JP2005321686A - Multi-step index type plastic optical fiber - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-step index type plastic optical fiber which has satisfactory productivity and excellent transmission performance, and broadens the bandwidth particularly corresponding to GI-POF (graded-index plastic optical fiber). <P>SOLUTION: The multi-step index type plastic optical fiber has a core part composed of three or more layers concentrically arranged and a clad part formed on the outer periphery. Therein, each of the three or more layers is made of non-crystalline polymer composition which has not substantially C-H bonds and the three or more layers are arranged such that the refractive index of the core part become smaller toward the outer periphery from the center. In the multi-step index type plastic optical fiber, it is preferable that every difference of refractive indexes between adjacent layers in the core part is substantially the same and the refractive index of the core part approximates the G-power distribution. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、プラスチック光学部材の技術分野に属し、特に、屈折率分布型プラスチック光ファイバ(GI−POFと略記することがある)に準ずる、広帯域化が可能な多段階屈折率分布を有するマルチステップインデックス型プラスチック光ファイバ(MSI−POFと略記することがある)の技術分野に属する。   The present invention belongs to the technical field of plastic optical members, and in particular, a multi-step having a multi-step refractive index distribution capable of broadening the band according to a refractive index distribution type plastic optical fiber (sometimes abbreviated as GI-POF). It belongs to the technical field of index type plastic optical fiber (may be abbreviated as MSI-POF).

プラスチック光学部材は、同一の構造を有する石英系の光学部材と比較して、製造および加工が容易であること、および低価格であること等の利点があり、近年、光ファイバおよび光レンズ、光導波路など種々の応用が試みられている。特にこれら光学部材の中でも、プラスチック光ファイバ(POFと略記することがある)は、素線が全てプラスチックで構成されているため、伝送損失が石英系と比較してやや大きいという短所を有するものの、良好な可撓性を有し、軽量で、加工性がよく、石英系光ファイバと比較して、口径の大きいファイバとして製造し易く、さらに低コストに製造可能であるという長所を有する。従って、伝送損失の大きさが問題とならない程度の短距離用の光通信伝送媒体として種々検討されている。   Plastic optical members have advantages such as easy manufacture and processing and low cost compared to quartz optical members having the same structure. In recent years, optical fibers and optical lenses, Various applications such as waveguides have been attempted. Among these optical members, plastic optical fibers (sometimes abbreviated as POF) are good, although they have a disadvantage that transmission loss is slightly larger than that of quartz system because all the strands are made of plastic. It has the advantages of being flexible, lightweight, easy to process, easy to manufacture as a fiber having a large diameter compared to quartz optical fiber, and capable of being manufactured at low cost. Therefore, various studies have been made on optical communication transmission media for short distances where the magnitude of transmission loss is not a problem.

プラスチック光ファイバは、一般的には、重合体をマトリックスとする有機化合物からなる芯(本明細書において「コア部」と称する)と、コア部と屈折率が異なる(一般的には低屈折率の)有機化合物からなる外殻(本明細書において「クラッド部」と称する)とから構成される。特に、中心から外側に向かって屈折率の大きさに分布を有するコア部を備えた屈折率分布型プラスチック光ファイバは、伝送する光信号の帯域を大きくすることが可能なため、高い伝送容量を有する光ファイバとして最近注目されている(例えば、特許文献1および2参照)。この様な屈折率分布型光学部材の製法の一つに、界面ゲル重合を利用して、光学部材母材(本明細書において、「プリフォーム」と称する)を作製し、その後、前記プリフォームを延伸する方法が提案されている。   A plastic optical fiber generally has a refractive index different from that of a core made of an organic compound having a polymer matrix (referred to herein as a “core part”) (generally a low refractive index). And an outer shell made of an organic compound (referred to herein as a “cladding portion”). In particular, a gradient index plastic optical fiber having a core having a distribution of refractive index from the center to the outside can increase the bandwidth of an optical signal to be transmitted. Recently, it has been attracting attention as an optical fiber (see Patent Documents 1 and 2). As one of the methods for producing such a refractive index distribution type optical member, an optical member base material (referred to as “preform” in the present specification) is prepared by utilizing interfacial gel polymerization. A method of stretching is proposed.

GI−POFの問題点は生産性の低さにある。上記界面ゲル重合を利用したプリフォームロッドは、コア重合工程でのドーパントの分子の拡散状態を利用して屈折率分布を形成するものであるから、該ロッドの太さや長さに限界がある。その観点から、ポリメチルメタクリレート(PMMAと略記することがある)を主体としたMSI−POFの提案がなされている(例えば、特許文献3、4および5参照)。しかし、MSI−POFは、GI−POFに比べて伝送容量が低いという問題点があった。   The problem with GI-POF is low productivity. Since the preform rod using the interfacial gel polymerization forms a refractive index distribution by utilizing the diffusion state of the dopant molecules in the core polymerization step, there is a limit to the thickness and length of the rod. From this point of view, MSI-POFs mainly composed of polymethyl methacrylate (sometimes abbreviated as PMMA) have been proposed (see, for example, Patent Documents 3, 4 and 5). However, MSI-POF has a problem that its transmission capacity is lower than that of GI-POF.

特開昭61−130904号公報JP-A-61-130904 WO93/08488号公報WO93 / 08488 特開平10−111414号公報JP-A-10-111414 特開平10−133036号公報JP-A-10-133303 特開平11−52146号公報JP-A-11-52146 特開2002−311254号公報JP 2002-31254 A

本発明は前記諸問題に鑑みなされたものであって、従来のMSI−POFの優れた生産性を維持しつつ、良好な伝送性能を有し、特にGI−POFに準ずる広帯域化が可能なマルチステップインデックス型プラスチック光ファイバを提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and maintains a superior productivity of the conventional MSI-POF, has a good transmission performance, and in particular a multi-band capable of widening according to GI-POF. It is an object of the present invention to provide a step index type plastic optical fiber.

前記課題を解決する手段は以下の通りである。
[1] 同心円状に配置された3以上の層からなるコア部と、その外周にクラッド部とを有するマルチステップインデックス型プラスチック光ファイバであって、前記3以上の層がそれぞれ、実質的にC−H結合をもたない非結晶性のポリマー組成物からなり、且つ前記コア部の屈折率が中心から外周に向けて小さくなるように前記3以上の層が配置されたマルチステップインデックス型プラスチック光ファイバ。
[2] 前記コア部中の隣接する層間の屈折率差が、いずれも実質的に同一で、且つ前記コア部の屈折率が、G乗分布に近似している[1]のマルチステップインデックス型プラスチック光ファイバ。
[3] 同心円状に配置された2以上の層からなるコア部と、その外周にクラッド部とを有するマルチステップインデックス型プラスチック光ファイバであって、前記2以上の層がそれぞれ、実質的にC−H結合をもたない非結晶性のポリマー組成物からなり、前記コア部の屈折率が中心から外周に向けて小さくなるように各層が配置され、且つ前記クラッド部の屈折率が、前記コア部の最外層の屈折率に対して3%以上低いマルチステップインデックス型プラスチック光ファイバ。
[4] 前記実質的にC−H結合をもたない非結晶性のポリマーが、重水素化ポリマー又はフッ素化ポリマーである[1]〜[3]のいずれかのマルチステップインデックス型プラスチック光ファイバ。
Means for solving the problems are as follows.
[1] A multi-step index type plastic optical fiber having a core portion composed of three or more layers arranged concentrically and a cladding portion on the outer periphery thereof, each of the three or more layers being substantially C A multi-step index type plastic light comprising an amorphous polymer composition having no —H bond, and wherein the three or more layers are arranged so that the refractive index of the core portion decreases from the center toward the outer periphery; fiber.
[2] The multi-step index type of [1], wherein the refractive index difference between adjacent layers in the core part is substantially the same, and the refractive index of the core part approximates a G-th power distribution. Plastic optical fiber.
[3] A multi-step index type plastic optical fiber having a core portion composed of two or more layers arranged concentrically and a cladding portion on the outer periphery thereof, each of the two or more layers being substantially C Each of the layers is arranged so that the refractive index of the core portion decreases from the center toward the outer periphery, and the refractive index of the clad portion is made of the amorphous polymer composition having no —H bond. A multi-step index type plastic optical fiber having a refractive index of 3% or more lower than the refractive index of the outermost layer.
[4] The multi-step index type plastic optical fiber according to any one of [1] to [3], wherein the amorphous polymer having substantially no CH bond is a deuterated polymer or a fluorinated polymer. .

本発明によれば、従来のMSI−POFの優れた生産性を維持しながら、良好な光伝送能を有し、且つGI−POFに準ずる広帯域化が可能なマルチステップインデックス型プラスチック光ファイバを提供することができる。   According to the present invention, there is provided a multi-step index type plastic optical fiber having a good optical transmission capability and capable of widening the bandwidth according to GI-POF while maintaining the excellent productivity of conventional MSI-POF. can do.

発明の実施の形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のマルチステップインデックス型プラスチック光ファイバ(MSI−POF)は、同心円状に配置された複数の層からなるコア部と、その外周にクラッド部とを有する。前記コア部を構成する層はそれぞれ、実質的にC−H結合をもたない非結晶性ポリマーを含有する組成物からなる。本発明では、前記複数層の各々を、C−H結合を有しないポリマーを用いて形成しているので、C−H結合に起因した光伝送損失を大きく軽減することができる。さらに、非結晶性ポリマーを用いているので、散乱損失を大幅に低減できる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The multi-step index type plastic optical fiber (MSI-POF) of the present invention has a core part composed of a plurality of layers arranged concentrically and a clad part on the outer periphery thereof. Each of the layers constituting the core portion is composed of a composition containing an amorphous polymer having substantially no C—H bond. In the present invention, since each of the plurality of layers is formed using a polymer having no C—H bond, optical transmission loss due to the C—H bond can be greatly reduced. Furthermore, since an amorphous polymer is used, scattering loss can be greatly reduced.

前記非結晶ポリマーは、(A)重水素化ポリマー又は(B)フッ素化ポリマーから選ばれるのが好ましい。前者(A)は、C−H結合を、主としてC−D結合に代替したポリマー類であり、後者(B)はC−H結合を主としてC−F結合に代替したポリマー類である。(A)及び(B)の双方に属するC−D結合及びC−F結合の双方を有するポリマー類も、勿論使用することができる。   The amorphous polymer is preferably selected from (A) deuterated polymer or (B) fluorinated polymer. The former (A) is a polymer in which C—H bonds are mainly replaced with C—D bonds, and the latter (B) is a polymer in which C—H bonds are mainly replaced with C—F bonds. Of course, polymers having both a CD bond and a CF bond belonging to both (A) and (B) can also be used.

まず、前者(A)重水素化ポリマー類について説明する。前記(A)重水素化ポリマー類は、ポリマー中のC−H結合の水素原子が、重水素原子に置換されたポリマーであれば、基本的には如何なる種類のポリマーでもよい。なお、本発明に用いるポリマーは、実質的にC−H結合を持たないポリマーであり、(A)重水素化ポリマー類の重水素化置換率は、95%以上であるのが好ましい。(A)ポリマー中に、一部フッ素原子が混在、すなわちC−F結合があってもよい。例えば、ポリマーの種類としては、ポリ(メタ)アクリル酸エステル類、ポリカーボネート類、ポリエステル類、およびノルボルネン系ポリマー類などが挙げられる。その中でも、ポリ(メタ)アクリル酸エステル類がもっとも好ましい。モノマーの具体例を挙げるとすると、それぞれ重水素化された、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ノルボルニル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸(ビシクロ−2,2,1−ヘプチル−2)、(メタ)アクリル酸−1−アダマンチル、(メタ)アクリル酸−2−アダマンチル、(メタ)アクリル酸−3−メチル−1−アダマンチル、(メタ)アクリル酸−3,5−ジメチル−1−アダマンチル、メタクリル酸2,2,2−トリフルオロエチル、メタクリル酸2,2,3,3,3、−ペンタフルオロプロピル、メタクリル酸2,2,3,3−テトラフルオロプロピル、メタクリル酸ヘキサフルオロ−2−プロピル、メタクリル酸パーフルオロヘキシルメチル、メタクリル酸パーフルオロ−t−ブチルなどが好ましく、それぞれ重水素化されたメタクリル酸メチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ノルボルニル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸2,2,2−トリフルオロエチル、メタクリル酸2,2,3,3、3−ペンタフルオロプロピル、メタクリル酸2,2,3,3−テトラフルオロプロピル、メタクリル酸ヘキサフルオロ−2−プロピルが特に好ましい。   First, the former (A) deuterated polymers will be described. The deuterated polymer (A) may be basically any type of polymer as long as the C—H bond hydrogen atom in the polymer is substituted with a deuterium atom. In addition, the polymer used for this invention is a polymer which does not have C-H bond substantially, It is preferable that the deuterated substitution rate of (A) deuterated polymers is 95% or more. (A) A part of fluorine atoms may be mixed in the polymer, that is, a C—F bond may be present. For example, examples of the polymer include poly (meth) acrylic acid esters, polycarbonates, polyesters, and norbornene polymers. Among these, poly (meth) acrylic acid esters are most preferable. Specific examples of the monomers include deuterated methyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, and (meth) acrylic. Norbornyl acid, isobornyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid (bicyclo-2,2,1-heptyl-2), (meth) acrylic acid-1-adamantyl, (meth) acrylic acid-2-adamantyl, ( (Meth) acrylic acid-3-methyl-1-adamantyl, (meth) acrylic acid-3,5-dimethyl-1-adamantyl, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2,2,3,3 methacrylate , 3, -pentafluoropropyl, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl methacrylate, hexafluoro-2-propyl methacrylate Perfluorohexylmethyl methacrylate, perfluoro-t-butyl methacrylate, and the like, each of which is deuterated methyl methacrylate, t-butyl methacrylate, benzyl methacrylate, phenyl methacrylate, norbornyl methacrylate, methacrylic acid Isobornyl, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2,2,3,3 methacrylate, 3-pentafluoropropyl, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl methacrylate, hexafluoro-2 methacrylate -Propyl is particularly preferred.

次に後者の(B)フッ素化ポリマー類について説明する。(B)フッ素ポリマー類は、ポリマー中の水素原子がフッ素原子に置換されたポリマーであれば、基本的には如何なる種類のポリマーでもよい。なお、本発明に用いるポリマーは、実質的にC−H結合を持たないポリマーであり、フッ素化置換率は90%以上であるのが好ましい。重水素化置換率に比べて、置換率の下限値が小さいのは、伝送損失に対するC−F結合の悪影響がC−D結合に対して小さいからである。(B)フッ素化ポリマー類中に残存するC−H結合はC−D結合に変換されるのが好ましい。例えば、ポリマーの種類としては、含フッ素ポリエーテル、含フッ素芳香族ポリエステル、含フッ素芳香族ポリカーボネートおよび含フッ素ポリイミドから選ばれる少なくとも1種であり、さらにポリマー主鎖に環構造を有する含フッ素ポリマーが好ましい。該ポリマーの例として、特開2002−311254号公報に記載のポリマーが挙げられる。   Next, the latter (B) fluorinated polymers will be described. (B) Fluoropolymers may basically be any type of polymer as long as hydrogen atoms in the polymer are substituted with fluorine atoms. In addition, it is preferable that the polymer used for this invention is a polymer which does not have C-H bond substantially, and a fluorination substitution rate is 90% or more. The lower limit of the substitution rate is smaller than the deuteration substitution rate because the adverse effect of the C—F bond on the transmission loss is smaller than the C—D bond. (B) The C—H bonds remaining in the fluorinated polymers are preferably converted to C—D bonds. For example, the polymer type is at least one selected from fluorine-containing polyether, fluorine-containing aromatic polyester, fluorine-containing aromatic polycarbonate, and fluorine-containing polyimide, and a fluorine-containing polymer having a ring structure in the polymer main chain. preferable. Examples of the polymer include those described in JP-A No. 2002-311254.

前記非結晶性ポリマーは、重合性モノマーを公知の重合方法で重合することによって調製できる。溶液重合、懸濁重合、塊状重合のいずれも用いることが可能であるが、伝送損失の観点から、塊状重合系が最も好ましく、異物や酸素の混入による着色を防ぐ為、外部と遮断された系の中で、重合するのが好ましい。前記非結晶性ポリマーの分子量については特に制限はないが、延伸により線引きしてPOFの形態にする場合は、延伸時における機械的特性を所望の範囲とすると、生産性の向上に寄与する。かかる観点から、分子量は、1万〜200万であるのが好ましく、3万〜100万であるのがより好ましい。ポリマーの分子量は、重合性モノマーの重合速度および重合度を、重合開始剤および所望により添加される連鎖移動剤によって制御することによって、所望の範囲に調整することができる。   The amorphous polymer can be prepared by polymerizing a polymerizable monomer by a known polymerization method. Any of solution polymerization, suspension polymerization, and bulk polymerization can be used, but from the viewpoint of transmission loss, the bulk polymerization system is most preferable. Among these, polymerization is preferred. The molecular weight of the non-crystalline polymer is not particularly limited. However, when drawing into a POF form by drawing by stretching, the mechanical properties at the time of stretching are within a desired range, which contributes to improvement in productivity. From this viewpoint, the molecular weight is preferably 10,000 to 2,000,000, more preferably 30,000 to 1,000,000. The molecular weight of the polymer can be adjusted to a desired range by controlling the polymerization rate and degree of polymerization of the polymerizable monomer with a polymerization initiator and an optionally added chain transfer agent.

前記重合性モノマーの重合は、重合開始剤によって進行させるのが好ましい。重合開始剤としては、用いるモノマーや重合方法に応じて適宜選択することができるが、過酸化ベンゾイル(BPO)、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサネート(PBO)、ジ−t−ブチルパーオキシド(PBD)、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート(PBI)、n−ブチル4,4,ビス(t−ブチルパーオキシ)バラレート(PHV)などのパーオキサイド系化合物、または2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロパン)、2,2’−アゾビス(2−メチルブタン)、2,2’−アゾビス(2−メチルペンタン)、2,2’−アゾビス(2,3−ジメチルブタン)、2,2’−アゾビス(2−メチルヘキサン)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルペンタン)、3,3’−アゾビス(3−メチルペンタン)、3,3’−アゾビス(3,4−ジメチルペンタン)、3,3’−アゾビス(3−エチルペンタン)、ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ジエチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ジーt−ブチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などのアゾ系化合物が挙げられる。なお、重合開始剤は2種類以上を併用してもよい。   The polymerization of the polymerizable monomer is preferably advanced by a polymerization initiator. As a polymerization initiator, it can select suitably according to the monomer and polymerization method to be used, but benzoyl peroxide (BPO), t-butylperoxy-2-ethylhexanate (PBO), di-t-butylperoxide. Peroxide compounds such as oxide (PBD), t-butyl peroxyisopropyl carbonate (PBI), n-butyl 4,4, bis (t-butylperoxy) valerate (PHV), or 2,2′-azobis Isobutyronitrile, 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile), 2,2'-azobis (2-methylpropane), 2,2'-azobis (2-methylbutane), 2,2'- Azobis (2-methylpentane), 2,2′-azobis (2,3-dimethylbutane), 2,2′-azobis (2-methylhexane), 2,2 ′ Azobis (2,4-dimethylpentane), 3,3′-azobis (3-methylpentane), 3,3′-azobis (3,4-dimethylpentane), 3,3′-azobis (3-ethylpentane) , Dimethyl-2,2′-azobis (2-methylpropionate), diethyl-2,2′-azobis (2-methylpropionate), di-t-butyl-2,2′-azobis (2-methyl) And azo compounds such as propionate). Two or more kinds of polymerization initiators may be used in combination.

前記重合性モノマーは、連鎖移動剤の存在下で重合させるのが好ましい。前記連鎖移動剤は、主に重合体の分子量を調整するために用いられる。連鎖移動剤の存在下で重合させると、重合性モノマーの重合速度および重合度を前記連鎖移動剤によってより制御することができ、重合体の分子量を所望の分子量に調整することができる。例えば、時前記重合体からなる複数層を同心円状に積層してなる円筒管を作製した後、延伸により線引きして、光伝送体の形態にする場合は、分子量を調整することによって延伸時における機械的特性を所望の範囲とすることができ、生産性の向上にも寄与する。前記連鎖移動剤については、併用する重合性モノマーの種類に応じて、適宜、種類および添加量を選択することができる。各モノマーに対する連鎖移動剤の連鎖移動定数は、例えば、ポリマーハンドブック第3版(J.BRANDRUPおよびE.H.IMMERGUT編、JOHN WILEY&SON発行)を参照することができる。また、該連鎖移動定数は大津隆行、木下雅悦共著「高分子合成の実験法」化学同人、昭和47年刊を参考にして、実験によっても求めることができる。   The polymerizable monomer is preferably polymerized in the presence of a chain transfer agent. The chain transfer agent is mainly used for adjusting the molecular weight of the polymer. When polymerization is performed in the presence of a chain transfer agent, the polymerization rate and degree of polymerization of the polymerizable monomer can be further controlled by the chain transfer agent, and the molecular weight of the polymer can be adjusted to a desired molecular weight. For example, when a cylindrical tube formed by concentrically laminating a plurality of layers made of the polymer is sometimes drawn, and then drawn by drawing to form an optical transmission body, the molecular weight is adjusted to adjust the molecular weight. The mechanical characteristics can be set within a desired range, which contributes to improvement of productivity. About the said chain transfer agent, according to the kind of polymerizable monomer used together, a kind and addition amount can be selected suitably. The chain transfer constant of the chain transfer agent for each monomer can be referred to, for example, Polymer Handbook 3rd edition (edited by J. BRANDRUP and EH IMMERGUT, published by JOHN WILEY & SON). The chain transfer constant can also be obtained by experiment with reference to Takayuki Otsu and Masaaki Kinoshita "Experimental Method for Polymer Synthesis", Kagaku Dojin, published in 1972.

連鎖移動剤としては、アルキルメルカプタン類(n−ブチルメルカプタン、n−ペンチルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、n−ラウリルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン等)、チオフェノール類(チオフェノール、m−ブロモチオフェノール、p−ブロモチオフェノール、m−トルエンチオール、p−トルエンチオール等)などを用いるのが好ましく、中でも、n−オクチルメルカプタン、n−ラウリルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタンのアルキルメルカプタンを用いるのが好ましい。また、C−H結合の水素原子が重水素原子やフッ素原子で置換された連鎖移動剤を用いることもできる。なお、前記連鎖移動剤は、2種類以上を併用してもよい。   As chain transfer agents, alkyl mercaptans (n-butyl mercaptan, n-pentyl mercaptan, n-octyl mercaptan, n-lauryl mercaptan, t-dodecyl mercaptan, etc.), thiophenols (thiophenol, m-bromothiophenol, p-bromothiophenol, m-toluenethiol, p-toluenethiol, etc.) are preferably used, and among them, alkyl mercaptans such as n-octyl mercaptan, n-lauryl mercaptan, and t-dodecyl mercaptan are preferably used. A chain transfer agent in which a hydrogen atom of a C—H bond is substituted with a deuterium atom or a fluorine atom can also be used. In addition, the said chain transfer agent may use 2 or more types together.

本発明のMSI−POFのコア部は、互いに屈折率の異なる複数の層を同心円状に、且つ屈折率が中心から外側に向かって小さくなるように配置した構造を有する。この構造により、ファイバ内に内側の層から外側の層に向かって階段状に屈折率勾配が形成される。コア部は3以上の層からなるのが好ましい。屈折率の段階的な変化が3段階以上、即ち、屈折率の異なる層を3以上積層することにより、より優れた効果が得られる。コア部を構成する層の数が多くなる程、屈折率の勾配は滑らかになり、GI型ファイバに近い効果が得られるが、一方で、層の数を増やすと製造コストが増加し、GI型ファイバと同程度になってしまう。性能とコストの双方をバランスよく備えたMSI−POFとするには、コア部は、3〜20層程度からなるのが好ましく、5〜10層程度からなるのがより好ましい。   The core portion of the MSI-POF of the present invention has a structure in which a plurality of layers having different refractive indexes are arranged concentrically and the refractive index decreases from the center toward the outside. With this structure, a refractive index gradient is formed stepwise in the fiber from the inner layer toward the outer layer. The core part is preferably composed of three or more layers. A more excellent effect can be obtained by stacking three or more layers having different refractive indexes in three steps or more, that is, by changing the refractive index stepwise. As the number of layers constituting the core portion increases, the gradient of the refractive index becomes smoother, and an effect close to that of a GI type fiber can be obtained. On the other hand, when the number of layers is increased, the manufacturing cost increases and the GI type increases. It becomes the same level as the fiber. In order to obtain an MSI-POF having a good balance between performance and cost, the core portion is preferably composed of about 3 to 20 layers, more preferably about 5 to 10 layers.

本発明のMSI−POFのコア部は、コア部の中心から外側に向かって段階的に屈折率が小さくなるように、複数の層が同心円状に配置されている。コア部の屈折率は、いわゆるG乗分布に沿って変化するように作製されているのが好ましい。このG乗分布は、Ncをコア中心の屈折率、δNをコア中心とコア最外周部との屈折率差、Rcoreをコア半径とした場合に、コア中心から半径Rの位置の屈折率が次式:
N=[Nc× 1−2δN(R/Rcore)G1/2
で近似される値となる分布である。なお、一般的に、広帯域を実現したMSI−POFを作製するには、Gの値を2程度として、コア中心からRに位置する各層の屈折率が、上記式によって導き出される屈折率Nを示す様に、各層の屈折率を調整するのが好ましい。
In the core portion of the MSI-POF of the present invention, a plurality of layers are concentrically arranged so that the refractive index gradually decreases from the center of the core portion toward the outside. The refractive index of the core part is preferably made so as to change along a so-called G-th power distribution. This G-th power distribution shows that when Nc is the refractive index of the core center, δN is the refractive index difference between the core center and the outermost periphery of the core, and Rcore is the core radius, the refractive index at the radius R from the core center is the following. formula:
N = [Nc × 1-2δN (R / Rcore) G ] 1/2
The distribution is a value approximated by. In general, in order to manufacture an MSI-POF that realizes a wide band, the value of G is about 2, and the refractive index of each layer positioned at R from the core center indicates the refractive index N derived from the above formula. Similarly, it is preferable to adjust the refractive index of each layer.

本発明のMSI−POFは、前記コア部の屈折率がG乗分布に近似し、且つ、前記コア部中の隣接する層間の屈折率差がいずれも実質的に同一であるのが好ましい。例えば、コア部がn(但しnは3以上の自然数である)層からなる場合、内側からx(但し、2≦x≦nを満足する自然数)番目の層nxとその隣接する(x−1)番目の層nx-1との屈折率差、及びx番目の層nxとその隣接する(x+1)番目の層nx+1との屈折率差は、等しいのが好ましい。なお、「実質的に等しい」とは、その値±0.0005の範囲を意味するものとする。 In the MSI-POF of the present invention, it is preferable that the refractive index of the core portion approximates a G-th power distribution, and the refractive index difference between adjacent layers in the core portion is substantially the same. For example, the core portion is n (n proviso that 3 or more is a natural number) if composed of layers, x from the inside (where natural number satisfying 2 ≦ x ≦ n) th layer n x and its neighboring (x- 1) It is preferable that the refractive index difference between the first layer nx-1 and the refractive index difference between the xth layer nx and the adjacent (x + 1) th layer nx + 1 are equal. Note that “substantially equal” means a range of the value ± 0.0005.

従来、構成する層の厚みΔRを同一として、屈折率が中心から外側にG乗分布的に減少する様に、コア部を設計するのが一般的であった。しかし、本発明のMSI−POFでは、構成する層の厚み(ΔR)が同一であることについては、必須ではない。上記した様に、コア部中の隣接する層間の屈折率差がいずれも実質的に同一である態様が好ましい。
図1に、コア部中の隣接する層間の屈折率差が実質的に同一である態様の屈折率分布の概略図、及びその下に、その断面形状の概略図を示す。また、図2に、コア部中の構成する層の厚みが実質的に同一である態様の屈折率分布の概略図、及びその下に、そのファイバの断面形状の概略図を示す。どちらも屈折率がG乗分布しているが、図2に示すMSI−POFでは、構成する層の厚みΔRが同一であり、一方、図1に示すMSI−POFは、コア間の屈折率差ΔNが同一である。図1の態様が好ましく、該態様のMSI−POFであれば、1GHz・100mを越える、数GHz・100m程度の帯域を得ることが可能となる。
Conventionally, it has been common to design the core portion so that the constituent layers have the same thickness ΔR and the refractive index decreases from the center to the outside in a G-power distribution. However, in the MSI-POF of the present invention, it is not essential that the thickness (ΔR) of the constituent layers is the same. As described above, an embodiment in which the refractive index difference between adjacent layers in the core part is substantially the same is preferable.
FIG. 1 shows a schematic diagram of a refractive index distribution in an aspect in which the refractive index difference between adjacent layers in the core portion is substantially the same, and a schematic diagram of the cross-sectional shape below the refractive index distribution. FIG. 2 shows a schematic diagram of the refractive index distribution in a mode in which the thicknesses of the layers constituting the core portion are substantially the same, and a schematic diagram of the cross-sectional shape of the fiber below. In both cases, the refractive index is distributed to the G power. However, in the MSI-POF shown in FIG. 2, the constituent layers have the same thickness ΔR, while the MSI-POF shown in FIG. ΔN is the same. The embodiment of FIG. 1 is preferable, and with the MSI-POF of this embodiment, it is possible to obtain a band of about 1 GHz · 100 m and several GHz · 100 m.

次に、図3〜図5に、本発明のMSI−POFの帯域を計算機シミュレーションで求めた結果を示す。図3は3層、図4は5層及び図5は10層からなるコア部を有するMSI−POFの帯域(縦軸)を、上記式1のGの値(横軸)を変化させて計算機シミュレーションによりそれぞれ求めた結果である。いずれのシミュレーションにおいても、入射系のNA(開口数)は0.3とし、入射光の強度分布はガウス分布であるとし、且つファイバ全長は100mとした。各グラフ中の実線は、隣接する層間の屈折率差ΔNがそれぞれ、0.0075、0.005、0.0025、0.00125で同一であり、且つ屈折率がG乗分布に近似するように配置していると想定したMSI−POFのモデルについて、その帯域を、Gの値を変化させてそれぞれ求めた。なお、隣接するコア間の屈折率差ΔNは、上記コア中心とコア最外周部との屈折率差δNを、ステップ数によって除した値である。一方、破線は、コア部を形成する層の厚みが同一であり、且つ屈折率がG乗分布に近似するように配置していると想定したMSI−POFのモデルについて、その帯域を、Gの値を変化させてそれぞれ求めた結果である。   Next, FIGS. 3 to 5 show results obtained by computer simulation of the band of the MSI-POF of the present invention. FIG. 3 shows a three-layered structure, FIG. 4 shows a five-layered structure, and FIG. 5 shows a 10-layered MSI-POF band (vertical axis) by changing the G value (horizontal axis) in Equation 1 above. The results are obtained by simulation. In any simulation, the NA (numerical aperture) of the incident system was 0.3, the intensity distribution of incident light was a Gaussian distribution, and the total length of the fiber was 100 m. The solid lines in each graph indicate that the refractive index differences ΔN between adjacent layers are the same at 0.0075, 0.005, 0.0025, and 0.00125, respectively, and the refractive index approximates the G-th power distribution. The band of the MSI-POF model assumed to be arranged was determined by changing the value of G. The refractive index difference ΔN between adjacent cores is a value obtained by dividing the refractive index difference δN between the core center and the core outermost periphery by the number of steps. On the other hand, the broken line represents the band of the MSI-POF model assuming that the layers forming the core portion have the same thickness and the refractive index approximates the G-th power distribution. The results are obtained by changing the values.

図3〜5に示される通り、帯域の最大値は、ステップ数(層数)3、5及び10の構成において、各々約3GHz・100m、約5GHz・100m、約7GHz・100mとなった。また、Gの値が変化しても、帯域はさほど変化しないことがわかる。さらに、破線で示される厚みΔRを一定としたMSI−POFの帯域が、最大でも1GHz・100m程度であるのに対して、実線で示される屈折率差ΔNを一定としたMSI−POFの帯域は、数GHz・100m程度となり得、GI−POFの帯域に準ずるまで広帯域化が可能であることがわかる。   As shown in FIGS. 3 to 5, the maximum values of the bands were about 3 GHz · 100 m, about 5 GHz · 100 m, and about 7 GHz · 100 m in the configurations of the number of steps (number of layers) 3, 5 and 10, respectively. It can also be seen that the band does not change much even if the value of G changes. Furthermore, the band of MSI-POF with a constant thickness ΔR indicated by a broken line is about 1 GHz · 100 m at maximum, whereas the band of MSI-POF with a constant refractive index difference ΔN indicated by a solid line is It can be seen that the frequency can be about several GHz · 100 m, and the bandwidth can be increased up to the band of GI-POF.

上記構造のコア部を作製するためには、コア部を構成する各層の屈折率を所望の値に調整する方法が必要であり、例えば、以下の2種類の方法がある。
まず、第一の方法は、非結晶性ポリマーとして、複数種類のモノマーの共重合体を用い、その共重合比を調整することによって、各層の屈折率を所望の値にする方法である。具体的には、各層の非結晶性ポリマーとして、複数種類のモノマーの共重合体であって共重合比が互いに異なるコポリマーをそれぞれ用いる。前記コポリマーは共重合比の違いに起因して、屈折率が異なっているので、各コポリマーを含有する組成物から形成された層の屈折率にも差が生じる。
第二の方法は、層の形成材料として、非結晶性ポリマーとともに、該ポリマーとの屈折率差が0.001以上ある屈折率調整剤(ドーパントと称することがある)を含有する組成物を用い、該ドーパントの濃度を調整することによって、各層の屈折率を所望の値にする方法である。具体的には、各層の原料である組成物として、非結晶性ポリマーとドーパントとを含有する組成物であって、ドーパントの濃度が互いに異なる組成物を用いる。前記組成物は、ドーパントの濃度の違いに起因して、屈折率が異なっているので、各組成物から形成された層の屈折率にも差が生じる。この方法を利用する場合に用いる非結晶性ポリマーは、ホモポリマーであっても、コポリマーであってもよい。前記屈折率調整剤も実質的にC−H結合を有しないことが好ましい。
In order to produce the core part having the above structure, a method for adjusting the refractive index of each layer constituting the core part to a desired value is required. For example, there are the following two kinds of methods.
First, the first method is a method in which a refractive index of each layer is set to a desired value by using a copolymer of a plurality of types of monomers as an amorphous polymer and adjusting the copolymerization ratio. Specifically, as the amorphous polymer for each layer, copolymers of a plurality of types of monomers and having different copolymerization ratios are used. Since the copolymer has a different refractive index due to a difference in copolymerization ratio, a difference also occurs in the refractive index of the layer formed from the composition containing each copolymer.
The second method uses, as a layer forming material, a composition containing a non-crystalline polymer and a refractive index adjusting agent (sometimes referred to as a dopant) having a refractive index difference of 0.001 or more from the polymer. In this method, the refractive index of each layer is adjusted to a desired value by adjusting the concentration of the dopant. Specifically, as the composition that is a raw material of each layer, a composition containing an amorphous polymer and a dopant and having different dopant concentrations is used. Since the composition has a different refractive index due to a difference in dopant concentration, a difference also occurs in the refractive index of a layer formed from each composition. The amorphous polymer used when this method is used may be a homopolymer or a copolymer. It is preferable that the refractive index adjusting agent also has substantially no C—H bond.

前記第一の方法で利用する非結晶性コポリマーの例には、重水素化された、メタクリル酸メチルとメタクリル酸ベンジル、メタクリル酸メチルとメタクリル酸トリフルオロエチルなどのコポリマーが含まれる。前者のコポリマーでは、重水素化されたメタクリル酸ベンジルの、後者のコポリマーでは、メタクリル酸メチルの相対比率を上げることで、コポリマーの屈折率を上げることができる。相対比率を調整した、共重合比の異なる複数種類のコポリマーを用いることにより、所望の屈折率分布構造のコア部を作製することができる。   Examples of amorphous copolymers utilized in the first method include deuterated copolymers such as methyl methacrylate and benzyl methacrylate, methyl methacrylate and trifluoroethyl methacrylate. The refractive index of the copolymer can be increased by increasing the relative proportion of deuterated benzyl methacrylate for the former copolymer and methyl methacrylate for the latter copolymer. By using a plurality of types of copolymers having different relative copolymerization ratios and adjusted relative ratios, a core portion having a desired refractive index distribution structure can be produced.

前記第二の方法で利用するドーパントは、低分子物質でも、オリゴマーでもどちらでもよい。該ドーパントは、上記ポリマーとの比較において、溶解性パラメータの差が7(cal/cm31/2以内であることが好ましい。ここで溶解性パラメータとは、物質間の混合性の尺度となる特性値であり、溶解性パラメータをδ、物質の分子凝集エネルギーをE、分子容をVとして、式δ=(E/V)1/2で表される。 The dopant used in the second method may be either a low molecular substance or an oligomer. The dopant preferably has a difference in solubility parameter within 7 (cal / cm 3 ) 1/2 in comparison with the above polymer. Here, the solubility parameter is a characteristic value that is a measure of the mixing property between substances, where the solubility parameter is δ, the molecular cohesive energy of the substance is E, the molecular volume is V, and the formula δ = (E / V) Expressed in half .

前記非結晶性ポリマーが、(A)重水素化ポリマー類から選ばれる場合、ドーパントとしては、例えば、安息香酸ベンジル(BEN)、硫化ジフェニル(DPS)、リン酸トリフェニル(TPP)、フタル酸ベンジルnブチル(BBP)、フタル酸ジフェニル(DPP)、ビフェニル(DP)、ジフェニルメタン(DPM)、リン酸トリクレジル(TCP)、ジフェニルスルホキシド(DPSO)、硫化ジフェニル誘導体、ジチアン誘導体などが挙げられる。硫化ジフェニル誘導体、ジチアン誘導体については、下記に具体的に示す化合物の中から適宜選ばれる。中でも、BEN、DPS、TPP、DPSOおよび硫化ジフェニル誘導体が好ましい。なお、これらの化合物中に存在する水素原子を重水素原子に置換した化合物が好ましい。   When the amorphous polymer is selected from (A) deuterated polymers, examples of the dopant include benzyl benzoate (BEN), diphenyl sulfide (DPS), triphenyl phosphate (TPP), and benzyl phthalate. Examples include n-butyl (BBP), diphenyl phthalate (DPP), biphenyl (DP), diphenylmethane (DPM), tricresyl phosphate (TCP), diphenyl sulfoxide (DPSO), sulfurized diphenyl derivatives, and dithian derivatives. The sulfurized diphenyl derivative and dithiane derivative are appropriately selected from the compounds specifically shown below. Among these, BEN, DPS, TPP, DPSO and sulfurized diphenyl derivatives are preferable. In addition, the compound which substituted the hydrogen atom which exists in these compounds with the deuterium atom is preferable.

Figure 2005321686
Figure 2005321686

一方、前記非結晶性ポリマーが、(B)フッ素化ポリマー類から選ばれる場合は、ドーパントとしては、例えば、1,3−ジブロモテトラフルオロベンゼン、1,4−ジブロモテトラフルオロベンゼン、2−ブロモテトラフルオロベンゾトリフルオライド、クロロペンタフルオロベンゼン、ブロモペンタフルオロベンゼン、ヨードペンタフルオロベンゼン、デカフルオロベンゾフェノン、パーフルオロアセトフェノン、パーフルオロビフェニル、クロロヘプタフルオロナフタレン、ブロモヘプタフルオロナフタレンなどの低分子化合物やクロロトリフルオロエチレンオリゴマーが挙げられる。クロロトリフルオロエチレンオリゴマーの好ましい分子量は、数平均分子量で500〜1500である。   On the other hand, when the non-crystalline polymer is selected from (B) fluorinated polymers, examples of the dopant include 1,3-dibromotetrafluorobenzene, 1,4-dibromotetrafluorobenzene, 2-bromotetra Low molecular weight compounds such as fluorobenzotrifluoride, chloropentafluorobenzene, bromopentafluorobenzene, iodopentafluorobenzene, decafluorobenzophenone, perfluoroacetophenone, perfluorobiphenyl, chloroheptafluoronaphthalene, bromoheptafluoronaphthalene and chlorotrifluoro An ethylene oligomer is mentioned. The preferred molecular weight of the chlorotrifluoroethylene oligomer is 500-1500 in number average molecular weight.

上記ドーパントは、溶融状態にある前記非結晶性ポリマーに添加してもよいし、前記非結晶性ポリマーの溶液に添加してもよい。また、前記ドーパントの存在下で、重合性モノマーを重合させることによって、非結晶性ポリマー中に、混合させてもよい。調製の容易さの点において、前記ドーパントの存在下、重合性モノマーを重合して、ドーパントが混合された非結晶性ポリマーを得るのが好ましい。
ドーパントの相対比率を上げることで、屈折率を上げることができる。ドーパントの相対比率を調整した、含有濃度の異なる複数種類の組成物を用いることにより、所望の屈折率分布構造のコア部を作製することができる。
The dopant may be added to the amorphous polymer in a molten state, or may be added to a solution of the amorphous polymer. Moreover, you may make it mix in an amorphous polymer by polymerizing a polymerizable monomer in presence of the said dopant. In terms of ease of preparation, it is preferable to polymerize a polymerizable monomer in the presence of the dopant to obtain an amorphous polymer mixed with the dopant.
By increasing the relative proportion of the dopant, the refractive index can be increased. By using a plurality of types of compositions having different content concentrations, in which the relative proportions of the dopants are adjusted, a core portion having a desired refractive index distribution structure can be produced.

非結晶性ポリマーとドーパントとの好ましい組み合わせの具体例としては、
重水素化されたメタクリル酸メチルのホモポリマーと重水素化ブロモベンゼン(BB−d5と称することがある)との組み合わせ;及び
ポリ(パーフルオロブテニルビニルエーテル)と1,3−ジブロモテトラフルオロベンゼンとの組み合わせ;
を挙げることができる。勿論、上記の組み合わせに限定されるわけではない。
As a specific example of a preferable combination of an amorphous polymer and a dopant,
A combination of a deuterated methyl methacrylate homopolymer with deuterated bromobenzene (sometimes referred to as BB-d5); and poly (perfluorobutenyl vinyl ether) and 1,3-dibromotetrafluorobenzene; A combination of
Can be mentioned. Of course, the combination is not limited to the above.

本発明のプラスチック光ファイバでは、この屈折率の差の目安は、ファイバの中心部と最外層において、ナトリウムD線に対する屈折率ndが温度20℃において0.003以上、好ましくは0.005以上、更に好ましくは0.01以上である。また、隣接する層間の屈折率差については、形成する層の数などに応じて異なるが、5〜10層程度形成する場合は、隣接する層間で屈折率が0.001〜0.03程度異なっているのが好ましい。 In the plastic optical fiber of the present invention, the standard of the difference in refractive index is that the refractive index n d for sodium D-line is 0.003 or more, preferably 0.005 or more at a temperature of 20 ° C. More preferably, it is 0.01 or more. Further, the difference in refractive index between adjacent layers varies depending on the number of layers to be formed, etc., but when forming about 5 to 10 layers, the refractive index varies between adjacent layers by about 0.001 to 0.03. It is preferable.

さらに本発明のMSI−POFは、前記複数の層からなるコア部の外側に、クラッド部(クラッド層という場合もある)を有する。クラッド層は、POFの機械的強度の向上に寄与する。前記クラッド層の屈折率は、コア部の最外層の屈折率に対して低いのが好ましく、具体的には、コア部の最外層の屈折率より少なくとも3%以上低いことが好ましい。クラッド層とコア部最外層との屈折率差が前記範囲であると、開口数をアップさせることができる。   Furthermore, the MSI-POF of the present invention has a clad portion (sometimes referred to as a clad layer) outside the core portion composed of the plurality of layers. The clad layer contributes to the improvement of the mechanical strength of POF. The refractive index of the cladding layer is preferably lower than the refractive index of the outermost layer of the core part, and specifically, it is preferably at least 3% lower than the refractive index of the outermost layer of the core part. When the refractive index difference between the cladding layer and the outermost layer of the core is within the above range, the numerical aperture can be increased.

前記クラッド層の形成には、屈折率が1.3〜1.44程度の樹脂を使用することができる。コア部の最外層の樹脂の屈折率に注意して選択する。勿論、該樹脂との密着性も選択の重要なポイントである。クラッド層用樹脂としては、例えばフッ化ビニリデンとテトラフロロエチレン共重合体、フッ化ビニリデンとヘキサフロロプロペン共重合体、フルオロアルキルメタクリレート共重合体などが挙げられるがこれに限定されるものではない。前記クラッド層の形成には、市販品を用いてもよく、例えば、市販のペレット状の樹脂を溶融して、用いてもよい。また、クラッド層の厚さとしては、5〜50μmであることが好ましい。   For the formation of the cladding layer, a resin having a refractive index of about 1.3 to 1.44 can be used. Select by paying attention to the refractive index of the resin in the outermost layer of the core. Of course, adhesion with the resin is also an important point in selection. Examples of the resin for the cladding layer include, but are not limited to, vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride and hexafluoropropene copolymer, and fluoroalkyl methacrylate copolymer. For the formation of the cladding layer, a commercially available product may be used. For example, a commercially available pellet-shaped resin may be melted and used. The thickness of the cladding layer is preferably 5 to 50 μm.

次に、本発明のマルチステップインデックス型プラスチック光ファイバ(MSI−POF)の製造法について説明する。その製造法は、大きく分類すると2種類ある。(1)屈折率の異なる重合体からなる層を順次同心円状に積層してプリフォームを作製する方法、及び(2)予め製造した屈折率の異なる複数種の重合体もしくは重合体組成物を同時に成形してプリフォームを作製する方法がある。これらのプリフォームを、延伸することによってMSI−POFを作製することができる。   Next, the manufacturing method of the multi-step index type plastic optical fiber (MSI-POF) of this invention is demonstrated. There are two types of manufacturing methods. (1) A method of forming a preform by successively laminating layers composed of polymers having different refractive indexes, and (2) simultaneously preparing a plurality of polymers or polymer compositions having different refractive indexes, which are produced in advance. There is a method of forming a preform by molding. MSI-POF can be produced by stretching these preforms.

まず、(1)の方法について説明する。
(1)の方法、即ち、各層を順次作製する方法としては、さらに2種類あり、外側から内側へと順次層を作製する方法と、その反対の方向に順次作製する方法がある。簡便さから前者のほうが好ましい。前者について説明する。屈折率n1の第一の樹脂からなる外枠をまず作製し、その内側にn1より高い屈折率n2の第二の樹脂の溶融物もしくは溶液、または第二の樹脂を形成可能な重合性組成物(低粘性のポリマーゾルでもよい)を供給し、回転しながら加熱し、溶融拡散もしくは脱溶媒、または重合して、第二の層を設ける。この操作を繰り返して作製する方法である。操作には、若干手間がかかるが、GIに近い光学性能が得られる可能性がある。後者は、ディップコート法、CVD法、溶液塗布乾燥法などを利用するものである。
なおクラッド層は、前者の方法では、例えば、円筒管のクラッド層を予め作製して、順次その内側にコア部の各層を形成してもよいし、コア部を順次外側から内側に向かって形成してから、最後にクラッド層のみを、ディップコート法、CVD法、溶液塗布乾燥法等で形成してもよい。後者の方法では、クラッド部を最後にディップコート法、CVD法、溶液塗布乾燥法等によって形成することができる。
First, the method (1) will be described.
The method (1), that is, a method for sequentially producing each layer, is further divided into two types, a method for sequentially producing layers from the outside to the inside, and a method for sequentially producing them in the opposite direction. The former is preferred because of its simplicity. The former will be described. An outer frame made of a first resin having a refractive index n 1 is first prepared, and a melt or solution of a second resin having a refractive index n 2 higher than n 1 or a second resin can be formed inside the outer frame. A second composition is provided by supplying an adhesive composition (which may be a low-viscosity polymer sol), heating while rotating, melt diffusion or desolvation, or polymerization. This is a method of producing by repeating this operation. Although the operation is somewhat troublesome, there is a possibility that optical performance close to GI may be obtained. The latter uses a dip coating method, a CVD method, a solution coating / drying method, or the like.
In the former method, for example, a cladding layer of a cylindrical tube may be prepared in advance, and each layer of the core portion may be sequentially formed inside the cladding layer, or the core portion may be sequentially formed from the outside toward the inside. Then, finally, only the clad layer may be formed by a dip coating method, a CVD method, a solution coating / drying method, or the like. In the latter method, the clad portion can be finally formed by a dip coating method, a CVD method, a solution coating drying method, or the like.

次に、(2)の方法、即ち、一度にMSI−POFを作製する方法について説明する。
(2)の方法には、主に2種類ある。一つは、複数の異なる屈折率を有する樹脂の溶融体を、例えば、多層複合紡糸ダイに供給し、溶融押し出し、プリフォームを得、そのまま連続して延伸してファイバを得る方法である。他方は、予め複数の異なる屈折率で、所望の屈折率分布になるように設計された樹脂のパイプを重ね合わせ(ただし、中心部は一番屈折率の高いポリマーロッド)、それらの重ね合わせたパイプを加熱溶融して、延伸してファイバを得る方法である。これらの中で、性能と、経済的な観点からは、連続重合をして、そのまま複数種類の屈折率の異なる樹脂を得、そのまま溶融状態で、例えば多層複合紡糸ダイに供給し、溶融押し出しし、さらに延伸して本発明のMSI−POFを得るのが好ましい。製造には、例えば、特開平10−133036号公報の図2に記載されている多層複合紡糸ダイを用いることができる。
なお、クラッド部の作製方法としては、前記した多層複合紡糸ダイに、さらに1層を追加して、内側の多層構造と同時に一体的に製造してもよいし、また、内側の多層構造のみを前記の多層複合紡糸ダイにて製造した後、クロスヘッドダイやコーティング法などによりクラッド層樹脂を被覆して、作製してもよい。
Next, the method (2), that is, a method for producing an MSI-POF at a time will be described.
There are mainly two types of method (2). One is a method in which a melt of a resin having a plurality of different refractive indexes is supplied to, for example, a multilayer composite spinning die, melt extruded to obtain a preform, and continuously stretched as it is to obtain a fiber. On the other hand, resin pipes designed to have a desired refractive index distribution with a plurality of different refractive indexes are overlapped (however, the central portion is a polymer rod having the highest refractive index) and overlapped. In this method, a pipe is heated and melted and drawn to obtain a fiber. Among these, from the viewpoints of performance and economy, continuous polymerization is performed to obtain a plurality of types of resins having different refractive indexes as they are, and they are supplied as they are in a molten state, for example, to a multilayer composite spinning die and melt extruded. Further, it is preferable to further stretch to obtain the MSI-POF of the present invention. For the production, for example, a multilayer composite spinning die described in FIG. 2 of JP-A-10-133303 can be used.
In addition, as a manufacturing method of a clad part, one layer may be added to the above-mentioned multilayer composite spinning die, and it may be manufactured integrally with the inner multilayer structure, or only the inner multilayer structure. After manufacturing with the multilayer composite spinning die, the clad layer resin may be coated by a crosshead die or a coating method.

本発明では各々の層は、その屈折率がファイバの内側の層から外側の層に向かって屈折率が二次分布的に低下しているのが好ましい。本明細書において「二次分布的」とは、厳密な意味での二次分布のみを意味するのではなく、二次分布に近似する種々の分布を含む広い意味で用いるものとし、段階的な変化に基づく分布も勿論含まれる。屈折率の大きさを縦軸とし、断面中心から半径方向の距離を横軸とした場合に、中心から遠ざかるに従って、実質的に左右対称に屈折率が低下している分布は、本明細書において「二次元的分布」に含まれるものとする。   In the present invention, it is preferable that the refractive index of each layer decreases in a second-order distribution from the inner layer to the outer layer of the fiber. In this specification, “secondary distribution” does not mean only a secondary distribution in a strict sense, but is used in a broad sense including various distributions that approximate a secondary distribution, and is stepwise. Of course, distributions based on changes are also included. The distribution in which the refractive index decreases substantially symmetrically with increasing distance from the center, where the vertical axis is the magnitude of the refractive index and the horizontal axis is the distance from the center of the cross section is It shall be included in the “two-dimensional distribution”.

図6にMSI−POFの屈折率と中心からの距離との関係を模式的に示した。縦軸が屈折率、横軸が中心からの距離である。一般的には、MSI−POFは、図6(A)に示す様に、各層の屈折率は均一である。しかし、本発明のMSI−POFはこの態様に限定されるものではなく、図6(B)及び(C)に示す様に、各層中の屈折率も均一でなく、傾斜していてもよい。例えば、前述の製造方法において、屈折率調整剤の濃度が、非結晶性ポリマー中に均一に含有されるのではなく、その濃度が傾斜する様に重合したり;プリフォーム形成後に、加熱などの操作によって屈折率調整剤を拡散させて、その濃度を傾斜させる等により、図6(B)又は(C)に示す様な、各層における屈折率の分布構造を形成することができる。   FIG. 6 schematically shows the relationship between the refractive index of MSI-POF and the distance from the center. The vertical axis is the refractive index, and the horizontal axis is the distance from the center. In general, as shown in FIG. 6A, the refractive index of each layer of MSI-POF is uniform. However, the MSI-POF of the present invention is not limited to this embodiment, and as shown in FIGS. 6B and 6C, the refractive index in each layer is not uniform and may be inclined. For example, in the manufacturing method described above, the concentration of the refractive index adjusting agent is not uniformly contained in the amorphous polymer but polymerized so that the concentration is inclined; A refractive index distribution structure in each layer as shown in FIG. 6 (B) or (C) can be formed by diffusing the refractive index adjusting agent by operation and inclining its concentration.

前記コア部と前記クラッド部とを有する本発明のプラスチック光ファイバは、そのままの形態で種々の用途に供することができる。また、保護や補強を目的として、さらに、その外側に被覆層を有する形態、繊維層を有する形態、および/または複数のファイバを束ねた形態で、種々の用途に供することができる。被覆工程は、例えばファイバ素線に被覆を設ける場合では、ファイバ素線の通る穴を有する対向したダイスにファイバ素線を通し、対向したダイス間に溶融した被覆用の樹脂を満たし、ファイバ素線をダイス間を移動させることで被覆されたファイバを得ることができる。被覆層は可撓時に内部のファイバへの応力から保護するため、ファイバ素線と融着していないことが望ましい。さらにこの時、溶融した樹脂と接することでファイバ素線に熱的ダメージを加わるので、極力ダメージを押さえるような移動速度や低温で延伸できる樹脂を選ぶことも望ましい。この時、被覆層の厚みは被覆材の物性値や素線の引き抜き速度、被覆層の冷却温度による。   The plastic optical fiber of the present invention having the core part and the clad part can be used in various forms as it is. Further, for the purpose of protection and reinforcement, it can be used for various applications in a form having a coating layer on the outside, a form having a fiber layer, and / or a form in which a plurality of fibers are bundled. In the coating process, for example, in the case where a coating is provided on a fiber strand, the fiber strand is passed through opposing dies having holes through which the fiber strand passes, and the coating resin melted between the opposing dies is filled. Can be obtained by moving between the dies. In order to protect the coating layer from stress to the internal fiber when it is flexible, it is desirable that the coating layer is not fused with the fiber. Further, at this time, since the fiber strand is thermally damaged by being in contact with the molten resin, it is desirable to select a resin that can be stretched at a moving speed or low temperature that suppresses damage as much as possible. At this time, the thickness of the coating layer depends on the physical properties of the coating material, the wire drawing speed, and the cooling temperature of the coating layer.

素線を被覆することにより、プラスチック光ファイバケーブル製造が可能となる。その際にその被覆の形態として、被覆材とプラスチック光ファイバ素線の界面が全周にわたって接して被覆されている密着型の被覆と、被覆材とプラスチック光ファイバ素線の界面に空隙を有するルース型被覆がある。ルース型被覆では、たとえばコネクターとの接続部などにおいて被覆層を剥離した場合、その端面の空隙から水分が浸入して長手方向に拡散されるおそれがあるため、通常は密着型が好ましい。しかし、ルース型の被覆の場合、被覆と素線が密着していないので、ケーブルにかかる応力や熱とはじめとするダメージの多くを被覆材層で緩和させることができ、素線にかかるダメージを軽減させることができるため、使用目的によっては好ましく用いることができる。水分の伝播については、空隙部に流動性を有するゲル状の半固体や粉粒体を充填することで、端面からの水分伝播を防止でき、かつ、これらの半固体や粉粒体に耐熱や機械的機能の向上などの水分伝播防止と異なる機能をあわせ持つようにすることでより高い性能の被覆を形成できる。ルース型の被覆を製造するには、クロスヘッドダイの押出し口ニップルの位置を調整し減圧装置を加減することで空隙層を作ることができる。空隙層の厚みは前述のニップル厚みと空隙層を加圧/減圧することで調整が可能である。   By coating the strand, a plastic optical fiber cable can be manufactured. At that time, as a form of the coating, a contact type coating in which the interface between the coating material and the plastic optical fiber is in contact with the entire circumference, and a loose having a gap at the interface between the coating material and the plastic optical fiber There is a mold coating. In the loose type coating, for example, when the coating layer is peeled off at the connection portion with the connector, for example, moisture may enter from the gaps at the end face and diffuse in the longitudinal direction. However, in the case of a loose-type coating, since the coating and the strands are not in close contact, most of the damage such as stress and heat applied to the cable can be mitigated by the coating layer, and the damage to the strands can be reduced. Since it can be reduced, it can be preferably used depending on the purpose of use. As for the propagation of moisture, by filling the voids with fluid semi-solid or powdery particles, moisture propagation from the end face can be prevented, and heat and A coating with higher performance can be formed by having functions different from moisture propagation prevention such as improvement of mechanical functions. In order to produce a loose type coating, the void layer can be formed by adjusting the position of the extrusion nipple of the crosshead die and adjusting the pressure reducing device. The thickness of the gap layer can be adjusted by pressurizing / depressurizing the nipple thickness and the gap layer.

さらに、必要に応じて被覆層(1次被覆層)の外周にさらに被覆層(2次被覆層)を設けても良い。2次被覆層に難燃剤や紫外線吸収剤、酸化防止剤、ラジカル捕獲剤、昇光剤、滑剤などを導入してもよく、耐透湿性能を満足する限りにおいては、1次被覆層にも導入は可能である。
なお、難燃剤については臭素を始めとするハロゲン含有の樹脂や添加剤や燐含有のものがあるが、毒性ガス低減などの安全性の観点で難燃剤として金属水酸化物を加える主流となりつつある。金属水酸化物はその内部に結晶水として水分を有しており、またその製法過程での付着水が完全に除去できないため、金属水酸化物による難燃性被覆は本発明の対透湿性被覆(1次被覆層)の外層被覆(2次被覆層)として設けることが望ましい。
また、複数の機能を付与させるために、様々な機能を有する被覆を積層させてもよい。例えば、本発明のような難燃化以外に、素線の吸湿を抑制するためのバリア層や水分を除去するための吸湿材料、例えば吸湿テープや吸湿ジェルを被覆層内や被覆層間に有することができ、また可撓時の応力緩和のための柔軟性素材層や発泡層等の緩衝材、剛性を挙げるための強化層など、用途に応じて選択して設けることができる。樹脂以外にも構造材として、高い弾性率を有する繊維(いわゆる抗張力繊維)および/または剛性の高い金属線等の線材を熱可塑性樹脂に含有すると、得られるケーブルの力学的強度を補強することができることから好ましい。
抗張力繊維としては、例えば、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維が挙げられる。また、金属線としてはステンレス線、亜鉛合金線、銅線などが挙げられる。いずれのものも前述したものに限定されるものではない。その他に保護のための金属管の外装、架空用の支持線や、配線時の作業性を向上させるための機構を組み込むことができる。
Furthermore, you may provide a coating layer (secondary coating layer) further in the outer periphery of a coating layer (primary coating layer) as needed. Flame retardants, UV absorbers, antioxidants, radical scavengers, photosensitizers, lubricants, etc. may be introduced into the secondary coating layer, and as long as moisture permeation resistance is satisfied, Introduction is possible.
In addition, some flame retardants contain halogen-containing resins such as bromine, additives, and phosphorous. However, metal hydroxides are becoming mainstream as flame retardants in terms of safety such as reduction of toxic gases. . Since the metal hydroxide has moisture as crystal water inside, and the attached water cannot be completely removed during the manufacturing process, the flame retardant coating by the metal hydroxide is the moisture-permeable coating of the present invention. It is desirable to provide as an outer layer coating (secondary coating layer) of (primary coating layer).
Moreover, in order to provide a plurality of functions, coatings having various functions may be laminated. For example, in addition to flame retardancy as in the present invention, a barrier layer for suppressing moisture absorption of the wire and a moisture absorbing material for removing moisture, such as a moisture absorbing tape or moisture absorbing gel, are provided in the coating layer or between the coating layers. In addition, a flexible material layer for relaxing stress at the time of flexibility, a cushioning material such as a foam layer, a reinforcing layer for increasing rigidity, and the like can be selected and provided depending on the application. In addition to the resin, if the thermoplastic resin contains a fiber having a high elastic modulus (so-called tensile fiber) and / or a highly rigid metal wire, the mechanical strength of the resulting cable can be reinforced. It is preferable because it is possible.
Examples of the tensile strength fiber include aramid fiber, polyester fiber, and polyamide fiber. Examples of the metal wire include stainless steel wire, zinc alloy wire, copper wire and the like. None of these are limited to those described above. In addition, a metal tube exterior for protection, an aerial support line, and a mechanism for improving workability during wiring can be incorporated.

また、ケーブルの形状は使用形態によって、素線を同心円上にまとめた集合ケーブルや、一列に並べたテープ心線と言われる態様、さらにそれらを押え巻やラップシースなどでまとめた集合ケーブルなど用途に応じて選ぶことができる。   In addition, depending on the type of use, the cable shape is a collective cable in which the strands are concentrically arranged, an aspect called a tape core wire arranged in a row, and a collective cable in which they are gathered together with a presser roll or wrap sheath You can choose according to.

本発明の光学部材としての光ファイバ、および光ファイバケーブルを用いて光信号を伝送するシステムには、種々の発光素子、受光素子、他の光ファイバ、光バス、光スターカプラ、光信号処理装置、接続用光コネクター等で構成される。それらに関する技術としてはいかなる公知の技術も適用でき、例えば、プラスティックオプティカルファイバの基礎と実際(エヌ・ティー・エス社発行)等の他、特開平10−123350号、特開2002−90571号、特開2001−290055号等の公報に記載の光バス、特開2001−74971号、特開2000−329962号、特開2001−74966号、特開2001−74968号、特開2001−318263号、特開2001−311840号等の公報に記載の光分岐結合装置、特開2000−241655号等の公報に記載の光スターカプラ、特開2002−62457号、特開2002−101044号、特開2001−305395号等の公報に記載の光信号伝達装置や光データバスシステム、特開2002−23011号等の公報に記載の光信号処理装置、特開2001−86537号等の公報に記載の光信号クロスコネクトシステム、特開2002−26815号等の公報に記載の光伝送システム、特開2001−339554号、特開2001−339555号等の公報に記載のマルチファンクションシステムなどを参考にすることができる。   An optical fiber as an optical member of the present invention and a system for transmitting an optical signal using an optical fiber cable include various light emitting elements, light receiving elements, other optical fibers, an optical bus, an optical star coupler, and an optical signal processing device. It consists of an optical connector for connection. Any known technique can be applied as a technique related to them. For example, in addition to the basic and actual plastic optical fiber (issued by NTS), JP-A-10-123350, JP-A-2002-90571, JP-A-2001-290055, etc., optical buses, JP-A-2001-74971, JP-A-2000-329962, JP-A-2001-74966, JP-A-2001-74968, JP-A-2001-318263, The optical branching and coupling device described in Japanese Laid-Open Patent Application No. 2001-31840, the optical star coupler described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-241655, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-62457, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-101104, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-2001. No. 305395 and the like, an optical signal transmission device and an optical data bus system, The optical signal processing apparatus described in the gazette of JP-A-2-23011, the optical signal cross-connect system described in the gazette of JP-A-2001-86537, the optical transmission system described in the publication of JP-A-2002-26815, etc. Reference can be made to multifunction systems described in Japanese Laid-Open Patent Publication Nos. 2001-339554 and 2001-339555.

以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、割合、操作等は、本発明の精神から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に制限されるものではない。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. The materials, reagents, ratios, operations, and the like shown in the following examples can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the specific examples shown below.

[実施例1]
図7と同一の構造の多層複合紡糸ダイを用いて、7層構造のマルチステップインデックス型プラスチック光ファイバを製造した。図7中、1〜7は樹脂受け入れ口であり、8はガイドパイプである。精製原料モノマーとして、重水素置換したメチルメタクリレート(MMA−d8)、重水素に置換したフェニルメタクリレート(PheMA−d10)を用い、ジt−ブチルパーオキシド(PBD)、n−ラウリルメルカプタン(n−LM)を用いて重合体を得た。両モノマーの重水素置換率は99.6%と99.4%であった。
[Example 1]
A multi-step index type plastic optical fiber having a seven-layer structure was manufactured using a multilayer composite spinning die having the same structure as that shown in FIG. In FIG. 7, 1 to 7 are resin receiving ports, and 8 is a guide pipe. Deuterium-substituted methyl methacrylate (MMA-d8) and deuterium-substituted phenyl methacrylate (PheMA-d10) were used as purification raw material monomers. Di-t-butyl peroxide (PBD), n-lauryl mercaptan (n-LM) ) Was used to obtain a polymer. The deuterium substitution rates of both monomers were 99.6% and 99.4%.

重合装置は7系列からなる1段の完全混合重合反応器と引き続き脱揮押出機とギヤポンプからなる。それぞれの重合体供給系列から上記2種のモノマーの共重合比率を調節した重合体を得て、多層複合紡糸ダイの供給口に供給した。各重合体の組成と屈折率は表1に示す通りである。重合体のメルトフローインデックスは230℃で1〜6g/10分の範囲であった。工程中の重合体の温度を200〜220℃に保ち、多層複合紡糸ダイの出口から排出されたストランドを引き伸ばし、延伸処理を行い、直径0.50mmのプラスチック光ファイバのコア部を得た。さらにそのコア部の外側に、クロスヘッドダイを介してクラッド樹脂を被覆した。該クラッド樹脂として、屈折率が1.423のPVDF樹脂を用いた。
なお、各層の屈折率は、透過型干渉顕微鏡(溝尻光学製)で測定した。
The polymerization apparatus consists of a 7-stage complete mixing polymerization reactor, followed by a devolatilizing extruder and a gear pump. From each of the polymer supply series, a polymer in which the copolymerization ratio of the two kinds of monomers was adjusted was obtained and supplied to the supply port of the multilayer composite spinning die. The composition and refractive index of each polymer are as shown in Table 1. The melt flow index of the polymer was in the range of 1-6 g / 10 min at 230 ° C. While maintaining the temperature of the polymer in the process at 200 to 220 ° C., the strand discharged from the outlet of the multi-layer composite spinning die was stretched and stretched to obtain a core portion of a plastic optical fiber having a diameter of 0.50 mm. Further, a cladding resin was coated on the outside of the core portion through a crosshead die. As the cladding resin, PVDF resin having a refractive index of 1.423 was used.
The refractive index of each layer was measured with a transmission interference microscope (manufactured by Mizoji Optical).

上記クラッド樹脂の被覆層の厚みは20μmで、最終的な光ファイバの直径は0.54mmであった。得られたMSI−POFは、下記表1に示した様に、コア部の各層が、C−H結合を実質的に有しない非結晶性のMMA−d8/PheMA−d10共重合体からなり、各層はその共重合組成の違いにより、屈折率が異なり、隣接する層間の屈折率差ΔNはいずれも0.002で同一であった。即ち、得られたMSI−POFは、図1に示す屈折率分布を有していた。
次に、作製した光ファイバに黒色ポリエチレンで被覆(厚み0.8mm)を行い、ケーブルを得、伝送損失を測定したところ、650nmで90dB/km、850nmで170dB/kmであった。
次に、該被覆ファイバについての曲げ損失試験を行った。特開平7−244220号公報に記載の実験方法によって曲げ試験を実施した。実験条件は、マンドレルの直径60mmで、該ファイバを該マンドレルに90度に1回巻きつけてロス分を測定した。該ロスの増大の最大値は0.1dBであった。また、伝送帯域は2.1GHz・100mが認められた。
The clad resin coating layer had a thickness of 20 μm, and the final optical fiber had a diameter of 0.54 mm. As shown in Table 1 below, the obtained MSI-POF is composed of an amorphous MMA-d8 / PheMA-d10 copolymer in which each layer of the core portion has substantially no CH bond. Each layer had a different refractive index due to the difference in copolymer composition, and the refractive index difference ΔN between adjacent layers was 0.002 and the same. That is, the obtained MSI-POF had a refractive index distribution shown in FIG.
Next, the produced optical fiber was coated with black polyethylene (thickness 0.8 mm) to obtain a cable, and the transmission loss was measured. As a result, it was 90 dB / km at 650 nm and 170 dB / km at 850 nm.
Next, a bending loss test was performed on the coated fiber. A bending test was carried out by the experimental method described in JP-A-7-244220. The experimental conditions were a mandrel diameter of 60 mm, and the fiber was wound around the mandrel once every 90 degrees to measure the loss. The maximum increase in loss was 0.1 dB. The transmission band was 2.1 GHz · 100 m.

Figure 2005321686
Figure 2005321686

[実施例2]
コア部の各層の共重合体の共重合組成比を、表2に示す共重合組成比に代えた以外は、実施例1と同様にして、MSI−POFを作製した。
得られたPOFのクラッド層の厚みは20μmで、最終的な光ファイバの直径は0.54mmであった。得られたMSI−POFは、下記表2に示した様に、コア部の各層が、C−H結合を実質的に有しない非結晶性のMMA−d8/PheMA−d10共重合体からなり、各層はその共重合組成の違いにより、屈折率が異なり、隣接する層間の屈折率差は同一ではなかった。但し、構成する層の厚みΔRは、いずれも同一であった。即ち、得られたMSI−POFは、図2に示す屈折率分布を有していた。
この光ファイバに黒色ポリエチレンで被覆(厚み0.8mm)を行い、ケーブルを得、伝送損失を測定したところ、650nmで92dB/km、850nmで3800dB/kmであった。次に、実施例1と同一の方法で、被覆ファイバについての曲げ損失試験を行った結果、該ロスの増大の最大値は0.1dBであった。また、伝送帯域は0.5GHz・100mであった。
[Example 2]
MSI-POF was produced in the same manner as in Example 1 except that the copolymer composition ratio of the copolymer in each layer of the core portion was changed to the copolymer composition ratio shown in Table 2.
The thickness of the resulting POF cladding layer was 20 μm, and the final optical fiber diameter was 0.54 mm. As shown in Table 2 below, the obtained MSI-POF is composed of an amorphous MMA-d8 / PheMA-d10 copolymer in which each layer of the core part has substantially no CH bond, Each layer had a different refractive index due to the difference in copolymer composition, and the refractive index difference between adjacent layers was not the same. However, the thicknesses ΔR of the constituent layers were the same. That is, the obtained MSI-POF had a refractive index distribution shown in FIG.
This optical fiber was covered with black polyethylene (thickness 0.8 mm) to obtain a cable, and the transmission loss was measured. As a result, it was 92 dB / km at 650 nm and 3800 dB / km at 850 nm. Next, as a result of conducting a bending loss test on the coated fiber by the same method as in Example 1, the maximum increase in loss was 0.1 dB. The transmission band was 0.5 GHz · 100 m.

Figure 2005321686
Figure 2005321686

[実施例3]
コア部の各層の原料として、全重水素化ポリメタクリル酸メチル(重水素化置換率99.6%)PMMA−d8と、表3に示す含有量で下記に示す屈折率調整剤とを含有する組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして、多層複合紡糸ダイを用いて7層構造のMSI−POFを作製した。
[Example 3]
As a raw material of each layer of the core part, all-deuterated polymethyl methacrylate (deuterated substitution rate 99.6%) PMMA-d8 and the refractive index adjuster shown below with the contents shown in Table 3 are contained. A MSI-POF having a 7-layer structure was produced using a multilayer composite spinning die in the same manner as in Example 1 except that the composition was used.

得られたPOFのクラッド層の厚みは20μmで、最終的な光ファイバの直径は0.54mmであった。得られたMSI−POFは、下記表3に示した様に、コア部の各層が、C−H結合を実質的に有しない非結晶性のPMMA−d8を含有する組成物からなり、各層は組成物中に含有される屈折率調整剤の含有量の違いにより、屈折率が異なり、隣接する層間の屈折率差ΔNはいずれも0.002で同一であった。即ち、得られたMSI−POFは、図1に示す屈折率分布を有していた。
この光ファイバに黒色ポリエチレンで被覆(厚み0.8mm)を行い、ケーブルを得、伝送損失を測定したところ、650nmで78dB/km、850nmで90dB/kmであった。次に、実施例1とおなじように該被覆ファイバについての曲げ損失試験を行った結果、該ロスの増大の最大値は0.1dBであった。また、伝送帯域は2.2GHz・100mが認められた。
The thickness of the resulting POF cladding layer was 20 μm, and the final optical fiber diameter was 0.54 mm. As shown in Table 3 below, the obtained MSI-POF is composed of a composition in which each layer of the core part contains amorphous PMMA-d8 which has substantially no CH bond, The refractive index was different depending on the difference in the content of the refractive index adjusting agent contained in the composition, and the refractive index difference ΔN between adjacent layers was 0.002 and the same. That is, the obtained MSI-POF had a refractive index distribution shown in FIG.
This optical fiber was covered with black polyethylene (thickness 0.8 mm) to obtain a cable, and the transmission loss was measured. As a result, it was 78 dB / km at 650 nm and 90 dB / km at 850 nm. Next, as a result of performing a bending loss test on the coated fiber in the same manner as in Example 1, the maximum increase in loss was 0.1 dB. The transmission band was found to be 2.2 GHz · 100 m.

Figure 2005321686
Figure 2005321686

Figure 2005321686
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さらに、コアポリマーとして、ポリ(パーフルオロブテニルビニルエーテル)(屈折率1.34)を、ドーパントとして1,3−ジブロモテトラフルオロベンゼン(屈折率1.52)を、クラッドポリマーとして、テフロン AF1600(登録商標、屈折率1.3)を用いて実施例2と同様な試験をした結果、同様に良好な伝送性能結果が得られた。
また、クラッド層用の樹脂として、ポリt−ブチルメタクリレート(屈折率1.46)を用いた以外は、実施例1と同様にして被覆ファイバを作製した。このファイバのコア部の最外層はPMMAからなり、屈折率は1.492であるので、コア部最外層とクラッド層との屈折率差は3%未満であった。実施例1と同様に、曲げ損失試験を行ったところ、ロス増大の最大値は1.0dBであり、実施例1よりも機械的特性が劣っていることがわかった。
Furthermore, poly (perfluorobutenyl vinyl ether) (refractive index 1.34) as a core polymer, 1,3-dibromotetrafluorobenzene (refractive index 1.52) as a dopant, and Teflon AF1600 (registered) as a cladding polymer. As a result of performing the same test as in Example 2 using the trademark, the refractive index of 1.3), similarly good transmission performance results were obtained.
A coated fiber was prepared in the same manner as in Example 1 except that poly t-butyl methacrylate (refractive index: 1.46) was used as the resin for the cladding layer. Since the outermost layer of the core portion of this fiber is made of PMMA and has a refractive index of 1.492, the difference in refractive index between the outermost layer of the core portion and the cladding layer was less than 3%. When the bending loss test was performed in the same manner as in Example 1, the maximum value of the increase in loss was 1.0 dB, and it was found that the mechanical characteristics were inferior to those in Example 1.

本発明のマルチステップインデックス型プラスチック光ファイバの一例のコア部の、基本的な屈折率分布特性と、その光ファイバの断面形状を示す概略図である。It is the schematic which shows the basic refractive index distribution characteristic of the core part of an example of the multistep index type plastic optical fiber of this invention, and the cross-sectional shape of the optical fiber. マルチステップインデックス型プラスチック光ファイバの一例のコア部の、基本的な屈折率分布特性と、その光ファイバの断面形状を示す概略図である。It is the schematic which shows the basic refractive index distribution characteristic of the core part of an example of a multistep index type plastic optical fiber, and the cross-sectional shape of the optical fiber. 本発明のマルチステップインデックス型プラスチック光ファイバの帯域を、コア屈折率のステップ数が3の場合について計算機シミュレーションで求めた結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having calculated | required the zone | band of the multistep index type plastic optical fiber of this invention by the computer simulation about the case where the number of steps of a core refractive index is 3. FIG. 本発明によるマルチステップインデックス型プラスチック光ファイバの帯域を、コア屈折率のステップ数が5の場合について計算機シミュレーションで求めた結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having calculated | required the zone | band of the multistep index type plastic optical fiber by this invention by computer simulation about the case where the number of steps of a core refractive index is five. 本発明によるマルチステップインデックス型プラスチック光ファイバの帯域を、コア屈折率のステップ数が10の場合について計算機シミュレーションで求めた結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having calculated | required the zone | band of the multistep index type plastic optical fiber by this invention by the computer simulation about the case where the number of steps of a core refractive index is ten. 本発明のマルチステップインデックス型プラスチック光ファイバのいくつかの態様について、コア部の屈折率と中心からの距離との関係を部分的に概略的に示した図である。It is the figure which showed partially the relationship between the refractive index of a core part, and the distance from a center partially about several aspects of the multistep index type plastic optical fiber of this invention. 実施例において、コア部の作製に用いた多層複合紡糸ダイの断面模式図である。In an Example, it is a cross-sectional schematic diagram of the multilayer composite spinning die used for preparation of a core part.

符号の説明Explanation of symbols

1〜7 樹脂受け入れ口
8 ガイドパイプ
1-7 Resin receiving port 8 Guide pipe

Claims (4)

同心円状に配置された3以上の層からなるコア部と、その外周にクラッド部とを有するマルチステップインデックス型プラスチック光ファイバであって、前記3以上の層がそれぞれ、実質的にC−H結合をもたない非結晶性のポリマー組成物からなり、且つ前記コア部の屈折率が中心から外周に向けて小さくなるように前記3以上の層が配置されたマルチステップインデックス型プラスチック光ファイバ。 A multi-step index type plastic optical fiber having a core part composed of three or more layers arranged concentrically and a cladding part on the outer periphery thereof, each of the three or more layers being substantially C—H coupled. A multi-step index type plastic optical fiber comprising a non-crystalline polymer composition having no core and having the three or more layers disposed so that the refractive index of the core portion decreases from the center toward the outer periphery. 前記コア部中の隣接する層間の屈折率差が、いずれも実質的に同一で、且つ前記コア部の屈折率が、G乗分布に近似している請求項1に記載のマルチステップインデックス型プラスチック光ファイバ。 The multi-step index plastic according to claim 1, wherein the refractive index difference between adjacent layers in the core part is substantially the same, and the refractive index of the core part approximates a G-th power distribution. Optical fiber. 同心円状に配置された2以上の層からなるコア部と、その外周にクラッド部とを有するマルチステップインデックス型プラスチック光ファイバであって、前記2以上の層がそれぞれ、実質的にC−H結合をもたない非結晶性のポリマー組成物からなり、前記コア部の屈折率が中心から外周に向けて小さくなるように各層が配置され、且つ前記クラッド部の屈折率が、前記コア部の最外層の屈折率に対して3%以上低いマルチステップインデックス型プラスチック光ファイバ。 A multi-step index type plastic optical fiber having a core part composed of two or more layers arranged concentrically and a cladding part on the outer periphery thereof, wherein each of the two or more layers is substantially C—H bond. Each layer is arranged such that the refractive index of the core portion decreases from the center toward the outer periphery, and the refractive index of the cladding portion is the highest in the core portion. Multi-step index type plastic optical fiber that is 3% or more lower than the refractive index of the outer layer 前記実質的にC−H結合をもたない非結晶性のポリマーが、重水素化ポリマー又はフッ素化ポリマーである請求項1〜3のいずれか1項に記載のマルチステップインデックス型プラスチック光ファイバ。 The multi-step index type plastic optical fiber according to any one of claims 1 to 3, wherein the amorphous polymer having substantially no CH bond is a deuterated polymer or a fluorinated polymer.
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