性は図９（ａ）および図９（ｂ）で概略的に示したように様々である
。図９（ａ）および図９（ｂ）において、輪郭線（contour line）は二つの材料
の混合率が等しい位置を示す。該輪郭線が中心の近くで円形である一方で、外部
容器の壁が近づいてくるに従ってそれらの形状は外部容器の形状に近くなる。
【００４３】 半径方向に特性が変わる物質の製造 本発明に従って、半径方向に特性が変わる物質、続くグレーディッドインデッ
クス型プラスチック光ファイバーは以下のようにして製造される。メチルメタク
リレート（ＭＭＡ）６５質量％およびベンジルメタクリレート（ＢＭＡ）３５質
量％のモノマー混合物を図２に示すような内部容器に入れ、メチルメタクリレー
ト（ＭＭＡ）８０質量％およびベンジルメタクリレート（ＢＭＡ）２０質量％の
モノマー混合物を外部容器に入れた。装置全体を７０℃に加熱し、該モノマーを
共重合しつづける。しかしながら図２には示さないが、攪拌器（stirrer）また
はかき混ぜ器（agitator）を該装置中に備えて該モノマーの重合を進行すること
もできる。
【００４４】 プレポリマーの粘度が約１０００〜２０００センチポイズになる時点まで重合
を進めた後、内部容器をゆっくり上方向に除去する。次に回転ロッドを回転させ
て円周方向に二つのポリマーを混合する。該回転ロッドの回転速度は、半径方向
の慣性により流れが影響されない程度であれば任意の値をとりうるが、約５〜３
０ｒｐｍの範囲であることが好ましい。
【００４５】 ロッドを回転させることによるりつの材料を混合し終えた後、該ロッドはゆっ
くりと上方向に除去される。この段階で、外部容器中の材料は、円周方向におけ
る混合および半径方向における混合率は、いずれの半径方向の位置においても均
一である。この場合、混合された材料は、中心近くでのＢＭＡの３５質量％濃度
および外部容器の側壁近くでのＢＭＡの２０質量％濃度と同等の屈折率プロファ
イルを持る。プレポリマーの重合は７５℃で続行され、１２５℃で完了する。未
反応残留モノマーは、二つのプレポリマーの濃度差による分子拡散により混合さ
れてもよい。しかしながら、この未反応モノマーの拡散は、該プレポリマーの粘
度は相対的に高く、該プレポリマーの濃度差は相対的に小さいため、無視できる
。
【００４６】 重合が完了した後、ＭＭＡ−ＢＭＡコポリマーはガラス転移点に、またはそれ
以下に冷却され、該外部容器は取り除かれて固体の円柱形物質が得られる。ＭＭ
ＡおよびＢＭＡは類似した反応性を持つことから、このようにして得られた物質
は無定形ランダムコポリマーであり、ＢＭＡの濃度は半径方向に沿って約３５％
から２０％まで変化する。該物質の屈折率は、ＭＭＡ／ＢＭＡの濃度比率が６５
％／３５％である中心部で１．５１９であり、該濃度比率が８０％／２０％であ
る該物質の外部表面（outer surface）で１．５０７まで減少する。
【００４７】 該内部容器の断面図がハート様形である図５の場合には、この場合、該円柱形
物質は、図１に示すように放射形の屈折率のプロファイルを示す。
【００４８】 本発明により得られた円柱形物質は、熱延伸（thermal drawing）によってＧ
Ｉプラスチック光ファイバー（ＧＩ−ＰＯＦ）に、または比較的太い繊維（stra
nd）に変形してＧＩロッドレンズ（GI rod lens）を製造できる。
【００４９】 該内部容器の断面図が、図６（ａ）に示すようにラッパ形である場合、または
、該内部材料が該外部材料で交換（exchange）される場合、該内部材料の量に相
当する角度θ1は半径Ｒ1が大きくなるに従ってますます大きくなる。このように
して、半径方向において該内部材料の濃度が徐々に大きくなるような円柱形物質
を製造することができる。このような物質の屈折率は、その中心から外部表面に
向かって増加している。これらの物質は，光学収差を修正するためのネガティブ
グラジェントレンズの製造に用いられ得る。
【００５０】 物質の製造装置 図２に示される装置は、外部容器の直径または長さにかかわらず、小さいサイ
ズから大きいスケールまで製造され得る。しかしながら、重合反応が誘導される
場合、外部容器の最大直径は、熱伝達を容易にするため好ましくは１５ｃｍ未満
である。該外部容器の最大長さは、通常の熱延伸がその後適用される場合、好ま
しくは１５０ｃｍ未満である。
【００５１】 該回転ロッドは約５ｍｍ〜５ｃｍ、好ましくは５ｍｍ〜１ｃｍの直径を有する
。該回転ロッド３は該内部容器２の中に、または、該内部容器および該外部容器
１との間に備えられる。物質の物性のプロファイルはまた、該ロッドの位置によ
って変化しうる。該ロッドは電気的または物理的な手段によって回転し、これは
当業者によって容易に実行できる。
【００５２】 内容物を攪拌するために、さらに攪拌手段を内部容器または外部容器に取り付
けてもよく、また内容物を加熱するために、さらに加熱手段を内部容器または外
部容器に取り付けることができる。
【００５３】 二つまたはそれ以上の内部容器を該外部容器に挿入することができ、その断面
は同一でも、異なっていてもよい。
【００５４】 該外部容器、内部容器および回転ロッドは、ステンレス鋼、ハステロイ、真ち
ゅう、アルミニウム、テフロン（登録商標）、ガラスまたはセラミックより製造
され、これらは当業者によって容易に理解されるものである。
【００５５】 内部および外部材料 モノマー、ホモポリマー、コポリマー、またはそれらの混合物が、該内部材料
および外部材料として使用され得る。
【００５６】 該モノマーの例として、メチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フ
ェニルメタクリレート、１−メチルシクロヘキシルメタクリレート、シクロヘキ
シルメタクリレート、クロロベンジルメタクリレート、１−フェニルエチルメタ
クリレート、１，２−ジフェニルエチルメタクリレート、ジフェニルエチルメタ
クリレート、フルフリルメタクリレート、１−フェニルシクロヘキシルメタクリ
レート、ペンタクロロフェニルメタクリレート、ペンタブロモフェニルメタクリ
レート、スチレン、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール（
perfluoro-2,2-dimethyl-1,3-dioxole）、テトラフルオロエチレン、クロロトリ
フルオロエチレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオ
ロエチレン、パーフルオロアリルビニルエーテル、フルオロビニルエーテルなど
が挙げられる。
【００５７】 該ホモポリマーの例としては、該モノマーから重合された重合体が挙げられる
。
【００５８】 該コポリマーの例としては、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）−ベンジルメタ
クリレート（ＢＭＡ）のコポリマー、スチレン−アクリロニトリルのコポリマー
（ＳＡＮ）、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）−２，２，２−トリフルオロエチ
ルメタクリレート（ＴＦＥＭＡ）のコポリマー、メチルメタクリレート（ＭＭＡ
）−２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルメタクリレート（ＰＦＰＭＡ
）のコポリマー、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）−１，１，１，３，３，３−
ヘキサフルオロイソメタクリレート（ＨＦＩＰＭＡ）のコポリマー、メチルメタ
クリレート（ＭＭＡ）−２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロブチルメ
タクリレート（ＨＦＢＭＡ）のコポリマー、トリフルオロエチルメタクリレート
（ＴＦＥＭＡ）−ペンタフルオロプロピルメタクリレート（ＰＦＰＭＡ）のコポ
リマー、トリフルオロエチルメタクリレート（ＴＦＥＭＡ）−ヘキサフルオロイ
ソメタクリレート（ＨＦＩＰＭＡ）のコポリマー、及びトリフルオロエチルメタ
クリレート（ＴＦＥＭＡ）−ヘプタフルオロブチルメタクリレート（ＨＦＢＭＡ
）のコポリマーが挙げられる。
【００５９】 また該コポリマーのさらなる例としてパーフルオロ−２，２−ジメチル−１，
３−ジオキソールである第１モノマーと、テトラフルオロエチレン、クロロトリ
フルオロエチレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオ
ロエチレン、パーフルオロアリルビニルエーテル、及びフルオロビニルエーテル
からなる群より選択された第２モノマーとを重合したコポリマーが挙げられる。
【００６０】 また該コポリマーのさらなる例として、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１
，３−ジオキソールである第１モノマーと、テトラフルオロエチレン、クロロト
リフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、トリフル
オロエチレン、パーフルオロアリルビニルエーテル、及びフルオロビニルエーテ
ルからなる群より選択された第２及び第３モノマーとを重合させたターポリマー
が挙げられる。
【００６１】 また該コポリマーのさらなる例として、パーフルオロアリルビニルエーテルで
ある第１モノマーと、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール
、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、
ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオロエチレン、及びフルオロビニルエーテ
ルを含む群より選択された第２モノマーとを重合したコポリマーが挙げられる。
【００６２】 また該コポリマーとして、パーフルオロアリルビニルエーテルである第１モノ
マーと、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール、テトラフル
オロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオ
ロプロピレン、トリフルオロエチレン、及びフルオロビニルエーテルからなる群
より選択された第２モノマー及び第３モノマーとを重合させたターポリマーも挙
げられる。
【００６３】 より高い屈折率を持つ材料は内部材料として該内部容器に仕込まれ、より低い
屈折率を持つ材料は該内部容器および該外部容器の間の空間に外部材料として仕
込まれる。
【００６４】 物質の半径方向に変化する特性は、例えば引張り強さ、色相、熱膨張係数、触
媒活性、および多孔度などのすべての物理化学的特性、さらにはＰＯＦの屈折率
を含む。これらの特性が半径方向に変化している物質は、適切な材料を選択する
ことによって本発明において製造され得る。
【００６５】 加えて、セラミック材料も本発明において使用され得る。例えば、セラミック
粒子濃度をマトリックス内で外部に向かって増加させると、優れた熱耐性および
磨耗耐性を持つ技術的生産物（state-of-the art product）が得られる。他の例
として、二つのセラミック懸濁液を内部材料および外部材料として用いた場合、
熱膨張係数の差異によって生じる熱応力による影響を最小化した、表面において
良好な硬度を持つ生産物が得られる。該セラミック懸濁液の例として、アルミナ
およびジルコニアが挙げられる。このような半径方向に特性が変わるセラミック
材料は、機能的グラジェント材料（Functionally Gradient Materials（ＦＧＭ
ｓ））として知られている。
【００６６】 実施例：半径方向に特性が変わる物質の製造 本発明に従って、半径方向に特性が変わる物質および次にグレーディッドイン
デックス型プラスチック光ファイバーは以下のように製造できる。
【００６７】 ６４．６５質量％のメチルメタクリレート（ＭＭＡ）および３４．６５質量％
のベンジルメタクリレート（ＢＭＡ）からなるモノマー混合物、重合開始剤とし
て０．５質量％のベンゾイルペルオキシド（ＢＰＯ）、ならびに連鎖移動剤とし
て０．２質量％のｎ−ブタンチオール（n-butane thiol）を内部容器に入れた。
７９．６５質量％のメチルメタクリレート（ＭＭＡ）、１９．６５質量％のベン
ジルメタクリレート（ＢＭＡ）からなるモノマー混合物、重合開始剤として０．
５質量％のベンゾイルペルオキシド（ＢＰＯ）、ならびに連鎖移動剤として０．
２質量％のｎ−ブタンチオールを外部容器に入れた。装置全体を７０℃まで加熱
し、その温度で維持してモノマー混合物を共重合した。
【００６８】 プレポリマーの粘度が約１５００センチポイズになった時点まで重合させた後
、該内部容器をゆっくり上方向に除去した。次に回転ロッドを回転させて二つの
プレポリマーを円周方向に混合した。該回転ロッドの回転速度は２０ｒｐｍであ
った。
【００６９】 ロッドを回転させることによって二つの材料を混合し終えた後、該ロッドをゆ
っくり上方向に除去した。次に該外部容器中の材料は、円周方向における混合は
均一で、半径方向における混合率は変化している状態であった。この場合、その
混合された材料はその中心近くでＢＭＡ濃度が３５質量％濃度、外部容器の側壁
近くでＢＭＡ濃度が２０質量％に等しいプロファイルを持つ。プレポリマーの重
合は、７５℃で続行され、１２５℃で完了した。
【００７０】 重合が完了した後、ＭＭＡ−ＢＭＡコポリマーはガラス転移点未満に冷却され
、該外部容器は取り除かれて固体の円柱形物質が得られた。ＭＭＡおよびＢＭＡ
は類似した反応性を持つことから、このようにして得られた物質は無定形ランダ
ムコポリマー（amorphous random copolymer）であり、ＢＭＡの濃度は半径方向
に沿って約３５％から２０％まで変化していた。該ＭＭＡ−ＢＭＡコポリマーの
屈折率は、ＭＭＡ／ＢＭＡの濃度比率が６５％／３５％である中心部で１．５１
９であり、ＭＭＡ／ＢＭＡの濃度比率が８０％／２０％である該物質の外部表面
（outer surface）で１．５０７まで減少していた。
【００７１】 本発明によって得られた該円柱形物質は、熱延伸によってＧＩプラスチック光
ファイバー（ＧＩ−ＰＯＦ）に変換され、比較的太い繊維（strand）にしてＧＩ
ロッドレンズを製造した。
【００７２】 当業者が、本発明の範囲を超えることなく様々な変更および改変を加えうるこ
とは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１ａは半径方向に変化する特性のプロファイルであり、図１ｂは半径方向に
特性が変わる物質の概略図である。
【図２】 図２は本発明の半径方向に特性が変わる物質の製造に用いる装置の概略図であ
る。
【図３】 図３は図２の装置の断面図である。
【図４】 図４は図２の装置の密封部材の概略図である。
【図５】 図５は本発明の装置の断面図であり、外部材料に対する内部材料の混合率を示
しており、ここで内部容器の断面図がハート形である。
【図６】 図６ａは本発明の装置の断面図であり、外部材料に対する内部材料の混合率を
示しており、ここで内部容器の断面図がパイ様形（pie-like shape）である。 図６ｂは本発明の装置の断面図であり、外部材料に対する内部材料の混合率を
示しており、ここで内部容器の断面図がラッパ様形（trumpet-like shape）であ
る。
【図７】 図７ａは、内部および外部容器の断面図は円形であり、該円は同軸である装置
の断面図である。 図７ｂは、内部および外部容器の断面図は円形であり、該円はその中心が異な
る装置の断面図である。
【図８】 図８ａは長方形の断面図を持つ外部容器の概略図である。 図８ｂは三角形の断面図を持つ外部容器の概略図である。
【図９】 図９ａは本発明の半径方向に特性が変わる物質の断面図であり、外部容器が長
方形の場合、同じ特性を有する輪郭を示す。 図９ｂは本発明の半径方向に特性が変わる物質の断面図であり、外部容器が三
角形の場合、同じ特性を有する輪郭を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 6/00 ３６６ Ｇ０２Ｂ 6/00 ３６６ ３９１ ３９１ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＣＮ，Ｊ Ｐ，ＲＵ，ＵＳ (72)発明者 キム，イン バエ 大韓民国，ソウル市 137−060，セオチョ −ク，バンバエ−ドン，サムホ アパート 10−701 (72)発明者 ホワン，ジム タエク 大韓民国，ダエジョン 305−390，ユスン −ク，ジェオンミン−ドン，セジョン ア パート 109−1106 Ｆターム(参考） 2H050 AA13 AB43Z AB47Z AC05 AC46 4G075 AA23 AA62 AA70 CA02 DA02 EB01 ED01 FB02 4J011 AA05 DA02 DB02 DB03 DB18 DB21 GA00 GB00

Claims (42)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外部容器、該外部容器中に備えられる内部容器、該内部容器
    中のある位置に備えられる回転ロッド、ならびに、該外部および内部容器をその
    底部で密封するための密封部材を含むプレフォーム反応器を提供し、 該内部容器を内部材料で、ならびに、該内部容器および該外部容器の間を該内
    部材料と異なる特性をもつ外部材料で充填し、 該内部容器を除去し、および 該回転ロッドを回転させ、二つの材料を層状混合させる ことを含む半径方向に特性が変わる物質の調製方法。
  2. 【請求項２】 該回転ロッドによる層状混合の間または後に、該プレフォー
    ム反応器を回転させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 該プレフォーム反応器は、５０〜２，０００ｒｐｍの範囲の
    回転速度で回転する、請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 該内部容器、該外部容器および該回転ロッドは、三角形、長
    方形、五角形、六角形、円形、楕円形、ハート形、ラッパ形およびその他の幾何
    学的形状からなる群より選択される断面を持つ、請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 該回転ロッドは該内部容器および該外部容器の間のある位置
    に取り付け可能である、請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 該内部材料および該外部材料は、モノマー、ホモポリマー、
    コポリマーおよびそれらの混合物からなる群より選択される、請求項１に記載の
    方法。
  7. 【請求項７】 該モノマーは、メチルメタクリレート、ベンジルメタクリレ
    ート、フェニルメタクリレート、１−メチルシクロヘキシルメタクリレート、シ
    クロヘキシルメタクリレート、クロロベンジルメタクリレート、１−フェニルエ
    チルメタクリレート、１，２−ジフェニルエチルメタクリレート、ジフェニルエ
    チルメタクリレート、フルフリルメタクリレート、１−フェニルシクロヘキシル
    メタクリレート、ペンタクロロフェニルメタクリレート、ペンタブロモフェニル
    メタクリレート、スチレン、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキ
    ソール、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリ
    デン、ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオロエチレン、パーフルオロアリル
    ビニルエーテル、及びフルオロビニルエーテルよりなる群より選択される、請求
    項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 該ホモポリマーは、メチルメタクリレート、ベンジルメタク
    リレート、フェニルメタクリレート、１−メチルシクロヘキシルメタクリレート
    、シクロヘキシルメタクリレート、クロロベンジルメタクリレート、１−フェニ
    ルエチルメタクリレート、１，２−ジフェニルエチルメタクリレート、ジフェニ
    ルエチルメタクリレート、フルフリルメタクリレート、１−フェニルシクロヘキ
    シルメタクリレート、ペンタクロロフェニルメタクリレート、ペンタブロモフェ
    ニルメタクリレート、スチレン、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−ジ
    オキソール、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビ
    ニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオロエチレン、パーフルオロア
    リルビニルエーテル、及びフルオロビニルエーテルよりなる群より選択されるモ
    ノマーを重合したポリマーである、請求項６に記載の方法。
  9. 【請求項９】 該コポリマーは、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）−ベンジ
    ルメタクリレート（ＢＭＡ）のコポリマー、スチレン−アクリロニトリルのコポ
    リマー（ＳＡＮ）、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）−２，２，２−トリフルオ
    ロエチルメタクリレート（ＴＦＥＭＡ）のコポリマー、メチルメタクリレート（
    ＭＭＡ）−２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルメタクリレート（ＰＦ
    ＰＭＡ）のコポリマー、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）−１，１，１，３，３
    ，３−ヘキサフルオロイソメタクリレート（ＨＦＩＰＭＡ）のコポリマー、メチ
    ルメタクリレート（ＭＭＡ）−２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロブ
    チルメタクリレート（ＨＦＢＭＡ）のコポリマー、トリフルオロエチルメタクリ
    レート（ＴＦＥＭＡ）−ペンタフルオロプロピルメタクリレート（ＰＦＰＭＡ）
    のコポリマー、トリフルオロエチルメタクリレート（ＴＦＥＭＡ）−ヘキサフル
    オロイソメタクリレート（ＨＦＩＰＭＡ）のコポリマー、及びトリフルオロエチ
    ルメタクリレート（ＴＦＥＭＡ）−ヘプタフルオロブチルメタクリレート（ＨＦ
    ＢＭＡ）コポリマーよりなる群より選択される、請求項６に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 該コポリマーは、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，
    ３−ジオキソールである第１モノマーと、テトラフルオロエチレン、クロロトリ
    フルオロエチレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオ
    ロエチレン、パーフルオロアリルビニルエーテル、及びフルオロビニルエーテル
    からなる群より選択される第２モノマーとを重合させたコポリマーからなる群よ
    り選択される、請求項６に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 該コポリマーは、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，
    ３−ジオキソールである第１モノマーと、テトラフルオロエチレン、クロロトリ
    フルオロエチレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオ
    ロエチレン、パーフルオロアリルビニルエーテル、及びフルオロビニルエーテル
    からなる群より選択された第２モノマー及び第３モノマーとを重合させたターポ
    リマーからなる群より選択される、請求項６記載の調製方法。
  12. 【請求項１２】 該コポリマーは、パーフルオロアリルビニルエーテルであ
    る第１モノマーと、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール、
    テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、ヘ
    キサフルオロプロピレン、トリフルオロエチレン、及びフルオロビニルエーテル
    からなる群より選択される第２モノマーとを重合したコポリマーからなる群より
    選択される、請求項６記載の調製方法。
  13. 【請求項１３】 該コポリマーは、パーフルオロアリルビニルエーテルであ
    る第１モノマーと、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール、
    テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、ヘ
    キサフルオロプロピレン、トリフルオロエチレン、及びフルオロビニルエーテル
    からなる群より選択される第２モノマー及び第３モノマーとを重合させたターポ
    リマーからなる群より選択される、請求項６記載の物質の調製方法。
  14. 【請求項１４】 該内部材料および外部材料は、液体金属またはセラミック
    懸濁液である、請求項６に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 該特性は光学的特性である、請求項１に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 該特性は屈折率である、請求項１に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 該特性は熱膨張係数である、請求項１に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記は多孔度である、請求項１に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 該内部材料は外部材料よりも高い屈折率を持つ、請求項１
    に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 該回転ロッドを層状混合の後に除去することをさらに含む
    、請求項１に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 特定の断面を持つ外部容器、 該外部容器中に備えられる、特定の断面を持つ内部容器、 該内部容器中のある位置に備えられる回転ロッド、および 該外部容器および該内部容器をその底部で密封するための密封部材 を含む、半径方向に特性が変わる物質の製造装置。
  22. 【請求項２２】 該内部容器、該外部容器および該回転ロッドは、三角形、
    長方形、五角形、六角形、円形、楕円形、ハート形、ラッパ形およびその他の幾
    何学的形状からなる群より選択される断面を持つ、請求項２１に記載の装置。
  23. 【請求項２３】 該内部容器および該回転ロッドは、該外部容器中の異なる
    位置に取り付けられる、請求項２１に記載の装置。
  24. 【請求項２４】 該回転ロッドは電気的手段または物理的手段によって回転
    する、請求項２１に記載の装置。
  25. 【請求項２５】 該内部材料を攪拌する攪拌手段と、該外部材料を攪拌する
    攪拌手段をさらに含む、請求項２１に記載の装置。
  26. 【請求項２６】 該内部および外部材料を加熱する加熱手段をさらに含む、
    請求項２１に記載の装置。
  27. 【請求項２７】 二つまたはそれ以上の内部容器をさらに含む、請求項２１
    に記載の装置。
  28. 【請求項２８】 該外部容器は約１５ｃｍの直径を持ち、該回転ロッドは約
    ５ｍｍ〜５ｃｍの直径を持ち、回転速度が５〜３０ｒｐｍである、請求項２１に
    記載の装置。
  29. 【請求項２９】 該外部容器、該内部容器および該回転ロッドは、ステンレ
    ス鋼、ハステロイ、真ちゅう、アルミニウム、テフロン、ガラスおよびセラミッ
    クからなる群より選択される材料から作成される、請求項２１に記載の装置。
  30. 【請求項３０】 外部容器、該外部容器中に備えられる内部容器、該内部容
    器中のある位置に備えられる回転ロッド、および該外部容器および該内部容器を
    その底部で密封するための密封部材を含むプレフォーム反応器を提供し、該内部
    容器を内部材料で、ならびに該内部容器および該外部容器の間を該内部材料と異
    なる特性をもつ外部材料で充填し、該内部容器を除去し、および該回転ロッドを
    回転させ、二つの材料を層状混合させることを含む方法によって調製される、半
    径方向に特性が変わる物質。
  31. 【請求項３１】 該内部材料および該外部材料は、モノマー、ホモポリマー
    、コポリマーおよびそれらの混合物からなる群より選択される、請求項３０に記
    載の物質。
  32. 【請求項３２】 該モノマーは、メチルメタクリレート、ベンジルメタクリ
    レート、フェニルメタクリレート、１−メチルシクロヘキシルメタクリレート、
    シクロヘキシルメタクリレート、クロロベンジルメタクリレート、１−フェニル
    エチルメタクリレート、１，２−ジフェニルエチルメタクリレート、ジフェニル
    エチルメタクリレート、フルフリルメタクリレート、１−フェニルシクロヘキシ
    ルメタクリレート、ペンタクロロフェニルメタクリレート、ペンタブロモフェニ
    ルメタクリレート、スチレン、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオ
    キソール、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニ
    リデン、ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオロエチレン、パーフルオロアリ
    ルビニルエーテル、及びフルオロビニルエーテルよりなる群より選択される、請
    求項３１に記載の物質。
  33. 【請求項３３】 該ホモポリマーは、メチルメタクリレート、ベンジルメタ
    クリレート、フェニルメタクリレート、１−メチルシクロヘキシルメタクリレー
    ト、シクロヘキシルメタクリレート、クロロベンジルメタクリレート、１−フェ
    ニルエチルメタクリレート、１，２−ジフェニルエチルメタクリレート、ジフェ
    ニルエチルメタクリレート、フルフリルメタクリレート、１−フェニルシクロヘ
    キシルメタクリレート、ペンタクロロフェニルメタクリレート、ペンタブロモフ
    ェニルメタクリレート、スチレン、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−
    ジオキソール、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化
    ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオロエチレン、パーフルオロ
    アリルビニルエーテル、及びフルオロビニルエーテルよりなる群より選択される
    モノマーを重合したポリマーである、請求項３１に記載の物質。
  34. 【請求項３４】 該コポリマーは、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）−ベン
    ジルメタクリレート（ＢＭＡ）のコポリマー、スチレン−アクリロニトリルのコ
    ポリマー（ＳＡＮ）、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）−２，２，２−トリフル
    オロエチルメタクリレート（ＴＦＥＭＡ）のコポリマー、メチルメタクリレート
    （ＭＭＡ）−２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルメタクリレート（Ｐ
    ＦＰＭＡ）のコポリマー、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）−１，１，１，３，
    ３，３−ヘキサフルオロイソメタクリレート（ＨＦＩＰＭＡ）のコポリマー、メ
    チルメタクリレート（ＭＭＡ）−２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロ
    ブチルメタクリレート（ＨＦＢＭＡ）のコポリマー、トリフルオロエチルメタク
    リレート（ＴＦＥＭＡ）−ペンタフルオロプロピルメタクリレート（ＰＦＰＭＡ
    ）のコポリマー、トリフルオロエチルメタクリレート（ＴＦＥＭＡ）−ヘキサフ
    ルオロイソメタクリレート（ＨＦＩＰＭＡ）のコポリマー、及びトリフルオロエ
    チルメタクリレート（ＴＦＥＭＡ）−ヘプタフルオロブチルメタクリレート（Ｈ
    ＦＢＭＡ）のコポリマーよりなる群より選択される、請求項３１に記載の物質。
  35. 【請求項３５】 該コポリマーは、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，
    ３−ジオキソールである第１モノマーと、テトラフルオロエチレン、クロロトリ
    フルオロエチレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオ
    ロエチレン、パーフルオロアリルビニルエーテル、及びフルオロビニルエーテル
    からなる群より選択される第２モノマーとを重合させたコポリマーからなる群よ
    り選択される、請求項３１に記載の物質。
  36. 【請求項３６】 該コポリマーは、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，
    ３−ジオキソールである第１モノマーと、テトラフルオロエチレン、クロロトリ
    フルオロエチレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオ
    ロエチレン、パーフルオロアリルビニルエーテル、及びフルオロビニルエーテル
    からなる群より選択された第２モノマー及び第３モノマーとを重合させたターポ
    リマーからなる群より選択される、請求項３１記載の物体の物質。
  37. 【請求項３７】 該コポリマーは、パーフルオロアリルビニルエーテルであ
    る第１モノマーと、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール、
    テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、ヘ
    キサフルオロプロピレン、トリフルオロエチレン、及びフルオロビニルエーテル
    からなる群より選択される第２モノマーとを重合したコポリマーからなる群より
    選択される、請求項３１記載の物質。
  38. 【請求項３８】 該コポリマーは、パーフルオロアリルビニルエーテルであ
    る第１モノマーと、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール、
    テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、ヘ
    キサフルオロプロピレン、トリフルオロエチレン、及びフルオロビニルエーテル
    からなる群より選択される第２モノマー及び第３モノマーとを重合させたターポ
    リマーからなる群より選択される、請求項３１記載の物質。
  39. 【請求項３９】 請求項３１に記載の物質より製造された光ファイバー。
  40. 【請求項４０】 該ファイバーはステップインデックス型またはグレーディ
    ッドインデックス型である、請求項３９に記載の光ファイバー。
  41. 【請求項４１】 請求項３９に記載の物質より製造されたロッドレンズ（ｒ
    ｏｄ ｌｅｎｓ）。
  42. 【請求項４２】 該レンズはグレーディッドインデックス型である、請求項
    ４１に記載のロッドレンズ。
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