JP2009524075A

JP2009524075A - プラスチック光ファイバ及びその製造方法、並びに光伝送システム

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Publication number: JP2009524075A
Application number: JP2008529806A
Authority: JP
Inventors: 真隆佐藤
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2009-06-25
Also published as: WO2007083832A1; KR20080094896A; US20090003834A1; US7646959B2; KR101234919B1

Abstract

【課題】伝送特性に優れた光ファイバ及び伝送システムを提供する。
【解決手段】ＰＯＦ１２は、半径Ｒ１を有するコア６５と外殻６６と最外殻６７を備える。コア６５は、同心円状の層構造を有する。第１層はコア６５の外周側であり、第ｎ層はコア６５の中心部である。第１層６１から第ｎ層６４になるにつれて、その屈折率は高くなる。コア６５の断面円形の中心部の屈折率をＮ１とし、コア６５の外周部の屈折率をＮ２とし、屈折率分布係数をｇとしたときに、半径Ｒ１を有するコア６５の中心から放射状にｒだけ離れた位置における屈折率Ｎ（ｒ）は下記の式（１）（２）を満たす：

式（１）Ｎ（ｒ）＝Ｎ１[１−２Δ（ｒ／Ｒ１）^ｇ]^１／２
式(２) Δ＝（Ｎ１^２−Ｎ２^２）／（２Ｎ１^２）
【選択図】図４

Description

本発明は、プラスチック光ファイバ及びその製造方法、並びに光伝送システムに関する。

近年のパソコンやインターネットの普及に伴い、情報伝送需要が急激に増大しており、情報伝送量の高い伝送システムが求められている。２００２年６月には、ＩＥＥＥ（商標登録）８０２．３ａｅとして１０ギガビット・イーサネット（登録商標）の標準化が完了している。そこで、情報伝送量の高い伝送システムを構成する情報伝送機器や情報伝送媒体の製品化が待ち望まれており、情報伝送機器ベンダーや情報伝送媒体メーカにおいて、情報伝送機器や情報伝送媒体の情報伝送量の向上化が検討されている。

このため、情報伝送媒体としては、従来のメタルケーブルから光ファイバケーブルへシフトしつつある。光信号を処理するこの光ファイバケーブルは、電気信号を流して通信するメタルケーブルと比べて信号の減衰が少なく、超長距離でのデータ通信が可能である。また、電気信号の漏れと比べて光信号の漏れは遮断しやすいため、光ファイバケーブルは相互に干渉することなく大量に束ねることができる。

この光ファイバケーブルには、石英系光ファイバケーブルやプラスチック光ファイバケーブルなどがある。特にプラスチック光ファイバケーブルは、石英系光ファイバケーブルと比較して、製造及び加工が容易であること、並びに低価格であるなどの利点がある。

このプラスチック光ファイバケーブルには、導光路となるプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）を備えている。ＰＯＦは、光を伝播するコアと、コアの周囲に配され、光を閉じ込める外殻とを含む。このコアに入射した光は、コアと外殻との間にある屈折率の異なる界面で全反射を繰り返すことでＰＯＦ内を伝播することができる。最近では、このＰＯＦの中でも、コアの外周から中心に向かって屈折率が徐々に増加する屈折率分布を備えるＧＩ（ＧｒａｔｅｄＩｎｄｅｘ）型ＰＯＦが注目されている。このＧＩ型ＰＯＦは、その特有の屈折率分布（プロファイル）により、中心を通る光と周辺を経由する光とがほぼ同時に伝播される。そのため、入力信号に歪が発生しないので、高い伝送容量を発現させて大幅な高速通信を実現することができる。

このＰＯＦの製造方法としては、例えば、ＰＯＦの前駆体（プリフォーム）を作製した後、このプリフォームを加熱延伸させて所望の径を有するＰＯＦとする方法がある。特許文献１（本発明者による出願）では、プリフォーム製造工程において、重合性組成物をパイプの中に注入して、パイプを回転させながら重合性組成物を重合させることにより、パイプの内部に重合体からなる重合体層を形成する。この工程を複数回繰り返すことにより、同心円状に積層する重合体層を備えるプリフォームを形成する。各層が互いに異なる屈折率の層からなる重合性組成物が使用されることで、所望の屈折率分布を備えたＧＩ型ＰＯＦが製造可能となる。

一方、伝送機器の情報伝送量の向上化の手段として、波長分割多重方式（ＷＤＭ）や高密度波長分割多重方式（ＤＷＤＭ）なども提案されている。これらＷＤＭやＤＷＤＭは、波長の異なる光ビームは互いに干渉しない光の特性を利用している。光ファイバでは波長の異なる複数の光信号が同時に送られるので、光ファイバ内の情報伝送量を飛躍的に増大させることができる。

特開平１０−９６８２５号公報

しかしながら、ＷＤＭやＤＷＤＭを備える伝送システムの普及は特定の分野に留まっており、この理由として、ＷＤＭやＤＷＤＭを備える伝送機器が高価であることが挙げられる。よって、安価に、且つ優れた伝送特性を有する伝送システムを提供するためには、優れた伝送特性を有するＰＯＦが必要となる。しかし、１０Ｇｂｐｓといった広い帯域特性を有するＰＯＦの製造方法や、ＰＯＦの屈折率分布については、いまだ開示されていない。

本発明の目的は、伝送特性に優れたＰＯＦ、及びこのＰＯＦの製造方法を提供することである。更に、本発明の別の目的は、このＰＯＦを用いた伝送システムについて提供することである。

上記目的、その他の目的を達成するために、本発明のプラスチック光ファイバは、光を伝播するコアと、前記コアの外周に配され、前記光を前記コア内に閉じ込める外殻とを備える。コアは、下記一般式（１）で表される第１化合物と、下記一般式（２）で表される第２化合物との共重合体を含む。前記コアの中心部の屈折率をＮ１とし、前記コアの外周部の屈折率をＮ２とし、前記コアの半径をＲ１とし、中心から半径ｒだけ離れた前記コアの屈折率をＮ（ｒ）とし、屈折率分布係数をｇとするときに、前記コアが、下記式（１）及び（２）で表される屈折率分布を備える。
式（１）Ｎ（ｒ）＝Ｎ１（１−２Δ（ｒ／Ｒ１）^ｇ）^１／２
式（２） Δ＝（Ｎ１^２−Ｎ２^２）／（２Ｎ１^２）

一般式（１）

一般式（１）中、Ｒ^１、Ｒ^２はそれぞれ独立にＨまたはＤのいずれかを表し、Ｒ^３はＨ、Ｄ、ＣＨ_３、ＣＤ_３またはハロゲン原子のいずれかを表し、Ｒ^４は少なくとも一部がフッ素原子で置換された炭素原子数２〜８のアルキル基を表す。Ｒ^１、Ｒ^２は、Ｄであることが好ましい。Ｒ^３は、Ｈ、Ｄ、ＣＨ_３、ＣＤ_３、フッ素原子または塩素原子が好ましく、ＣＤ_３またはフッ素原子、塩素原子がより好ましく、ＣＤ_３がさらに好ましい。Ｒ^４は炭素原子数２〜６のフッ素置換されたアルキル基が好ましく、炭素原子数２〜４のフッ素置換されたアルキル基がさらに好ましい。フッ素置換されたアルキル基については分岐や環構造をとっても良いが、直鎖のものが好ましい。さらにフッ素置換されたアルキル基中に存在するＣ−Ｈ結合は、その一部または全部がＣ−Ｄ結合に置換されていることが好ましい。特に、一般式（１）は、重水素化フルオロアルキルメタクリレートを有していることが好ましく、その重水素化置換率は９５％以上１００％未満であるのが好ましい。

一般式（２）

一般式（２）中、Ｒ^１、Ｒ^２はそれぞれ独立にＨまたはＤのいずれかを表し、Ｒ^３はＨ、Ｄ、ＣＨ_３、ＣＤ_３またはハロゲン原子のいずれかを表し、Ｘ^１〜Ｘ^５はＨ、Ｄ、ハロゲン原子またはＣＦ_３のいずれかを表し、Ｘ^１〜Ｘ^５の少なくとも一つはハロゲン原子またはＣＦ_３を表す。Ｒ^１、Ｒ^２は、Ｄが好ましい。Ｒ^３は、Ｈ、Ｄ、ＣＨ_３、ＣＤ_３、フッ素原子または塩素原子が好ましく、ＣＤ_３、がより好ましい。Ｘ^１〜Ｘ^５はそれぞれ独立にフッ素原子、塩素原子またはＣＦ_３が好ましく、フッ素原子または塩素原子がより好ましい。一般式（２）中の、フェニル基のハロゲン原子（特に好ましくはフッ素原子）置換数は２以上がさらに好ましく、３以上が最も好ましい。特に、一般式（２）は、重水素化ハロゲン化フェニルメタクリレートを有していることが好ましく、その重水素化置換率は９５％以上１００％未満であるのが好ましい。

また、前記屈折率分布係数が、下記式（３）を満足することが好ましい。
式（３）２≦ｇ≦２．３

前記コアの外径が６０μｍ以上２５０μｍ以下であることが好ましい。また、曲率半径１０ｍｍで３６０°曲げた際の損失の増加量が、１．０ｄＢ未満であることが好ましい。更に、伝送損失が、２０ｄＢ／ｋｍ以上２００ｄＢ／ｋｍ以下であることが好ましい。

本発明の光伝送システムは、前記プラスチック光ファイバと、光送信機と光受信機から構成されている。前記光送信機はプラスチック光ファイバの一端に接続されており、１０Ｇｂｐｓの変調信号を発生する変調器と、変調信号に基づいて光信号を出力する波長が８５０ｎｍの光源とを備える。前期光受信機は、光信号を検知してその光信号に基づいて変調信号を出力する光検知器、変調信号を復調する復調器とを備える。プラスチック光ファイバの長さは０．０３ｍ以上５０ｍ以下であることが好ましい。

また、本発明のプラスチック光ファイバの製造方法は下記の工程から構成される。まず、重合性組成物をパイプの中空部分に注入し、この重合性組成物は一般式（３）で表される第３化合物と、下記一般式（４）で表される第４化合物とから構成される。次に、パイプを断面円形の中心を回転軸として回転させながら前記重合性組成物を重合させて前記パイプの内周に重合体層を形成する。第４重合性組成物から第３重合性組成物への屈折率を徐々に高くしながら、前記注入及び重合のペアを繰り返し、前記パイプ内部に複数の前記重合体層が同心円状に積層されたコア前駆体を形成する。さらに、嵌合孔を有する外郭前駆体が形成される。外郭前駆体は、コア前駆体よりも屈折率の低い重合体から形成される。そして、ファイバー前駆体は外殻前駆体の嵌合孔にコア前駆体を嵌め合わせて形成される。最後に、ファイバー前駆体を加熱延伸処理することで、光を伝播するコアと、コアの外周に配され、前記光をコア内に閉じ込める外殻とを備えるプラスチック光ファイバが形成される。前記コアの中心部の屈折率をＮ１とし、コアの外周部の屈折率をＮ２とし、コアの半径をＲ１とし、中心から半径ｒだけ離れたコアの屈折率をＮ（ｒ）とし、屈折率分布係数をｇとするときに、前記コアが、下記式（４）及び式（５）を満足する屈折率分布を備える。
式（４）Ｎ（ｒ）＝Ｎ１［１−２Δ（ｒ／Ｒ１）^ｇ］^１／２
式（５） Δ＝（Ｎ１^２−Ｎ２^２）／（２Ｎ１^２）

一般式（３）

一般式（３）中、Ｒ^１、Ｒ^２はそれぞれ独立にＨまたはＤのいずれかを表し、Ｒ^３はＨ、Ｄ、ＣＨ_３、ＣＤ_３またはハロゲン原子のいずれかを表し、Ｒ^４は少なくとも一部がフッ素原子で置換された炭素原子数２〜８のアルキル基を表す。Ｒ^１、Ｒ^２は、Ｄであることが好ましい。Ｒ^３は、Ｈ、Ｄ、ＣＨ_３、ＣＤ_３、フッ素原子または塩素原子が好ましく、ＣＤ_３またはフッ素原子、塩素原子がより好ましく、ＣＤ_３がさらに好ましい。Ｒ^４は炭素原子数２〜６のフッ素置換されたアルキル基が好ましく、炭素原子数２〜４のフッ素置換されたアルキル基がさらに好ましい。フッ素置換されたアルキル基については分岐や環構造をとっても良いが、直鎖のものが好ましい。さらにフッ素置換されたアルキル基中に存在するＣ−Ｈ結合は、その一部または全部がＣ−Ｄ結合に置換されていることが好ましい。特に、一般式（３）は、重水素化フルオロアルキルメタクリレートを有していることが好ましく、その重水素化置換率は９５％以上１００％未満であるのが好ましい。

一般式（４）

一般式（４）中、Ｒ^１、Ｒ^２はそれぞれ独立にＨまたはＤのいずれかを表し、Ｒ^３はＨ、Ｄ、ＣＨ_３、ＣＤ_３またはハロゲン原子のいずれかを表し、Ｘ^１〜Ｘ^５はＨ、Ｄ、ハロゲン原子またはＣＦ_３のいずれかを表し、Ｘ^１〜Ｘ^５の少なくとも一つはハロゲン原子またはＣＦ_３を表す。Ｒ^１、Ｒ^２は、Ｄが好ましい。Ｒ^３は、Ｈ、Ｄ、ＣＨ_３、ＣＤ_３、フッ素原子または塩素原子が好ましく、ＣＤ_３、がより好ましい。Ｘ^１〜Ｘ^５はそれぞれ独立にフッ素原子、塩素原子またはＣＦ_３が好ましく、フッ素原子または塩素原子がより好ましい。一般式（４）中の、フェニル基のハロゲン原子（特に好ましくはフッ素原子）置換数は２以上がさらに好ましく、３以上が最も好ましい。特に、一般式（４）は、重水素化ハロゲン化フェニルメタクリレートを有していることが好ましく、その重水素化置換率は９５％以上１００％未満であるのが好ましい。

また、前記屈折率分布係数が、下記式（６）を満足することが好ましい。
式（６）２≦ｇ≦２．３

本発明のプラスチック光ファイバによれば、前記コアが、一般式（１）で表される第１化合物と、一般式（２）で表される第２化合物との共重合体を含み、前記コアの中心部の屈折率をＮ１とし、前記コアの外周部の屈折率をＮ２とし、前記コアの半径をＲ１とし、屈折率分布係数をgとするときに、前記コアが、式（１）及び式（２）で表される屈折率分布を備えるため、低伝送損失と広帯域特性とを共に発揮することが可能になる。

第１化合物及び第２化合物の共重合体は、屈折率の波長依存性が小さいため、コアの材料分散は小さくなると同時に、光透過性が高く、吸湿時における低伝送損失の維持が可能である。更に、これらの第１化合物及び第２化合物の共重合体からなるコアは、プラスチック光ファイバの製造において従来から用いられている加熱延伸処理が適用可能であるため、容易且つ安価にプラスチック光ファイバを製造することができる。

一般式（１）で表される第１化合物からなるポリマーの屈折率と前記一般式（２）で表される第２化合物からなるホモポリマーの屈折率とは異なるため、上記一般式（１）で表される第１化合物と一般式（２）で表される第２化合物の組成比を変える事により種々の屈折率のコポリマーを得ることができる。すなわち、重合工程において、屈折率の異なる複数の層状のコポリマーを逐次形成することにより、式（１）〜（２）を満足する屈折率分布をコア前駆体に形成することができる。

上記コアに、式（１）ないし（３）で表される屈折率分布を適用することにより、モード分散や材料分散を有するプラスチック光ファイバが作られる。このようなＧＩ型プラスチック光ファイバの優れた帯域特性により、１つの光源波長（８５０ｎｍ）を用いて１０Ｇｂｐｓのデータ転送が可能となる。なお、帯域特性に関して、式（３）におけるｇの値が、２．０５以上２．２５以下であることがより好ましく、２．１以上２．２以下であることが最も好ましい。

前記コアの外径が小さすぎると、伝送機器とプラスチック光ファイバとの接続時における軸ずれが生じやすくなる。この軸ずれによりによる伝送特性が低下する。一方、前記コアの外径が大きすぎると、プラスチック光ファイバに接続する伝送機器の受光部における光結合効率が低下する。すなわち、これら伝送特性を低下させる要因を低減させるべく、前記コアの外径が６０μｍ以上２５０μｍ以下であることが好ましく、外径が１００μｍ以上２２０μｍ以下であることがより好ましく、外径が１２０μｍ以上２２０μｍ以下であることが最も好ましい。

また、本発明のプラスチック光ファイバは、曲率半径１０ｍｍで３６０°曲げた際の伝送損失の増加量が、１．０ｄＢ未満であるため、配線時などにおけるプラスチック光ファイバの屈曲による伝送特性の劣化が抑制される。

プラスチック光ファイバは、前記コアの伝送損失が２００ｄＢ／ｋｍを超えると、入射光の伝送可能な距離が短くなる。一方、前記コアの伝送損失が２０ｄＢ／ｋｍを下回ると、入射光の入射条件（例えば、光源のモード雑音など）がコア内部にそのまま伝播され、この光源のモード雑音などがコア内部に伝播することにより、プラスチック光ファイバの伝送特性が低減される。上記問題を考慮すると、本発明のプラスチック光ファイバは、伝送損失は、好ましくは２０ｄＢ／ｋｍ以上２００ｄＢ／ｋｍ以下であり、２０ｄＢ／ｋｍ以上１５０ｄＢ／ｋｍ以下であることがより好ましく、２０ｄＢ／ｋｍ以上１００ｄＢ／ｋｍ以下であることが最も好ましい。

本発明の光伝送システムによれば、光伝送システムは１０Ｇｂｐｓの優れた帯域を安価に有することができる。さらに、光送信機と光受信機が波長分割多重方式（ＷＤＭ）や高密度波長分割多重方式（ＤＷＤＭ）を使用する場合、光伝送システムはより高い伝送帯域特性を有する。

プラスチック光ファイバの長尺化によってモード分散と伝送損失の影響が増大する。この長尺化により、プラスチック光ファイバが１０Ｇｂｐｓといった広い帯域特性を維持できないケースが考えられる。一方、プラスチック光ファイバの短尺化により、光源と光検知器の距離が短くなり、前記コア中を伝播する光にノイズがのりやすい。上記を考慮すると、このプラスチック光ファイバの長さが、０．０３ｍ以上５０ｍ以下であることが好ましく、この長さが０．２ｍ以上５０ｍ以下であることがより好ましく、この長さが５ｍ以上２０ｍ以下であることが最も好ましい。

本発明のプラスチック光ファイバの製造方法によれば、一般式（３）で表される第３化合物と、一般式（４）で表される第４化合物とを含む重合性組成物をパイプの中に注入し、前記パイプを回転させながら重合性組成物を重合させて前記パイプの内周に重合体層を形成させ、第４化合物から第３化合物の屈折率を徐々に高くしながら、前記注入及び重合のペアを繰り返し、前記パイプ内部に複数の前記重合体層が同心円状に積層されたコア前駆体を形成し、嵌合孔を備え、前記コア前駆体よりも屈折率の低い重合性組成物である外殻前駆体を形成し、前記外殻前駆体の前記嵌合孔に前記コア前駆体を嵌め合わせてプリフォームを形成し、前記プリフォームの加熱延伸処理により、光を伝播するコアと、前記コアの外周に配され、前記光を前記コア内に閉じ込める外殻とを備えるプラスチック光ファイバ本体を形成し、前記プリフォームの加熱延伸処理により、光を伝播するコアと、前記コアの外周に配され、前記光を閉じ込める外殻とを備えるプラスチック光ファイバ本体を形成し、前記コアの中心部の屈折率をＮ１とし、前記コアの外周部の屈折率をＮ２とし、前記コアの半径をＲ１とし、中心から半径ｒだけ離れた前記コアの屈折率をＮ（ｒ）とし、屈折率分布係数をｇとするときに、前記コアが、下記式（４）及び式（５）を満足する屈折率分布を備えるため、広い帯域特性を有するプラスチック光ファイバを製造することが可能になる。

一般式（３）で表される第３化合物と、一般式（４）で表される第４化合物との共重合により前記コアを形成するため、優れた帯域特性を有するプラスチック光ファイバを製造することができる。また、この第３化合物及び第４化合物の共重合体のコアは、吸湿時でも低伝送損失の維持が可能であると同時に、光透過性が高く、光学異方性を生じないため、優れた伝送特性を備える。更に、プラスチック光ファイバの製造において、これらの共重合体からなるコアには、従来から用いられている加熱延伸処理が適用可能であるため、容易且つ安価にプラスチック光ファイバを製造することができる。

本発明の実施形態について図を引用しながら説明する。ただし、本発明は本実施形態に限定されるものではない。図１に、ＰＯＦ（プラスチック光ファイバ）ケーブル製造工程１０を示す。

ＰＯＦ１２は、第１部材１３と第２部材１４と第３部材１５とを組合せてなるプリフォーム１６を加熱延伸させることにより得られる。したがって、ＰＯＦケーブル製造工程１０は、一定の屈折率分布(プロファイル)を有する第１部材１３を形成させる第１部材形成工程１８と、円筒状の第２部材１４を形成させる第２部材形成工程１９と、円筒状の第３部材１５を形成させる第３部材形成工程２０と、第１〜第３部材１３〜１５を組合せてプリフォーム１６とする組合せ工程２３と、プリフォーム１６を加熱延伸させてＰＯＦ１２とする加熱延伸工程２４とを有する。

第１部材形成工程１８では、パイプ２８の中空部に重合性組成物及び所定の添加剤を注入し、パイプ２８の軸を中心に回転させながら重合させるポリメリゼーション（回転重合法）を行う。この回転重合法を繰り返し行うことにより、パイプ２８の中空部の内周面から中心に向かって、第１〜第ｎ層（ｎは少なくとも３の整数）が順次形成される。この第１部材形成工程１８の詳細は、後述する。

本実施形態では、パイプ２８から取り除いたｎ層構造を第１部材１３として用いる。しかし、パイプ２８の内側にｎ層構造が形成された部材を第１部材１３とてもよい。また、第１部材形成工程１８においては、パイプ２８への各重合性組成物の注入量を、内側の層に向かうにしたがい次第に減らす。よって、各層の厚みが略同等であるように調整する。

また、第２部材形成工程１９および第３部材形成工程２０において、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン／ビニリデンフルオライド三元系コポリマーであるＴＨＶ樹脂製の第２部材１４及びメタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）製の第３部材１５をそれぞれ形成させる。なお、第２部材１４および第３部材１５は、市販の溶融押出成形（押し出し器）によりそれぞれ円筒状のポリマーを形成させればよく、また、重合化合物から円筒状のその製造方法は特に限定はされない。なお、第２部材１４及び第３部材１５を形成する材料の詳細については、後述する。

次に、組合せ工程２３において、第１〜第３部材１３〜１５を組合せてプリフォーム１６を形成させる。組合せ工程２３では、第２部材１４の中空部に第１部材１３を挿入する（第１組合せ工程２３ａ）。次いで、第１組合せ工程２３ａで形成させた部材を第３部材１５の中空部に挿入する（第２組合せ工程２３ｂ）。よって、プリフォーム１６が形成される。まずは第２部材１４と第３部材１５を組み合わせて、それから第１部材１３をその組み合わせた部材に挿入してもよい。

続いて、加熱延伸工程２４において、プリフォーム１６を加熱溶融しながら延伸させることにより所望の径のＰＯＦ１２が形成される。なお、円柱状のプリフォーム１６は、加熱された状態で長手方向に過熱延伸される。なお、延伸されてＰＯＦ１２とされる前に、プリフォーム１６はその状態のまま光伝送媒体としての機能を備える。

更に、被覆工程３０において、ＰＯＦ１２の外周に被覆材を被覆する。この工程では、一次被覆を実施した後に二次被覆を実施する方法が一般的である。ただし、被覆層の数については１層または２層に限定されるものではない。被覆工程を経たＰＯＦ１２は、ＰＯＦコード３１と称される。

最後に、組立工程３２において、単一のＰＯＦコード３１、あるいはＰＯＦコード３１の束を、所望の長さに切断し、鏡面研磨が施されたＰＯＦコード３１の両端面にコネクタ３３ａ（図６参照）を取り付ける。こうして、ＰＯＦケーブル３３を製造することができる。

次に、第１部材形成工程１８の詳細について図２を参照しながら説明する。

第１層形成工程４１では、第１層５１用の第１の重合性組成物をパイプ２８に注入する（第１注入工程４１ａ）。そして、第１の重合性組成物を重合することでパイプ２８の内周面上に円筒状の第１層５１ができる（第１重合工程４１ｂ）。次に、第２層形成工程４２では、パイプ２８内の第１層５１に第２の重合性組成物を注入し（第２注入工程４２ａ）、第２の重合性組成物を重合し、第２の重合性組成物が重合されて、第１層５１の内側に円筒状の第２層５２が形成される（第２重合工程４２ｂ）。このような層形成処理を所望の層数が得られるまで繰り返し連続して行う。最も内側の層（第ｎ層５４）の外側である第（ｎ−１）層５３を形成させる際には、第１及び第２層と同じように、第（ｎ−１）層形成工程４３において、第（ｎ−１）の重合性組成物が注入され（第（ｎ−１）層形成工程４３ａ）、第（ｎ−１）重合性組成物が重合される（第（ｎ−１）重合工程４３ｂ）。最後に、第ｎ層形成工程４４として、パイプ２８内の第（ｎ−１）層５３に、第ｎの重合性組成物を注入し（第ｎ注入工程４４ａ）、これを重合させて第ｎ層５４を形成させる（第ｎ重合工程４４ｂ）。パイプ２８の内側にはｎ層の同心円状の積層構造を有する第１部材１３を得ることができる（図３参照）。なお、各重合工程において、重合性組成物を含んだパイプの軸を中心に回転させることにより重合性組成物を重合させる回転重合法を用いる。

第１〜第ｎの重合性組成物は、第１化合物及び第２化合物を含む。本実施形態において、第１化合物は、重合体の屈折率が１．４１である重水素置換した２，２，２トリフルオロエチルメタクリレート（３ＦＭｄ７）であり、第２化合物は、重合体の屈折率が１．４９である重水素置換したペンタフルオロフェニルメタクリレート（ＰＦＰＭＡｄ５）である。３ＦＭｄ７とＰＦＰＭＡｄ５を所望の混合比で調製することにより、第１〜第ｎの重合性組成物を得ることができる。重合性組成物の重合体は、混合比に応じた屈折率を有する。このようにして調製される第１〜第ｎの重合性組成物及び所定の添加剤を用いることにより、第１部材１３に所望の屈折率分布を形成することができる。なお、第１〜第ｎの重合性組成物、第１化合物及び第２化合物の詳細については後述する。

次に、図３を参照しながら、本発明により得られるプリフォーム１６について説明する。ただし、本発明は本実施形態に限定されるものではない。図３に示すように、プリフォーム１６は、最外殻としての第３部材１５と、その内側に設けられた第２部材１４を配し、さらにその内側に設けられた第１部材１３を含む。第１部材１３は第１層５１から第ｎ層５４を含む複数の層を有する。なお、図３では、径の中央に空洞部５８が形成されている形態を示している。しかし、この空洞部５８の有無、ならびに断面円形の径とプリフォーム１６の外径との比率とは、図３に示す様態に限定されるものではなく製造条件に応じて変動する。また、図３では、説明の便宜上、第１部材１３を構成する第１〜第ｎ層５１〜５４の各層間の境界を示しているが、製造条件などにより境界の明確さは異なり、必ずしも確認できるものでなくてもよい。例えば、第１層５１と第２層５２とを形成する重合性組成物同士が接触することにより、互いにしみ込むなどして界面が認められない場合がある。なお、光の伝播を考慮すると光学的には境界は存在しないことが好ましい。

また、第１〜第３部材１３〜１５における外径および内径は、部材が組み合わされる際に隙間５９が各部材間に形成されることが好ましい。これにより、組み合せ工程２３は各部材を傷つけることなく容易に行うことができ,ＰＯＦ１２は、光の発散などが防止されて低伝送損失であるなど優れた光学特性を発現する。

次に、プリフォーム１６を加熱延伸して得られるＰＯＦ１２について図４を参照しながら説明する。プリフォーム１６を加熱延伸して得られるＰＯＦ１２の横断面形状は、プリフォーム１６の横断面形状と略相似形の関係を有する。ＰＯＦ１２は、第１〜第ｎ層６１〜６４のｎ層構造を有するコア６５と、その外周に配される外殻６６と、さらにその外周に配される最外殻６７とを有する。

コア６５の外径Ｄ１が６０μｍ以上２５０μｍ以下であることが好ましく、外径Ｄ１が１００μｍ以上２２０μｍ以下であることがより好ましく、外径Ｄ１が１２０μｍ以上２２０μｍ以下であることが最も好ましい。また、このようなコア６５と外殻６６を備えるＰＯＦ１２を曲率半径１０ｍｍで３６０°伝送の増加量が、１．０ｄＢ未満である。よって、配線時などにおけるプラスチック光ファイバの屈曲による伝送特性の劣化が抑制される。

図５に、ＰＯＦ１２の屈折率分布を示す。横軸は、光学材料の半径方向を示し、縦軸は屈折率を示す。上方に向かうにつれて屈折率が高くなることを表す。なお、（Ａ）で表される領域は、外殻６６（図４参照）及び最外殻６７（図４参照）に等しく、（Ｂ）で表される領域は、コア６５に等しい(図４参照)。

図４に示すように、第１層６１はコア６５の最外周に位置し、その第１層６１の内周に円筒状の第２層６２が配される。コア６５は、同心円状のｎ層積層構造を有する。円筒状に形成される第１層６１は、コア６５の最外周に位置し、その第１層６１の内周に円筒状の第２層６２が配される。こうしてコア６５の中心に近づくにつれて次々と別の層が形成され、コア６５の中心部には、第ｎ層６４が配される。更に、この第１〜第ｎ層６１〜６４の屈折率は、コア６５の外周から中心に行くに従って、徐々に高くなっている。すなわち、コア６５は、ＧＩ型の屈折率分布を備える（図５）。

半径Ｒ１のコア６５の中心から半径ｒだけ離れた位置の屈折率分布Ｎ（ｒ）は、支部６５の中心部（ｒ＝０）及び外周部（ｒ＝Ｒ１）の屈折率をＮ１、Ｎ２としたときに、下記式（１）ないし（３）を満足する。
式（１）Ｎ（ｒ）＝Ｎ１[１−２Δ（ｒ／Ｒ１）^ｇ]^１／２
式（２） Δ＝（Ｎ１^２−Ｎ２^２）／（２Ｎ１^２）
式（３）２≦ｇ≦２．３

ＧＩ型ＰＯＦの帯域特性は、モード分散と材料分散に支配的である。モード分散とは、異なる入射角でコアに同時に入射した２つの入射光が、コア内の伝播により時間的なずれを生じる現象をいう。材料分散とは、ＰＯＦ１２の屈折率の波長依存性をいう。すなわち、ＰＯＦ１２に最も広い伝送特性を与えるためには、屈折率の波長依存性の観点よりＰＯＦ１２の形成材料を選択することと、ＰＯＦ１２の形成材料に応じた式（１）の屈折率分布係数ｇを選択する必要がある。

本実施形態において、コア６５は、屈折率の波長依存性が小さい３ＦＭｄ７とＰＦＰＭＡｄ５と共重合体からなる。このようなコア６５に、式（１）及び式（２）を満足するような屈折率分布を形成することにより、モード分散及び材料分散が低減され、帯域特性が広いＰＯＦ１２を製造することが可能になる。

更に、式（３）を満たす屈折率分布をコア６５に形成することにより、モード分散及び材料分散が更に低減される。こうして、ＰＯＦ１２の帯域特性が著しく向上するため、ＰＯＦ１２は優れた伝送特性を発揮する。なお、この屈折率分布係数ｇが、２．０５以上２．２５以下であることが好ましく、２．１以上２．２以下であることが特に好ましい（この範囲において、ＰＯＤ１２の帯域特性の向上が最もよく発現する）。このようなコア６５を備えるＰＯＦ１２は、１０Ｇｂｐｓ（光源波長８５０ｎｍ）といった広い帯域特性を発揮することができる。なお、コア６５を形成する重合性組成物については、後述する。

図６に示すように、光伝送システム７０は、光送信機７１と、光受信機７２と、これら光送信機７１及び光受信機７２の間を接続するプラスチック光ファイバケーブル３３から構成される。

光送信機７１は、コネクタ７１ａと、１０Ｇｂｐｓの周波数変調が可能な変調部７４と、光源（波長８５０ｎｍ）であるレーザダイオード７５とを備える。コネクタ７１ａは、光送信機７１の筐体表面に設けられる。この光送信機７１は、図示しないパーソナルコンピュータなどの情報端末に接続している。図示しない制御部は、この情報端末から送信されるデータを所定のフォーマットに変換し、この変換したデータを変調部７４へ出力する。変調部７４は、図示しない制御部から送信されたデータに１０Ｇｂｐｓの周波数変調処理を施し、電気変調信号を生成する。さらに、変調部７４は、この電気変調信号をレーザダイオード７５に出力する。レーザダイオード７５は、変調部７４からの電気変調信号を読み取る。更に、レーザダイオード７５は、光源を用いて、読み取った電気変調信号から光パルス信号を生成する光電変換処理を行う。そして、レーザダイオード７５は、この光パルス信号を、コネクタ７１ａを介して、外部へ出力する。なお、レーザダイオード７５としては、高速応答が可能な公知のものを用いても良い。また、高速応答性やビーム広がり角などの観点から、面発光型半導体レーザー（ＶＣＳＥＬ）をレーザダイオードとして用いることが好ましい。

光受信機７２は、コネクタ７２ａと、受光部であるフォトダイオード７６と、１０Ｇｂｐｓの変調信号の復調が可能な復調器７７とを備える。コネクタ７２ａは、光受信機７２の筐体表面に設けられる。フォトダイオード７６は、コネクタ７２ａを介して入力される光変調信号をとして受信する。更に、フォトダイオード７６は、この光変調信号から電気変調信号を生成する光電変換処理を行い、この電気変調信号を復調器７７に出力する。復調器７７は、この電気変調信号に復調処理を施し、データを生成する。この復調処理では、変調部７４の変調処理で用いられる変調方法に対応した復調方法が用いられる。復調器７７は、このデータを図示しない制御部へ出力する。この制御部は、情報端末で読み取り可能なデータに変換し、このデータを所定の端末に送信する。

なお、変調部７４としては、本実施例では、電気変調信号に基づいて、レーザダイオード７５から出力される出力光のオン／オフを行い、これより生成する光変調信号を用いる直接変調方式を用いる。、しかしながら、本発明はこれに限らない。、例えば、電気変調信号に基づいて、レーザダイオード７５からの出力光の位相、振幅、偏波面などを変化させる外部変調方式でもよい。また、変調部７４が行う変調方法は、アナログ変調であるＡＭ、ＦＭ、ＰＭ、デジタル変調であるＡＳＫ、ＰＳＫ、ＦＳＫ、ＱＡＭ、ＤＭ、ＭＳＫ、ＣＣＫ、ＰＣＭや、パルス変調であるＰＷＭ、ＰＡＭ、ＰＤＭ、ＰＰＭなど公知のものでよい。

ＰＯＦケーブル３３のコネクタ３３ａは、コネクタ７１ａ、７２ｂに接続されることにより、ＰＯＦケーブル３３は光送信機７１から光受信機７２へ光変調信号を送信する。これにより、光送信機７１と光受信機７２との間のデータの送受信を可能にする。この光伝送システムの構成により、１０Ｇｂｐｓの高い伝送帯域が低コストで可能となる。

本発明のＰＯＦ１２は単一の帯域幅で１０Ｇｂｐｓの優れた伝送帯域を有する。また、波長分割多重方式（ＷＤＭ）や高密度波長分割多重方式（ＤＷＤＭ）が使用されると、光伝送システムはより優れた伝送帯域特性を有する。

このコア６５の伝送損失が大きいと、入射光の伝送可能な距離が短くなる。一方、コア６５の伝送損失が小さいと、コア６５の内部を伝播する入射光の光学特性が、入射状態に依存して変化しやすくなる。すなわち、本発明において、伝送損失が２０ｄＢ／ｋｍ以上２００ｄＢ／ｋｍ以下であることが好ましく、２０ｄＢ／ｋｍ以上１５０ｄＢ／ｋｍ以下であることがより好ましく、２０ｄＢ／ｋｍ以上１００ｄＢ／ｋｍ以下であることが最も好ましい。

なお、ＰＯＦケーブル３３の長尺化によってモード分散と伝送損失の影響が増大する。この長尺化により、ＰＯＦケーブル３３が１０Ｇｂｐｓといった広い帯域特性を維持できないケースが考えられる。一方、ＰＯＦケーブル３３の短尺化により、光源と受光部の距離が短くなり、コア６５内部を伝播する光にノイズがのりやすい。すなわち、ＰＯＦケーブル３３に高い伝送特性を発揮させるためには、このプラスチック光ファイバケーブル７３の長さが、０．０３ｍ以上５０ｍ以下であることが好ましい。また、この長さが０．２ｍ以上５０ｍ以下であることがより好ましく、この長さが５ｍ以上２０ｍ以下であることが最も好ましい。

（第１部材）
次に、コア６５の前駆体である第１部材１３を形成する材料について説明する。第１部材１３は、第１〜第ｎ層を備えている。これら第１〜第ｎ層は、第１〜第ｎの重合性組成物の共重合体を含む。第１、第２・・・第（ｎ−１）、第ｎの重合性組成物になるにつれて、第１化合物に対する第２化合物の混合割合が徐々に高くなるように調整されている。第２化合物の屈折率は第１化合物の屈折率よりも高い。このため、各重合工程４１ｂ〜４４ｂにおいて形成される各層の屈折率は、第１層５１から第ｎ層５４になるにつれて高くなる。このように第１〜第ｎ層形成工程４１〜４４を行うことにより、所望の屈折率分布を備える第１部材１３を形成することができる。

また、これらの第１化合物と第２化合物との共重合から形成されるＰＯＦ１２は、吸湿時でも低伝送損失の維持が可能になる。また、このＰＯＦ１２は、光透過性が高く、光学異方性を生じないため、優れた伝送特性を備える。更に、このようなＰＯＦ１２の製造には、従来から用いられている加熱延伸処理が適用可能であるため、容易且つ安価にプラスチック光ファイバを製造することができる。

この第１化合物及び第２化合物の最も好ましい具体例として、重合体の屈折率が１．４１である重水素置換した２，２，２トリフルオロエチルメタクリレート（３ＦＭｄ７）と、重合体の屈折率が１．４９である重水素置換したペンタフルオロフェニルメタクリレート（ＰＦＰＭＡｄ５）とが挙げられる。第１部材１３において所望の屈折率分布を形成するために、これら２種類の重合性組成物が第１部材１３の各層ごとに適当な混合比で混合される。本実施例において、この水素原子の一部が重水素原子に置き換わった３ＦＭｄ７とＰＦＰＭＡｄ５が各層を形成するために使用される。重水素化された重合体を光送信部に使用することでＰＯＦ１２の伝送損失を低下させることが好ましい。なお、第１化合物及び第２化合物の詳細については後述する。

このとき、各層間の親和性やポリマーの調整および製造におけるハンドリング性の観点から、第１化合物と第２化合物との配合比を調整して製造することが好ましい。最終製品の光学的特性及び／または機械的性能向上を考慮して、３種類以上の重合性組成物を用いてもよい。その際には、各重合性組成物の成分や配合比を層ごとに変えてもよい。このように、異なる屈折率を示すホモポリマーのモノマーを異なる配合比で共重合させることにより、各層ごとに異なる屈折率を有することが可能となる。

また、各層は同じ重合性組成物を用いて形成されるので、２層で形成される界面での親和性を向上させることができ、界面における散乱を低減させることができる。なお、水素置換化合物と重水素置換化合物との親和性は同一とみなす事が出来る。このため、水素置換化合物及び重水素置換化合物を同一の重合性組成物として取り扱うことができる。一方、各層を異なる重合性組成物により形成させると、隣接する層で形成される界面の親和性を向上させるのが困難であり、光の散乱により伝送損失が上昇してしまう。

なお、各層に屈折率分布を付与させる方法としては、上記の他に、各層５１〜５４を形成させる重合性組成物に各層ごとに添加量が異なるよう屈折率調整剤を添加する。この場合には、径の内側にしたがい屈折率調整剤の添加量を高くする。これにより、外側から径の中心に向かうにしたがい次第に屈折率を高くすることができる。

（重合性組成物）
次に、第１〜第ｎの重合性組成物の詳細について説明する。第１〜第ｎ重合性組成物には非晶質のポリマーが用いられることが好ましい。非晶質ポリマーから形成される共重合体は、光散乱が発現しにくく、更に、互いの層の間における密着性が向上する。より好ましくは、機械的特性や耐湿熱性に優れているポリマーとすることである。

本実施例では、第１〜第ｎの重合性組成物用の重合化合物として、前述した３ＦＭｄ７やＰＦＰＭＡｄ５が使用される。しかし、第１重合性組成物がホモポリマーを、第２重合性組成物が第１重合性組成物で生成されたものと異なる屈折率のホモポリマーを生成する限り、第１化合物及び第２化合物の混合体も使用可能である。。次にこの第１化合物及び第２化合物の詳細について説明する。なお、本明細書において、特に断わらない限り、「Ｈ」は水素原子を示し、「Ｄ」は重水素原子を示す。また、本発明における「重合」は、特に断わらない限り、「共重合」を含む趣旨である。

第１〜第ｎの重合性組成物には、下記一般式（１）で表される第１化合物と、下記一般式（２）で表される第２化合物と、所定の重合開始剤などの添加剤とからなる混合体である。

一般式（１）

一般式（１）中、Ｒ^１、Ｒ^２はそれぞれ独立にＨまたはＤのいずれかを表し、Ｒ^３はＨ、Ｄ、ＣＨ_３、ＣＤ_３またはハロゲン原子のいずれかを表し、Ｒ^４は少なくとも一部がフッ素原子で置換された炭素原子数２〜８のアルキル基を表す。Ｒ^１、Ｒ^２は、Ｄであることが好ましい。Ｒ^３は、Ｈ、Ｄ、ＣＨ_３、ＣＤ_３、フッ素原子または塩素原子が好ましく、ＣＤ_３またはフッ素原子、塩素原子がより好ましく、ＣＤ_３がさらに好ましい。Ｒ^４は炭素原子数２〜６のフッ素置換されたアルキル基が好ましく、炭素原子数２〜４のフッ素置換されたアルキル基がさらに好ましい。フッ素置換されたアルキル基については分岐や環構造をとっても良いが、直鎖のものが好ましい。さらにフッ素置換されたアルキル基中に存在するＣ−Ｈ結合は、その一部または全部がＣ−Ｄ結合に置換されていることが好ましい。すなわち、一般式（１）は、重水素化フルオロアルキルメタクリレートを有していることが好ましく、その重水素化置換率は９５％以上１００％未満であるのが好ましい。

一般式（２）

Ｒ^１、Ｒ^２はそれぞれ独立にＨまたはＤのいずれかを表し、Ｒ^３はＨ、Ｄ、ＣＨ_３、ＣＤ_３またはハロゲン原子のいずれかを表し、Ｘ^１〜Ｘ^５はＨ、Ｄ、ハロゲン原子またはＣＦ_３のいずれかを表し、Ｘ^１〜Ｘ^５の少なくとも一つはハロゲン原子またはＣＦ_３を表す。Ｒ^１、Ｒ^２は、Ｄが好ましい。Ｒ^３は、Ｈ、Ｄ、ＣＨ_３、ＣＤ_３、フッ素原子または塩素原子が好ましく、ＣＤ_３、がより好ましい。Ｘ^１〜Ｘ^５はそれぞれ独立にフッ素原子、塩素原子またはＣＦ_３が好ましく、フッ素原子または塩素原子がより好ましい。一般式（２）中の、フェニル基のハロゲン原子（特に好ましくはフッ素原子）置換数は２以上がさらに好ましく、３以上が最も好ましい。すなわち、一般式（２）は、重水素化ハロゲン化フェニルメタクリレートを有していることが好ましく、その重水素化置換率は９５％以上１００％未満であるのが好ましい。

前記一般式（１）で表される化合物の具体的な第１化合物の例を以下に示す。本発明はこれらの化合物に限定されるものでないことは言うまでもない。

前記一般式（２）で表される第２化合物の具体的な化合物例を以下に示す。本発明はこれらの化合物に限定されるものでないことは言うまでもない。

前記一般式（１）で表される第１化合物からなるポリマーの屈折率と前記一般式（２）で表される第２化合物からなるホモポリマーの屈折率とは異なる。上記一般式（１）で表される第１化合物と一般式（２）で表される第２化合物の組成比を変える事により種々の屈折率のコポリマーを得ることができる。具体的には、例えば、上記ＦＡ−１からなるホモポリマーの屈折率は１．４２であり、上記ＦＰ−１からなるホモポリマーの屈折率は１．５０である。またその組成比を漸進的に変化させて重合させることにより屈折率分布を有する光学樹脂を製造することが可能である。

本発明の重合性組成物に熱および／または光等が供与されると、添加剤である重合開始剤から発生するラジカル等によって前記含フッ素系重合性モノマーの重合が開始される。本発明の重合性組成物は、連鎖移動剤としてフッ素置換された化合物を用いているので、重合体（含フッ素マトリックス）中に残留した場合に、該重合体からなる光学部材の伝送損失を軽減し、光伝送能を向上させることができる。さらに、一般式（１）で表される第１化合物と一般式（２）で表される第２化合物の組成比を漸進的に変化させることで、組成物は、その中に導入し易い屈折率プロファイルを有する屈折率プロファイル光学部材を形成してもよい。また、組成物内の重合性モノマーの重合速度および重合度は、前記重合開始剤および前記連鎖移動剤によって制御され、重合体の分子量を所望の分子量を有することができる。例えば、得られた重合体を延伸により線引きして、光ファイバとする場合は、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る。これにより生産性の向上にも寄与する。

例えば、第１〜第ｎ層を形成する１の重合化合物として（メタ）アクリル酸エステルが挙げられる。なお、各層の重合性組成物を選択する際には、隣り合う層の間における屈折率や親和性などの関係を考慮することが好ましい。

フッ素（メタ）アクリル酸エステルとしては、２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート、２，２，３，３−テトラフルオロプロピルメタクリレート、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルメタクリレート、１−トリフルオロメチル−２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンチルメタクリレート、２，２，３，３，４，４−ヘキサフルオロブチルメタクリレートなどが挙げられる。もちろん、これらに限定されるものではなく、重合性組成物の種類や組成比は、重合性組成物からの共重合体が光伝送体において所定の屈折率分布を有するよう選択されることが好ましい。

また、各層の好ましい重合化合物について、上記の第１及び第２化合物の他、例えば、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）とフッ化（メタ）アクリレートとの共重合体がある。以下のものを第１〜第ｎの重合性組成物として添加しても良い。フッ化（メタ）アクリレートとしては、トリフルオロエチルメタクリレート（３ＦＭ）やヘキサフルオロイソプロピルメタクリレートなどがある。また、ＭＭＡと（メタ）アクリレートとの共重合体がある。脂環式（メタ）アクリレートとしては、分岐を有するｔｅｒｔ−ブチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、ノルボルニルメタクリレート、トリシクロデカニルメタクリレート等の（メタ）アクリレートがある。さらには、ポリカーボネート（ＰＣ）、ノルボルネン系樹脂（例えば、ＺＥＯＮＥＸ（登録商標：日本ゼオン（株）製））、ファンクショナルノルボルネン系樹脂（例えば、ＡＲＴＯＮ（登録商標：ＪＳＲ製）など）、フッ素樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）など）を用いることもできる。また、フッ素樹脂の共重合体（例えば、ＰＶＤＦ系共重合体）やテトラフルオロエチレンパーフルオロ（アルキルビニルエーテル（ＰＦＡ））ランダム共重合体、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）共重合体などを用いることもできる。また、ＰＯＦ１２を近赤外光用途に用いるためには、特許３３３２９２２号公報や特開２００３−１９２７０８号公報などに記載されているようなポリマーが用いられる。Ｃ−Ｈ結合の水素原子を重水素原子やフッ素などで置換したポリマーを用いることで、伝送信号光の損失を軽減することができる。このポリマーを使用することで、伝送損失を引き起こす波長域はより長波長へとシフトする、そして伝送信号光の損失を減らすことができる。このようなポリマーとしては、例えば、重水素化ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ−ｄ８）、ポリトリフルオロエチルメタクリレート（Ｐ３ＦＭＡ）、ポリヘキサフルオロイソプロピル２−フルオロアクリレート（ＨＦＩＰ２−ＦＡ）などを例示することができる。ただし、これら添加成分が増加すると伝送性能や製造適性が変わってしまい、本発明の効果を消失する。添加による効果を享受できる最低限に抑えることが好ましく、添加成分を加えないことが特に好ましい。なお、重合後のＰＯＦの透明性を損なわないために、重合前に、不純物や散乱源となる異物の除去処理を、重合性組成物の原料に施すことが望ましい

（添加剤）
本発明において、第１〜第ｎの重合性組成物に添加剤を添加し、第１〜第ｎの重合性組成物を共重合させてコポリマーとする。この添加剤としては、重合開始剤及び連鎖移動剤などがある。

（重合開始剤）
本発明に用いられる重合開始剤としては、例えば、ラジカルを生成するものが各種ある。ラジカルを生成する重合開始剤として、過酸化ベンゾイル（ＢＰＯ）、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサネート（ＰＢＯ）、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシド（ＰＢＤ）、ｔｅｒｔ−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（ｔｅｒｔ−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が挙げられる。また、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）、１，１’−アゾビス（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）などがある。

上記以外にも、特開２００３−１９２７１４号公報や特開２００３−２４６８１３号公報に開示されるように、ニトリル基を含まないアゾ化合物を重合開始剤として用いることができる。アゾ系化合物は、（メタ）アクリル酸エステル系モノマーの重合開始剤として好ましいが、ニトリル基を有するアゾ化合物は、加熱による着色が著しく、光ファイバ等の光学部材に要求される光伝送能を満足しない。特に連鎖移動剤として添加するメルカプタン類を併用する際には顕著である。前記ニトリル基不含のアゾ化合物としては、下記一般式（５）で表される化合物が好ましい。

一般式（５）

Ｒ^１、Ｒ^２およびＲ^３は各々独立して、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数３〜６のシクロアルキル基、−ＣＯＯＲ^４、または−ＣＯＮＲ^５Ｒ^６を表し、Ｒ^４は炭素数１〜５のアルキル基を表し、Ｒ^５およびＲ^６は各々独立して、炭素数１〜９のアルキル基または炭素数３〜６のシクロアルキル基を表す。Ｒ^５およびＲ^６が結合して環を形成してもよい。Ｒ^１〜Ｒ^６がそれぞれ表すアルキル基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。Ｒ^１〜Ｒ^６がそれぞれ表すアルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎープロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基およびネオペンチル基等が挙げられる。好ましくはメチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ネオペンチル基等であり、さらに好ましくはメチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ネオペンチル基等である。Ｒ^１〜Ｒ^３、Ｒ^５およびＲ^６がそれぞれ表すシクロアルキル基としては、シクロヘキシル基が好ましい。

前記一般式（５）で表される化合物の具体例としては、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）、２，２’−アゾビス（２，３，３−トリメチルブタン）、２，２’−アゾビス（２，４，４−トリメチルペンタン）、３，３’−アゾビス（３−メチルペンタン）、３，３’−アゾビス（３−メチルヘキサン）、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−ｔｅｒｔ−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、これらに限定されるものではない。また、前述したもののうち２種類以上を併用してもよい。

（連鎖移動剤）

共重合体の機械特性や熱物性等の物理的特性を保つために、連鎖移動剤を用いて、重合度の調整を行うことが好ましい。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、ＪＯＨＮＷＩＬＥＹ＆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。

連鎖移動剤としては、アルキルメルカプタン類（例えば、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、ｔｅｒｔ−ドデシルメルカプタンなど）、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−トルエンチオールなど）などを用いることが好ましい。特に、ｎ−オクチルメルカプタン、ｎ−ラウリルメルカプタン、ｔｅｒｔ−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で置換された連鎖移動剤を用いることもできる。なお、連鎖移動剤は勿論これらに限定されるものではない。２種類以上の連鎖移動剤を併用してもよい。

上記に挙げたもの以外の連鎖移動剤も、本発明に適用することが可能である。例えば、フッ素置換されたメルカプタン類は、構造内にフッ素を質量換算で５０％以上含有しているのが好ましく、６０％以上含有しているのがより好ましい。フッ素置換されたメルカプタン類としては、下記一般式（６）または一般式（７）で表される化合物が好ましい。

一般式（６）

一般式（７）

一般式中、Ａは水素原子、重水素原子またはフッ素原子を表す。一般式中、ｐ、ｑおよびｒは、１５＞ｐ＞ｒ≧０、１５＞ｑ＞ｒ≧０の関係を満足する整数を各々表す。上式の関係を満足しつつ、ｐは１〜１５のいずれかの整数であるのが好ましく、２〜１２のいずれかの整数であるのがより好ましく、ｑは１〜１５のいずれかの整数であるのが好ましく、２〜１２のいずれかの整数であるのがより好ましく、ｒは０〜４のいずれかの整数であるのが好ましく、０〜２のいずれかの整数であるのがより好ましい。

前記一般式（６）および（７）で表される化合物の具体的な化合物例を以下に示す。前記連鎖移動剤は、２種類以上併用してもよい。

前述した重合開始剤や連鎖移動剤の各添加量は、使用する第１〜第ｎ層用モノマーである重合性組成物の種類などに応じて、好ましい範囲を適宜決定することができる。本実施形態においては、重合開始剤は、第１〜第ｎ重合性組成物に対して、０．００５〜０．５モル％となるように添加しているが、この添加率を０．０１０〜０．１モル％とすることがより好ましい。また、前記連鎖移動剤は、第１〜第ｎ重合性組成物に対して、０．００５〜０．５モル％となるように添加しているが、この添加率を０．０１〜０．１モル％とすることがより好ましい。

（屈折率調製剤）
所望の屈折率分布を付与するために、非重合性の化合物である屈折率調整剤を、添加剤として用いても良い。このような屈折率制御剤を用いることにより、屈折率分布係数ｇの値を所望の範囲に制御しやすくなる。なお、屈折率調整剤は、第１〜第ｎ重合性組成物に対して、０．０１〜２５重量％添加することが好ましく、１〜２０重量％添加することがより好ましい。

屈折率調整剤として、高屈折率で分子体積が大きく、重合に関与せず、溶融状態のポリマー中で所定の拡散速度を有する低分子化合物を用いることが好ましい。なお、屈折率調整剤は、モノマーに限定されず、オリゴマー（ダイマー，トリマーなどを含む）であってもよい。

また、屈折率調整剤としては、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），ジフェニル（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）などの非重合性低分子化合物を用いてもよく、中でも、ＢＥＮ、ＤＰＳ、ＴＰＰ、ＤＰＳＯを使用することが好ましい。このような屈折率調整剤を、第１部材１３や第２部材１４あるいは第３部材１５を形成させるホモポリマーに添加し、さらに、屈折率調整剤の濃度分布を調整することにより各部材の屈折率を所望の値に制御する。

（その他添加物）
その他にも、コア内部に形成される各層に、光伝送性能を低下させない範囲で、その他の添加剤を添加することができる。例えば、各層もしくはその一部の層に耐候性や耐久性などを向上させる目的で、安定剤を添加することができる。

また、光伝送性能の向上を目的として、誘導放出機能化合物を添加することもできる。該化合物を添加することにより、減衰した信号光を励起光により増幅することができ、伝送距離が向上する。よって、例えば、光伝送リンクの一部にファイバ増幅器として用いることができる。これらの添加剤を各種重合性組成物とともに重合することにより、各層或いは一部の層に誘導放出機能化合物を添加することができる。

（第２部材及び第３部材）
また、外殻６６の前駆体である第２部材１４及び最外殻６７の前駆体である第３部材１５は、ポリマーや第１部材１３の屈折率よりも低いモノマーを生成する、重合性組成物により形成させてもよい。また、第１層５１の屈折率と略同等となるように形成してもよいが、第２部材１４は第１部材１３の第１層５１の屈折率よりも低い方が好ましい。後述する実施例では、第２部材１４が第１層５１の屈折率より低く、第３部材１５は第２部材１４の屈折率より高くなるように調整したコア６５が確実に伝播する限りは、屈折率は特に限定はされない。すなわち、本実施形態のように径の中心から第１部材１３の外側に向かって次第に屈折率が低くなるように調整する場合には、第１部材１３よりも第２部材１４の屈折率が低くなるように調整すれば、第３部材１５は光の伝播に寄与しない。第３部材１５の屈折率は限定しない。このとき、第２部材１４、第３部材１５の屈折率は、少なくとも２種類以上の部材の混合比率を変えたり、前述した屈折率調整剤を添加することで制御される。

第２部材１４を形成する材料としては、タフネスに優れ、耐湿熱性にも優れているものを用いることが好ましい。この具体的な材料としては、フッ素含有モノマーの単独重合体または共重合体が挙げられる。フッ素含有モノマーの中では、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン/ビニリデンフルオライド三元系コポリマー（ＴＨＶ）樹脂を用いることが好ましい。このＴＨＶ樹脂以外の材料としては、フッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）樹脂，四フッ化エチレン-六フッ化プロピレン共重合（ＦＥＰ）樹脂，テトラフルオロエチレンパーフルオロ（アルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）樹脂などがあり、これらを用いて第２部材１４を形成してもよい。

第３部材を形成する材料としては、強靭性に優れたものを用いることが好ましい。この具体的な材料としては、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）が挙げられる。メタクリル樹脂から形成させた第３部材１５を用いると、ＰＯＦ１２に優れた強靭性を付与することができるため、生産性や取り扱い性を向上させることができる。さらに、曲げや側圧などの変形などによる伝送損失の低下を防止することができる。また、ＰＭＭＡは優れた透明性を有する。なお、本発明の説明中では第３部材１５が上記理由により本実施例において提供されているが、第１部材１３と第２部材１４とからなるプリフォームを加熱延伸したものをＰＯＦとしてもよい。

（回転重合法）
図７から図１０を参照して、回転重合法について説明する。ただし、本実施形態は、本発明の一様態としての例示であり、限定されるものではない。図７に示すように、重合容器８５は、円筒管状の容器本体８５ａとこの容器本体８５ａの両端をそれぞれ塞ぐ蓋８５ｂとを有する。円筒管状の容器本体８５ａと蓋８５ｂはＳＵＳ製とされる。また、重合容器８５は、その内径が中に収容されるパイプ２８の外径よりもわずかに大きいものであり、重合容器８５の回転に伴ってパイプ２８が回転することができるようにされている。Th

まず、この重合容器８５に、あらかじめ、市販の溶融押出成形により成型したパイプ２８を収容する。次に、栓８６でパイプ２８の片端部を塞ぐ。この栓８６は第１〜第ｎ層用モノマーに溶解しない素材からなり、可塑剤などを溶出させるような化合物も含まないものとする。このような素材としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などが挙げられる。

片端部を栓８６で塞いだ後、第１層５１を形成させる第１層用モノマー８７をパイプ２８の中に注入する。そして、他方の端部を栓８６で塞いでから、重合容器８５を回転させることにより第１層用モノマー８７を重合させて第１層５１を形成させる。なお、パイプ２８が重合容器８５の回転に応じることができるように、重合容器８５の内面などにパイプ２８を支持する支持部材を設けてもよい。

上記のように重合容器８５を回転させる際には、回転重合装置を利用する。図８に、回転重合装置９１の概略図を示す。回転重合装置９１は、装置本体９２の中に設けられた複数の回転部材９３と駆動部９４と装置本体９２内の温度を検知してその検知結果に応じて内部温度を制御するための温度コントローラ９５とを有している。

回転部材９３は、円柱形状であり、２本の周面で少なくともひとつの重合容器８５を支持することができるように、長手方向が互いに概ね平行かつ略水平となっている。各回転部材９３は、その一端が装置本体９２の側面に回動自在に取り付けられており、駆動部９４によりそれぞれ独立した条件で回転駆動される。なお、駆動部９４には、駆動部９４の駆動を制御するためにコントローラ（図示しない）が備えられている。

図９に示すように、重合反応時においては、隣り合う回転部材９３の周面により形成される谷部に重合容器８５がセットされた後、回転部材９３の回転に応じて重合容器８５は回転させられる。図９では、回転部材９３の回転軸を符号９３ａで示している。このように、回転重合装置９１に重合容器８５をセットさせて回転させることにより、第１層用モノマー８７を重合させることができる。なお、本実施形態では、重合容器８５の回転をサーフェスドライブ式としているが、重合容器８５の回転方式は、特に限定されるものではない。

図９に示すように、重合容器８５の両端の蓋８５ｂに磁石８５ｃを備えるとともに、隣り合う２本の回転部材９３の間の下方に磁石９６を備えていることにより、回転時において重合容器８５が回転部材９３から浮くことを防止することができる。例えば、回転部材９３と同様な回転手段を、セットされた重合容器８５の上部に接するように設けて、同様に回転させることにより重合容器８５の浮きを防止する方法や重合容器８５の上方に押さえ手段を設けて、重合容器８５に所定の荷重をかけることにより浮きを防止する方法などが挙げられる。なお、重合容器８５の浮きを防止する方法としては、本形態に限定されるものではない。

また、回転重合の前に、パイプ２８を立てた状態で第１層５１を予備重合させてもよい。予備重合を行う際には、必要に応じて所定の回転機構によりパイプ２８の円管軸を回転中心として回転させる。このようにパイプ２８の長手方向を概ね水平に保ちながら回転させると、パイプ２８の内面全体に第１層５１が生成しやすくなるため好ましい。なお、本発明では、第１層５１の重合時において、パイプ２８の長手方向を水平とすることが、パイプ２８の内面全体に第１層５１を形成する上でもっとも好ましい。ただし、略水平であればよい。パイプ２８の回転軸の許容される角度は水平に対して概ね５°以内である。

なお、第１〜第ｎ重合性組成物は濾過や蒸留などを行うことにより、重合禁止剤や水分および不純物などをあらかじめ除去してから用いることが好ましい。なお、モノマーや重合開始剤を混合した後に、この混合物を超音波処理して溶存気体や揮発成分を除去することが好ましい。さらに、必要に応じて、第１層形成工程の前後において、公知の減圧装置によりパイプ２８や第１層用モノマー８７を減圧処理してもよい。

以上のようにして第１層５１が形成されたパイプ２８を、回転重合装置９１から取り出した後、本実施形態では、所定温度に設定された恒温槽などの加熱手段により所定時間の加熱処理をしている。

次に、第２〜第ｎ層５２〜５４を形成させる。図１０に、第１層５１の形成に用いられる重合容器８５が示されており、第２重合性組成物９８を第１層５１の中空部に注入する。パイプ２８は重合容器８５内にその両端が栓８６によって塞がれている状態にあり、パイプ２８の長手方向を水平状態とする。パイプ２８の中心が回転軸となるように回転させながら、第２重合組成物は重合化されて第２層５２を形成する。第１層５１を作製する際に使用する回転重合装置９１（図８参照）を用いて、第２〜第ｎ重合組成物を重合させる。なお、必要に応じては、第２層用モノマー９８をはじめとする第２〜第ｎ重合性組成物を注入する前後において、公知の減圧装置によりパイプ２８や第２〜ｎ重合性組成物物を減圧処理してもよい。

このとき、第２層用モノマー９８が重合を開始すると、第１層５１の内壁が第２層用モノマー９８により膨潤し、重合初期段階において膨潤層を形成する。この膨潤層は、ゲル状態となっているため、重合速度が加速（ゲル効果と称する）する。このような現象から、本発明では、あらかじめ作製された管状部材を回転させながら、この管状部材と注入された重合性組成物との反応により膨潤層を形成させて重合性組成物を重合させる反応方法を回転ゲル重合法と称する。なお、この重合反応は、本実施形態のように、管状部材の長手方向が水平とされることがより好ましい。

なお、各重合反応の反応速度は、適宜調整されることが好ましい。例えば、各重合性組成物の反応度合いを表す転化率が、１時間あたり５〜９０％となるように反応速度を調整することが好ましく、より好ましくは、１時間あたりの転化率が１０〜８５％となるように調整することであり、さらに好ましくは２０〜８０％である。この反応速度の制御は、重合開始剤の種類や重合温度の調整などにより制御することができる。なお、重合性組成物の転化率の求め方は周知の方法を用いればよい。例えば、ガスクロマトグラフィによる残留モノマーの定量分析と目視評価とを実施して両者の関係をあらかじめ求めておき、この関係をもとに目視観察にて評価すればよい。なお、回転ゲル重合法における反応温度は重合性組成物の沸点以下とすることが好ましい。また、各層５１〜５４の転化率や他の特性を制御するよう回転速度を調整することが好ましい。

（加熱延伸工程）
次に、本実施形態で行われる加熱延伸工程２４の詳細について説明する。図１１に示すように、加熱延伸工程２４では、プリフォーム１６を加熱炉１００内に配置する（図１１）。加熱によりプリフォーム１６の下部は溶融する。なお、加熱設定温度は特に限定されるものではないが、１５０℃〜３００℃の温度であることが好ましく、より好ましくは１８０℃〜２４０℃であり、最も好ましくは１９０℃〜２２０℃とすることである。溶融したプリフォーム１６の先端部１６ａを始点として線引きを行う。ＰＯＦ１２は、巻取装置１０２の芯材１０３に巻き取られる。線引きしている際には、線径モニタ１０１でＰＯＦ１２の外径をモニタリングして加熱炉１００内のプリフォーム１６の位置や加熱炉１００の温度、巻取装置１０２の巻取速度などを適宜調整する。このように、一定の径を有するＰＯＦ１２はプリフォーム１６から得られる。なお、プリフォーム１６の延伸方法は、特開平０７−２３４３２２号公報などに記載される各種延伸方法を適用することができる。

この加熱延伸処理２４により、第１〜第３部材１３〜１５は互いに密着し、プリフォーム１６の横断面と略相似形の横断面を備えるＰＯＦ１２となる。この状態において、空洞部５８及び隙間５９（図３参照）は消失する。なお、加熱延伸工程２４が行われている間に空洞部５８を減圧すると、気泡の発生が抑制されたＰＯＦ１２を得ることができる。

ＰＯＦ１２の外径は、プリフォーム１６の延伸の程度により決定される。このとき、最外殻６７の外径は、コア６５の量を変えないように調整されることが好ましい。このように光伝送能力を低下させることなく、ＰＯＦ１２を大口径とすることができる。さらに、ＰＯＦ１２の径の変更を、低コストで実現することができる。

（被覆工程及び組立工程）
なお、プラスチック光ファイバケーブル製造工程１０において、被覆工程３０や組立工程３２を行わない場合もある。例えば、シングルファイバケーブルと製造する場合には、第２の被覆工程を経ることなく、第１被覆工程における被覆層を外表としたままで光ケーブルとして用いることもある。被覆の形態としては、被覆がＰＯＦコードの表面全体と接触した密着型と、被覆材とＰＯＦコードとの間に空隙を有するルース型がある。ルース型被覆の被覆層がコネクタとの接続するために剥離された場合、ＰＯＦコードと被膜層の間の空隙から水分が浸入してＰＯＦケーブルの長手方向に拡散されるおそれがある。よって、密着型が好ましい。

しかし、ルース型は、被覆材とＰＯＦコードとの間の隙間のおかげで光ケーブルにかかる応力や熱などのダメージの多くを、被覆層により緩和させることができるという利点を有する。ＰＯＦコードへのダメージが減るため、ルース型皮膜は使用目的によっては好ましく用いることができる。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により、ＰＯＦケーブルの外側縁からの水分の伝播を防止することができる。さらに、これらフィルターとしての半固体や粉粒体に対して耐熱や機械的機能の向上などの他の異なる機能を付与させることにより、多機能な被覆層が実現できる。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による減圧度を加減することにより、ルース型の被覆層を形成することができる。このＰＯＦコードと被膜層との間の空隙層の厚みはニップルの厚みと空隙層への圧力の調整により制御することができる。なお、第１、第２の被覆工程で設けられる被覆材には、難燃剤や紫外線吸収剤，酸化防止剤，昇光剤，滑材などをＰＯＦの光伝送特性に影響を及ぼさない条件範囲で添加してもよい。

この難燃剤としては、臭素を始めとするハロゲン含有の樹脂や添加剤、リン含有のものがある。燃焼時における毒性ガス低減のため、難燃剤としては水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムなどの金属水酸化物の使用が好ましい。ただし、このような金属水酸化物は、その内部に水分を結晶水として有しており、ＰＯＦの製造では除去されない。したがって、金属水酸化物による難燃性付与は、ＰＯＦ１２に直接接する被覆層に対してではなく、光ケーブルとしての外表となる被覆層に対してのみ行うことが望ましい。

また、プラスチック光ファイバケーブル３３に複数の機能を付与させるために、さらに、適宜機能性層となる被覆層を積層させてもよい。難燃化層以外の機能層としては、例えば、ＰＯＦ１２の吸湿を抑制するためのバリア層や、ＰＯＦ１２に含有された水分を除去するための吸湿材料層などが挙げられる(例えば、被覆層内や被覆層間への吸湿テープや吸湿ジェル)。

さらに、その他の機能性層としては、柔軟性素材層や、緩衝材として機能してＰＯＦを曲げる際に応力緩和するスチレン形成層、剛性を向上させるための強化層などが挙げられる。被膜層としての熱可塑性樹脂はＰＯＦケーブルの強度を高める構造材料を含んでも良い。また、構造材料には、高い弾性率を有する抗張力繊維および／または剛性の高い金属線がある。このような材料を用いると、ＰＯＦ３３の力学的強度を補強することができるために好ましい
。

なお、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。そして、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。構造材料は、これらに限定されるものではない。ＰＯＦケーブル３３の保護をする金属パイプ、ＰＯＦケーブル５５を保持する支持ワイヤといった他の部材を提供することが可能である。配線の作業効率を高める機能をＰＯＦケーブル３３に適用することも可能である。

用途に応じて、ＰＯＦケーブル３３はプラスチック光ファイバコード３１を同心円上にまとめた集合型のものや一列に並べたテープ型のもの、さらに、それらを押え巻やラップシースなどでまとめたものなどが選択的に使用される。

本発明のプリフォーム１６から得られたＰＯＦケーブル３３は、従来品と比べて軸ずれに対する許容度が高いために、ＰＯＦケーブル３３は直接接合されてもよい。ただし、より好ましくは、光コネクタを用いて本発明によりＰＯＦケーブルの接続部を確実に固定することが好ましい。また、コネクタは、一般に知られているＰＮ型，ＳＭＡ型，ＳＭＩ型などの市販の各種コネクタを利用することが可能である。そのため、本発明のＰＯＦケーブル３３は、種々の発光素子や受光素子や光スイッチ，光アイソレータ，光集積回路，光送受信モジュールなどの光部品を含む光信号処理装置を用いた光信号送信システムに適用されても良い。この際、必要に応じて他の光ファイバなどと組合せてもよい。それらに関連する技術としてはいかなる公知の技術も適用することができる。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）、日経エレクトロニクス２００１．１２．３号１１０頁〜１２７頁「プリント配線基板に光部品が載る，今度こそ」などを参考にすることができる。

また、前記文献に記載の技術にＰＯＦケーブル３３を組み合わせることによって、ＰＯＦケーブル３３は、高速大容量のデータ通信や電磁波の影響を受けない制御に適した短距離光伝送システムに好適に用いることができる。具体的には、ＰＯＦケーブル３３はコンピュータや各種デジタル機器内の装置内配線（ＤＶＩやＨＤＭＩなど），車両や船舶などの内部配線，光端末とデジタル機器，デジタル機器同士の光リンクや一般家庭や集合住宅・工場・オフィス・病院・学校などの屋内や域内の光ＬＡＮなどに適用可能である。また、本発明のＰＯＦケーブル３３は、優れた高速伝送特性や、吸湿しても低損失性を維持し屈曲や側圧などの物理変形に対して伝送特性が劣化しないといった光学特性がある。よって、本発明のＰＯＦは、常に圧力がかかるような場所や、屈曲や繰り返し曲がるような光配線システムにも用いる事ができる。例えば、ＰＯＦは携帯電話内の光配線やノートＰＣ内の光リンクシステムにも好適に用いる事ができる。

さらに、ＩＥＩＣＥＴＲＡＮＳ．ＥＬＥＣＴＲＯＮ．，ＶＯＬ．Ｅ８４−Ｃ，Ｎｏ．３，ＭＡＲＣＨ２００１，ｐ．３３９−３４４「Ｈｉｇｈ−ＵｎｉｆｏｒｍｉｔｙＳｔａｒＣｏｕｐｌｅｒＵｓｉｎｇＤｉｆｆｕｓｅｄＬｉｇｈｔＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」，エレクトロニクス実装学会誌Ｖｏｌ．３，Ｎｏ．６，２０００４７６頁〜４８０頁「光シートバス技術によるインタコネクション」の記載されているものや、特開２００３−１５２２８４号公報に記載の導波路面に対する発光素子の配置；特開平１０−１２３３５０号、特開２００２−９０５７１号、特開２００１−２９００５５号などの各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号などの各公報に記載の光分岐結合装置；特開２０００−２４１６５５号など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号などの各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号などに記載の光信号処理装置；特開２００１−８６５３７号などに記載の光信号クロスコネクトシステム；特開２００２−２６８１５号などに記載の光伝送システム；特開２００１−３３９５５４号、特開２００１−３３９５５５号などの各公報に記載のマルチファンクションシステム；や各種の光導波路、光分岐器、光結合器、光合波器、光分波器などと組み合わせることで、多重化した送受信などを使用したより高度な光伝送システムを構築することができる。以上の光伝送用途以外にも、照明やエネルギー伝送，イルミネーション、レンズ、センサ分野にも用いることができる。

以下、本発明に関する実施例を示し、本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。

図１に示すプラスチック光ファイバケーブル製造工程１０にしたがいＰＯＦ１２を作製した。まず、溶融押出成形により、内径１８．５ｍｍ、外径１９．５ｍｍ、長さ２７ｃｍの中空状のＰＶＤＦ管のパイプ２８が形成される。この中空部に第１の重合性組成物を、孔径が０．２μｍのＰＴＦＥメンブランフィルターを介して注入した。第１の重合性組成物としては、重合性組成物として３ＦＭｄ７（以下、Ａと称する）を２１．７３ｍｌおよび重合性組成物としてＰＦＰＭＡｄ５（以下、Ｂと称する）を４．５６ｍｌ混合してから、重合開始剤として２，２ジメチルアゾビス（イソブチレート）を０．１モル％と３−メルカプトプロピオン酸エチルを０．０５モル％とを添加したものを調製した。同様にして、表１に示すように、それぞれの注入量に応じて、第２〜第１１の重合性組成物を準備する。

次に、第１の重合性組成物が注入されたパイプ２８を、回転重合装置の重合器本体８５ａに長手方向が水平となるようにセットする。ＳＵＳの重合容器８５を２０００ｒｐｍで回転させながら９０℃の雰囲気下で２時間の加熱重合を行った。。このとき、回転する重合容器８５の近傍、（重合容器８５から１〜２ｃｍ離れた位置）に非接地型熱電対を設けて、温度を測定し、この測定温度を重合反応による温度としてみなした。また、この方法により測定された重合反応の発熱における温度ピークは、重合開始から約１時間２０分経過したときに６７℃だった。以上により、パイプ２８の内周面に第１層を形成させた。なお、得られた重合体の転化率は９０％であった。

次に、重合容器８５から第１層が形成されたパイプ２８を取り出し、パイプ２８の中空部に第２の重合性組成物を注入した。回転重合させることにより第２層を形成させた。このとき、第１層を形成したときと同じ条件及び方法を用いた。同様にして、（表１に示すような）所定量の第３〜第１１の重合性組成物をパイプ２８内に注入し、回転重合することによって、第３層〜第１１層を形成した。

第１〜第１１層の３ＦＭｄ７及びＰＦＰＭＡｄ５の配合量、及び第１〜第１１の重合性組成物からなる共重合体の屈折率を表１に示す。

第１１の重合性組成物を重合させた後、パイプ２８を９０℃に加熱させた状態で６時間保持し残存している重合性組成物を反応させた。その後、パイプ２８を除去して第１部材１３を得た。このとき、第１部材１３の外径は１８．５ｍｍであった。

第２部材形成工程１９では、溶融押出成形により市販のＤｙｎｅｏｎＴＨＶ５００Ｇ（登録商標；住友スリーエム（株）製）ペレットから第２部材１４を形成した。第２部材１４は、内径が１８．８ｍｍ、外径が１９．８ｍｍの円筒状に形成された。また、第２部材１４の屈折率は１．３６であった。第１組合せ工程２３ａでは、この第２部材１４の中空部に第１部材１３を挿入し、嵌合体を得た。

第３部材形成工程２０では、アクリペットの溶融押出成形により（アクリペット（登録商標）；三菱レイヨン（株）製）第３部材１５を形成した。第３部材は、内径が２０．５ｍｍ，外径が６４．５ｍｍの円筒状に形成された。また、第３部材１５の屈折率は、１．４９であった。第２組み合わせ工程２３ｂでは、（第１組み合わせ工程２３ａで得た）嵌合体を第３部材１５の中空部に挿入し、プリフォーム１６を得た。

このプリフォーム１６を２００℃で加熱延伸し、空洞部を減圧させた。この加熱延伸により、プリフォーム１６の空洞部が閉塞されるとともに、各部材１３〜１５が密着してＰＯＦ１２を得た。このＰＯＦ４０の最外殻６７の外径は５００μｍであり、コア６５の外径Ｄ１は１２５μｍであった。そしてＰＯＦ１２の長さが４０００ｍであった。このとき、ＰＯＦ１２の外径の変動は±１５μｍであった。得られたＰＯＦ１２の屈折率分布を２光束透過型干渉顕微鏡（型番；ＴＤ−２０，溝尻光学（株）製）により測定したところ、図１２に示す屈折率分布Ｎ１（ｒ）を得た。また、上記式（１）〜（３）において、コア６５の中心部及び外周部の屈折率をＮ１，Ｎ２とし、屈折率分布係数ｇを２．２として算出された屈折率分布Ｎ２（ｒ）を併せて図１２に示す。これらＮ１（ｒ）及びＮ２（ｒ）がほぼ同一のプロファイルを有していた。すなわち、このＰＯＦ１２に、上記式（１）〜（３）を満足する屈折率分布（屈折率分布係数ｇ＝２．２）が形成されていることを確認した。

得られたＰＯＦ１２の伝送損失を測定したところ、光源波長６５０ｎｍにて９０ｄＢ／ｋｍ、光源波長７８０ｎｍにて５４ｄＢ／ｋｍ、光源波長８５０にて７５ｄＢ／ｋｍであった。

また、このＰＯＦ１２を所定の曲率半径で３６０°に屈曲させる曲げ試験を行った。この曲げ試験において、ＰＯＦ１２の屈曲による損失の増加量を測定した。曲率半径を１０ｍｍのとき、この損失の増加量は０．０２ｄＢであった。曲率半径が１５、１８、２３ｍｍの場合では、この損失の増加量は０．０１ｄＢである。曲率半径が２５ｍｍ以上の場合、損失の増加量はほとんど見られなかった（図１３）

ＰＯＦ１２について繰り返し曲げ試験を行った。繰り返し曲げ試験では、ＰＯＦ１２を曲率半径１５ｍｍで９０°に２回屈曲したときに、繰り返し曲げ回数を１回として数えた。この繰り返し曲げ試験を１００００回行ったときの、ＰＯＦ１２の損失の増加量は０．０４ｄＢであった（図１４）。また、このＰＯＦ１２の長さ方向１００ｍｍの範囲におけるＰＯＦ１２の側面から２５ｋｇの荷重を加えた際、損失の増加量は０．０２ｄＢであった（図１５）。

３ＦＭｄ７とＰＦＰＭＡｄ５からなる共重合体の屈折率の波長依存性を測定し、その結果より上記式（１）の屈折率分布係数ｇの値と伝送帯域の関係をＷＫＢ法により理論計算した。各波長（６５０ｎｍ、７８０ｎｍ、８５０ｎｍ）における理論計算の結果を図１６に示す。実施例１で得られたＰＯＦ１２の長さ１００ｍについて、タイムドメイン法により伝送帯域を測定したところ、伝送帯域は７．３Ｇｂｐｓ（８５０ｎｍ）であった(図１６)。このＰＯＦ１２の結果は５０ｍ以下の長さで１０Ｇｂｐｓのデータ転送を可能であることを示すものである。更に、実施例１で得られたＰＯＦ１２を有し、長さ５０ｍのプラスチック光ファイバケーブル３３を、１０Ｇｂｐｓの変調が可能な光送信機７１と１０Ｇｂｐｓの復調が可能な光受信機７２との間に接続した。光送信機７１に接続する第１端末から、所定のデータ光送信機７１を送信したところ、光送信機７２に接続する第２端末において、このデータを受信することができた。また、この第１端末と第２端末との間のデータ伝送において、光送信機７１と光受信機７２との間で１０Ｇｂｐｓのデータ転送が行われていることを確認した。また、オシロスコープを用いた通信波形の観察より、良好なアイパターンが形成されていることを確認した。これらは、ＰＯＦ１２に形成された屈折率分布が、優れた伝送特性を発揮することを示すものである。

＜比較例１＞
内径２２ｍｍおよび長さ６００ｍｍの円筒状の重合容器に、水分を１００ｐｐｍ以下に除去したメチルメタクリレート（ＭＭＡ）の液体を所定量注入した。重合開始剤として脱水精製した過酸化ベンゾイルをＭＭＡに対して０．５質量％を配合した。また、連鎖移動剤（分子量調整剤）としてｎ−ブチルメルカプタンをＭＭＡに対して０．２８質量％配合した。重合容器を７０℃湯浴中に入れ、ＭＭＡ溶液を注入して２時間予備重合を行った。その後、重合容器を７０℃下にて水平状態（円筒の高さ方向が水平となる状態）に保持し、回転数３０００ｒｐｍで回転させて、３時間加熱重合した。その後、９０℃で２４時間の熱処理し、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなる円筒管を得た。

次に、コア部の原料であるＭＭＡ（水分を１００ｐｐｍ以下に除去したもの）を屈折率調整剤としての硫化ジフェニルと混合する。硫化ジフェニルの量はをＭＭＡに対して１２．５質量％である。混合液を、精度０．２μｍの四フッ化エチレン製メンブランフィルターで濾過しつつ、濾液を直接円筒管の中空部に注入した。重合開始剤としてジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイド（１０時間半減期温度は１２３．７℃）を混合液に対し０．０１６質量％配合した。連鎖移動剤としてドデシルメルカプタンを混合液に対し０．２７重量％配合した。この混合液が入った円筒管を、円筒管に対し９％だけ広い内径を持つガラス管内に挿入した状態で、加圧重合容器に垂直に静置した。その後、加圧重合容器内を窒素雰囲気に置換した後、０．６Ｍｐａまで加圧し、４８時間加熱重合した。この重合時の加熱温度は、ＴｂをＭＭＡの沸点（１００℃）とし、ＴｇをＰＭＭＡのガラス転移温度（１１０℃）としたときに、（Ｔｂ−１０）℃以上、且つＴｇ以下の条件を満たす１００℃に設定した。その後、加圧状態を維持しながら、ＰＭＭＡのＴｇ℃以上、且つ（Ｔｇ＋４０）℃以下の条件を満たす１２０℃で、２４時間加熱重合を行った。加熱重合の後、熱処理を行いプリフォームを得た。なお、１００℃におけるジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイドの半減期は１８０時間で、１２０℃における半減期は１５時間である。

プリフォームには、重合完了時に体積収縮による気泡の混入はなかった。このプリフォームを２３０℃の熱延伸により線引きを行い、直径約７００〜８００μｍのプラスチック光ファイバを製造した。得られたＰＯＦの伝送損失値を測定したところ、波長６５０ｎｍにて１６５ｄＢ／ｋｍであった。また、このプラスチック光ファイバの屈折率分布を２光束透過型干渉顕微鏡（型番；ＴＤ−２０，溝尻光学（株）製）により測定して、この測定結果に式（１）を外挿したところ、ｇの値は２．８であった。更に、長さ１００ｍのプラスチック光ファイバの伝送帯域を、６５０ｎｍのレーザ光源を用いてタイムドメイン法により測定したところ、伝送帯域は１．５ＧＨｚであった。これはＰＯＦの長さが０．０３ｍ以上、５０ｍ以下の範囲で安定的に１０Ｇｂｐｓの伝送が不可能である事を示すものである。

本発明は、光伝送などに利用されるプラスチック光ファイバ、特に高い情報伝送量を要求する機器に接続されて光伝送を行うプラスチック光ファイバ、及びこのプラスチック光ファイバを用いた光伝送システムに好ましく適用される。

本発明のプラスチック光ファイバケーブルの工程図である。第１部材形成工程の流れを示す工程図である。プリフォームの径方向の断面図である。ＰＯＦの径方向の断面図である。本実施形態でのＰＯＦの径方向における屈折率分布についての説明図である。本発明の光伝送システムの概要を示す説明図である。回転重合用の重合容器の概略を示す断面図である。回転重合装置の概略を示す斜視図である。回転重合装置内の重合容器の回転についての説明図である。第１層形成後の重合容器の概略を示す断面図である。加熱延伸工程の概略を示す説明図である。プラスチック光ファイバの屈折率分布を示すグラフである。曲げ試験における、プラスチック光ファイバの損失増加量とその曲率半径との相関図である。繰り返し折り曲げ試験によるプラスチック光ファイバの伝送損失増加量と、繰り返し曲げ回数との相関図である。プラスチック光ファイバの側面から所定の荷重を加えたときの損失増加量と、荷重との相関図である。屈折率分布係数ｇと伝送帯域との相関図である。

符号の説明

１００加熱炉
１０１線径モニタ
１０２巻取装置

Claims

光を伝播するコアと、前記コアの外周に配され、前記光を前記コア内に閉じ込める外殻とを備えるプラスチック光ファイバにおいて、
前記コアは、下記一般式（１）で表される第１化合物と、下記一般式（２）で表される第２化合物との共重合体を含むとともに、
前記コアの断面円中心の屈折率をＮ１とし、前記コアの外周部の屈折率をＮ２とし、前記コアの半径をＲ１とし、前記中心から径方向にｒだけ離れた前記コアの屈折率をＮ（ｒ）とし、屈折率分布係数をｇとするときに、前記コアが、下記式（１）及び（２）で表される屈折率分布をもつことを特徴とするプラスチック光ファイバ。
式（１）Ｎ（ｒ）＝Ｎ１［１−２Δ（ｒ／Ｒ１）^ｇ］^１／２
式（２） Δ＝（Ｎ１^２−Ｎ２^２）／（２Ｎ１^２）
一般式（１）

（一般式（１）中、Ｒ^１、Ｒ^２はそれぞれ独立にＨまたはＤを表し、Ｒ^３はＨ、Ｄ、ＣＨ_３、ＣＤ_３、ハロゲン原子のいずれかひとつを表し、Ｒ^４は少なくとも一部の水素原子がフッ素原子で置換された炭素数２〜８のアルキル基を表す。）
一般式（２）

（一般式（２）中、Ｒ^１、Ｒ^２はそれぞれ独立にＨまたはＤを表し、Ｒ^３はＨ、Ｄ、ＣＨ_３、ＣＤ_３、ハロゲン原子のいずれかひとつを表し、Ｘ^１〜Ｘ^５はＨ、Ｄ、ハロゲン原子、ＣＦ_３のいずれかひとつを表し、Ｘ^１〜Ｘ^５の少なくとも一つはハロゲン原子またはＣＦ_３を表す。）
前記屈折率分布係数が、下記式（３）を満たすことを特徴とする請求項１記載のプラスチック光ファイバ。
式（３）２≦ｇ≦２．３
前記コアの外径が６０μｍ以上２５０μｍ以下の範囲で一定であることを特徴とする請求項１記載のプラスチック光ファイバ。
曲率半径１０ｍｍで３６０°曲げた際の伝送損失の増加量が、１．０ｄＢ未満であることを特徴とする請求項１記載のプラスチック光ファイバ。
伝送損失が２０ｄＢ／ｋｍ以上２００ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のプラスチック光ファイバ。
請求項１から５のいずれか１項に記載のプラスチック光ファイバと、
前記プラスチック光ファイバの一端に接続され、１０Ｇｂｐｓの変調信号を生成する変調器と、波長が８５０ｎｍであり、前記変調信号に基づく光信号を出力する光源とを有する送信機と、
前記光信号を検知する光検知器を含み、前記光信号に基づく前記変調信号を出力する受光部と、前記変調信号を復調する復調手段とを備えることを特徴とする光伝送システム。
前記プラスチック光ファイバの長さが０．０３ｍ以上５０ｍ以下であることを特徴とする請求項６記載の光伝送システム。
パイプの中空部内に下記一般式（３）で表される第３化合物と、下記一般式（４）で表される第４化合物とを含む重合性組成物を注入する工程と、
前記パイプを断面円形の中心を回転軸として回転させながら前記重合性組成物を重合させ、前記パイプの内側に重合体層を形成する工程と、
前記第４化合物の前記第３化合物に対する割合を徐々に高くしながら、前記注入工程と前記重合工程のペアを繰り返し、前記パイプ内部に複数の前記重合体層が同心円状に積層されたコア前駆体を形成する工程と、
前記コア前駆体と嵌合可能な嵌合孔を備え、前記コア前駆体以下の屈折率をもつ重合体である外殻前駆体を形成する工程と、
前記外殻前駆体の前記嵌合孔に前記コア前駆体を嵌め合わせてプリフォームを形成する工程と、
前記プリフォームの加熱延伸処理により、光を伝播するコアと、前記コアの外周に配され、前記光を前記コア内に閉じ込める外殻とを備えるプラスチック光ファイバを形成する工程とを備え、
前記コアの断面円中心の屈折率をＮ１とし、前記コアの外周部の屈折率をＮ２とし、前記コアの半径をＲ１とし、前記中心から径方向にｒだけ離れた前記コアの屈折率をＮ（ｒ）とし、屈折率分布係数をｇとするときに、前記コアが、下記式（４）及び式（５）を満足する屈折率分布を備えていることを特徴とするプラスチック光ファイバの製造方法。
式（４）Ｎ（ｒ）＝Ｎ１［１−２Δ（ｒ／Ｒ１）^ｇ］^１／２
式（５） Δ＝（Ｎ１^２−Ｎ２^２）／（２Ｎ１^２）
一般式（３）

（一般式（３）中、Ｒ^１、Ｒ^２はそれぞれ独立にＨまたはＤを表し、Ｒ^３はＨ、Ｄ、ＣＨ_３、ＣＤ_３、ハロゲン原子のいずれかひとつを表し、Ｒ^４は少なくとも一部の水素原子がフッ素原子で置換された炭素数２〜８のアルキル基を表す。）
一般式（４）

（一般式（４）中、Ｒ^１、Ｒ^２はそれぞれ独立にＨまたはＤを表し、Ｒ^３はＨ、Ｄ、ＣＨ_３、ＣＤ_３、ハロゲン原子のいずれかひとつを表し、Ｘ^１〜Ｘ^５はＨ、Ｄ、ハロゲン原子、ＣＦ_３のいずれかひとつを表し、Ｘ^１〜Ｘ^５の少なくとも一つはハロゲン原子またはＣＦ_３を表す。）
前記屈折率分布係数が、下記式（６）を満足することを特徴とする請求項８記載のプラスチック光ファイバの製造方法。
式（６）２≦ｇ≦２．３