JP2011253108A - プラスチック光ファイバ及びその製造方法、並びにプラスチック光ファイバケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】長期間保管してもクラッドにクラックが生じて伝送損失が増大することを抑制できる優れた耐久性と、広帯域性能とが両立されたプラスチック光ファイバ及びその製造方法、並びにプラスチック光ファイバケーブルの提供を目的とする。
【解決手段】ポリメタクリル酸メチルを含有するコア１１と、コア１１の外側に形成された、フルオロアルキルメタクリレート単位を含む共重合体を含有するクラッド１２と、クラッド１２の外側の保護層１３とを有し、クラッド１２単独の波長６５０ｎｍの光に対する伝送損失が１，５００〜６，０００ｄＢ／ｋｍであり、クラッド１２の厚みが２０〜４０μｍであるプラスチック光ファイバ１、及びその製造方法。また、プラスチック光ファイバ１を有するプラスチック光ファイバケーブル。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラスチック光ファイバ及びその製造方法、並びにプラスチック光ファイバケーブルに関する。

プラスチック光ファイバ（以下、「ＰＯＦ」という。）は、ガラス製の光ファイバに比べ、伝送距離は短いが、端面加工や取り扱いが容易であると共に、安価で軽量であり、大口径に設定できるなどの利点を有する。そのため、ＰＯＦは、ライティング、センサー、情報通信などの多岐にわたる用途で利用されている。また、柔軟性にも優れ、振動する環境でも破損や折損が起き難く劣化し難いため、車載用途としての実用化が進んでおり、その生産量は増加傾向にある。

このようなＰＯＦとしては、単一材料からなるものや、屈折率が大きく光透過性に優れたコア材と、該コア材よりも屈折率が小さいクラッド材から形成される芯鞘構造のものが知られている。ＰＯＦのコア材としては、通信情報量の増加への対応、ハーネスケーブルの軽量化、安価な通信システムの構築などの観点から、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）が広く用いられている。特に、芯鞘構造のＰＯＦは、広帯域化が可能であるため、高速信号伝送などの用途に好適である。また、多くの場合、このようなＰＯＦには、クラッドの外側に、耐熱性や耐薬品性などを付与してコアおよびクラッドを保護する保護層が設けられる。

広帯域化されたＰＯＦとしては、例えば、特許文献１に、コア、クラッドおよび保護層の３層構成で、クラッド材としてフッ素化メタクリレートを用いたＰＯＦが示されている。また、特許文献２には、屈折率が外側に向かって段階的に小さくなるＮ層の多層構造を有し、Ｎ−１層（内側からＮ−１番目に位置するクラッド）の波長６５０ｎｍの光に対する伝送損失が６，０００〜１００，０００ｄＢ／ｋｍであるＰＯＦが示されている。

国際公開第１９９６／３６８９４号 特開平１１−５２１４６号公報

しかし、特許文献１、２のＰＯＦは、長期間保管した際に、クラッドにクラックが生じて伝送損失が増大することがある。そのため、広帯域を確保しつつ、長期間保管してもクラッドにクラックが生じることを抑制できるＰＯＦが望まれている。
本発明は、長期間保管してもクラッドにクラックが生じて伝送損失が増大することを抑制できる優れた耐久性と、広帯域性能とが両立されたＰＯＦ及びその製造方法、並びに前記ＰＯＦを有するＰＯＦケーブルを提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。
［１］コアと、該コアの外側に形成されたクラッドと、該クラッドの外側に形成された保護層とを有するプラスチック光ファイバであって、前記コアがポリメタクリル酸メチルを含有し、前記クラッドがフルオロアルキルメタクリレート単位を含む共重合体を含有し、前記クラッド単独の波長６５０ｎｍの光に対する伝送損失が１，５００〜６，０００ｄＢ／ｋｍであり、前記クラッドの厚みが２０〜４０μｍであることを特徴とするプラスチック光ファイバ。
［２］前記［１］に記載のプラスチック光ファイバの外側にジャケット層が形成され、外径が２．２ｍｍであり、落下衝撃強度が１．５Ｎ・ｍ以上であるプラスチック光ファイバケーブル。
［３］前記［１］に記載のプラスチック光ファイバの製造方法であって、重合によりポリメタクリル酸メチルを含有するコア材を得るコア材製造工程と、重合によりフルオロアルキルメタクリレート単位を含む共重合体を含有するクラッド材を得るクラッド材製造工程と、該コア材、クラッド材、及び前記保護層を形成する保護材を、溶融して複合紡糸する紡糸工程と、を有し、前記クラッド材製造工程及び、該クラッド材製造工程から前記紡糸工程にクラッド材を供給する環境を、米国Fed-Std-209D規格で定められたクリーン度がクラス５００以下の環境とす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。

本発明のＰＯＦは、広帯域であり、かつ長期間保管してもクラッドにクラックが生じて伝送損失が増大することを抑制でき、耐久性にも優れている。
また、本発明のＰＯＦの製造方法によれば、広帯域であり、かつ長期間保管してもクラッドにクラックが生じて伝送損失が増大することを抑制でき、耐久性にも優れたＰＯＦが得られる。
また、本発明のＰＯＦケーブルは、本発明のＰＯＦを有しているため、優れた耐久性と広帯域性能が両立されている。

本発明のＰＯＦの実施形態の一例を示した断面図である。 図１のＰＯＦ内を光が伝播する様子を示した概念図である。 本発明のＰＯＦの他の実施形態例を示した断面図である。

［ＰＯＦ］
以下、本発明のＰＯＦの実施形態の一例を示して詳細に説明する。
本実施形態のＰＯＦ１は、図１に示すように、コア１１と、コア１１の外側に形成されたクラッド１２と、クラッド１２の外側に形成された保護層１３とを有している。ＰＯＦ１においては、コア１１とクラッド１２と保護層１３が同心円状に形成されている。

コア１１を形成するコア材としては、光学的性能、機械的強度、信頼性などの点から、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）が用いられる。
ただし、コア材は、ＰＭＭＡに加えて、主成分であるメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）と少量の他の単量体とを共重合させたＰＭＭＡ系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、フッ素系樹脂、非晶質ポリオレフィン系樹脂などの他の樹脂が含まれていてもよい。ＭＭＡと共重合可能な他の単量体としては、例えば、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸エチル、マレイミド化合物などが挙げられる。
コア材におけるＰＭＭＡの割合は、５０質量％以上が好ましく、６０質量％以上がより好ましく、１００質量％が特に好ましい。

クラッド１２を形成するクラッド材は、ＰＯＦ１の開口数（ＮＡ）が０．２５〜０．４０の範囲内となるように選択することが好ましい。ここで、ＮＡとは、下式（３）で定義される。
ＮＡ＝（ｎ_１ ^２−ｎ_２ ^２）^１／２ （３）
（ただし、式（３）中、ｎ_１はコアの屈折率であり、ｎ_２はクラッドの屈折率である。）
ＮＡが０．２５より小さいと、コアとクラッドの屈折率差が小さくなり、ＰＯＦまたはＰＯＦを屈曲させた際の漏れ光量が増大する（曲げ損失が増大する）恐れがある。また、ＮＡが０．４より大きいと、上述した曲げ損失が改善される反面、伝送帯域が狭くなり、高速通信に使用するＰＯＦとしての必要特性が得られにくい。ＰＯＦ１のＮＡのより好ましい範囲は、０．２７以上、０．３２以下である。
ＰＭＭＡの屈折率ｎ_１は１．４９である。コア材としてＰＭＭＡに加えて前記他の樹脂を用いる場合、コア材の屈折率ｎ_１は１．４７〜１．５３が好ましい。ＰＯＦ１のＮＡを０．２５〜０．４０とするには、屈折率ｎ_２が１．４５〜１．４７のクラッド材を用いることが好ましい。
屈折率ｎ_１、ｎ_２は、例えば、アッベの屈折計を用いて温度２０℃で測定される。

クラッド材としては、機械的特性、透明性、耐熱分解性の点から、フルオロアルキルメタクリレート単位を含む共重合体（以下、「共重合体（α）」という。）を用いることが好ましい。共重合体（α）としては、例えば、フルオロアルキルメタクリレートと、ＭＭＡ、メタクリル酸（ＭＡＡ）およびベンジルメタクリレート（ＢｚＭＡ）からなる群から選ばれる１種以上との共重合体が挙げられる。

フルオロアルキルメタクリレートとしては、例えば、下式（１）で表される長鎖フルオロアルキルメタクリレート、下式（２）で表される短鎖フルオロアルキルメタクリレートが挙げられる。
ＣＨ_２＝Ｃ（ＣＨ_３）ＣＯＯ（ＣＨ_２）_ａ（ＣＦ_２）_ｂＣＦ_３ （１）
（ただし、式（１）中、ａは１または２であり、ｂは５〜１２の整数である。）
ＣＨ_２＝Ｃ（ＣＨ_３）ＣＯＯＣＨ_２（ＣＦ_２）_ｃＸ （２）
（ただし、式（２）中、Ｘは水素原子またはフッ素原子であり、ｃは１〜４の整数である。）
フルオロアルキルメタクリレートとしては、クラッド１２の柔軟性が向上し、ＰＯＦ１の側面からの衝撃に対する耐性が向上する点から、長鎖フルオロアルキルメタクリレートが好ましく、１，１，２，２−パーフルオロデシルメタクリレート（１７ＦＭ、ａ＝２、ｂ＝１０）が特に好ましい。

共重合体（α）としては、機械的特性、透明性、耐熱分解性のバランスが優れる点から、長鎖フルオロアルキルメタクリレートとＭＭＡとＭＡＡの共重合体（以下、「共重合体（α１）」という。）が好ましく、１７ＦＭとＭＭＡとＭＡＡの共重合体が特に好ましい。

共重合体（α１）における長鎖フルオロアルキルメタクリレート単位の含有量は、２０〜４５質量％が好ましく、２３〜３５質量％がより好ましい。長鎖フルオロアルキルメタクリレート単位の含有量が２０質量％以上であれば、ＰＯＦ１のＮＡを０．２５以上に調節しやすく、またＰＯＦ１の耐衝撃性が向上する。また、長鎖フルオロアルキルメタクリレート単位の含有量が４５質量％以下であれば、共重合体（α）が結晶性を示すことに起因する光散乱によってクラッド１２の伝送損失が大きくなりすぎることを抑制しやすい。

共重合体（α１）におけるＭＭＡ単位の含有量は、屈折率ｎ_２が所望の範囲になるように決定され、５３〜７８質量％が好ましく、６３〜７５質量％がより好ましい。
共重合体（α１）におけるＭＡＡ単位の含有量は、０．０５〜２質量％が好ましく、０．５〜２質量％がより好ましい。ＭＡＡ単位の含有量が０．０５質量％以上であれば、クラッド材の耐熱分解性が向上すると共に、コア材との密着性も向上する。ＭＡＡ単位の含有量が２質量％以下であれば、加工性が向上する。

クラッド材としては、共重合体（α）に加えて、フッ素系メタクリレート（共）重合体、フッ素系メタクリレート−メタクリル酸エステル（共）重合体、フッ化ビニリデン系（共）重合体などの他の樹脂を用いてもよい。クラッド材における共重合体（α）の割合は、５０質量％以上が好ましく、７０質量％以上がより好ましく、１００質量％が特に好ましい。

ＰＯＦ１のようなコア１１、クラッド１２および保護層１３を有するＰＯＦでは、図２に示すように、クラッド１２で全反射されながらコア１１内を進む光Ｅに加えて、保護層１３で全反射されながらコア１１およびクラッド１２内を進むクラッドモードの光ｅがＰＯＦ１内を伝播していく。ＰＯＦ１内におけるクラッドモードの光ｅの経路は、コア１１内を進む光Ｅの経路に比べて長く、光Ｅと光ｅのＰＯＦ１の通過時間には差がある。そのため、ＰＯＦ１の入口端から入射されたパルス光は、ＰＯＦ１の出口端では分散されてパルス幅が広がってしまう。このパルス幅の広がりは、各パルス間の重なりを生じさせるため、特に高周波数の光信号を正確に伝送することが困難となることから、ＰＯＦ１の伝送帯域を低下させる要因となる。そこで、充分な伝送帯域を確保するために、クラッドモードの光ｅを充分に減衰させる必要がある。

クラッド１２単独の波長６５０ｎｍの光に対する伝送損失は、１，５００〜６，０００ｄＢ／ｋｍであり、２，０００〜４，０００ｄＢ／ｋｍが好ましい。クラッド１２単独の伝送損失が１，５００ｄＢ／ｋｍ以上であれば、クラッドモードの光ｅを減衰させることで充分な伝送帯域を確保することができる。クラッド１２単独の伝送損失が６，０００ｄＢ／ｋｍ以下であれば、充分な伝送帯域を確保しつつ、ＰＯＦ１を長期保管した際にクラッド１２にクラックが発生して伝送損失が増大することを抑制できる。
クラッド１２単独の伝送損失は、波長６５０ｎｍ、励振ＮＡ０．１の光を用いて、０．７ｍ−０．２ｍのカットバック法により測定される。

クラッド１２単独の伝送損失は、クラッド材およびＰＯＦ１の製造時において、ほこりなどの異物の混入を防ぐことにより小さくすることができる。製造時における異物の混入は、例えば、米国Fed-Std-209D規格で定められたクリーン度がクラス１００以下（以下クラス数値のみで表記）のクリーンルーム環境下で製造する方法などにより防ぐことができる。前記米国Fed-Std-209D規格とは、対象空間内の空気１立方フィート中に存在する粒径０．５μｍの微粒子の数を基準とする規格である。クラス１００とは、１立方フィート中に浮遊する粒径０．５μｍの微粒子の数が１００個以内である。
また、クラッド１２単独の伝送損失を前記範囲内に調節するには、クラッド材をキャスト重合法により製造することが好ましい。

クラッド１２の厚みは、２０〜４０μｍであり、２５〜３５μｍが好ましい。クラッド１２の厚みが２０μｍ以上であれば、クラッドモードの光ｅを減衰させることで充分な伝送帯域を確保することができ、またＰＯＦ１の耐衝撃性も高まる。クラッド１２の厚みが４０μｍ以下であれば、充分な伝送帯域を確保しつつ、ＰＯＦ１を長期保管した際にクラッド１２にクラックが発生して伝送損失が増大することを抑制できる。

保護層１３は、クラッド１２が受光した光の有効利用を可能にし、光源とＰＯＦとの結合効率を改善する役割を果たす。また、保護層１３により、コア１１からクラッド１２に漏れた光の一部が再度コア１１に戻される。ＰＯＦ１が屈曲したときにコア１１から外部に放出される光量は、ＰＯＦ１のＮＡが小さい方がＮＡが大きい場合に比べて遥かに多量である。そのため、保護層１３の形成は、低ＮＡのＰＯＦ１が屈曲した際の伝送損失の増大の抑制に有効である。また、保護層１３を形成することにより、ＰＯＦ１の機械的特性、耐化学薬品性などを向上させることもできる。

保護層１３を形成する材料（保護材）としては、ＰＯＦ１内の伝播光がファイバ側面から漏れることを防ぐため、クラッド材よりも屈折率の低い材料が好ましい。保護材としては、例えば、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）単独重合体、ＶＤＦ／テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）共重合体、ＶＤＦ／ＴＦＥ／ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）共重合体、ＶＤＦ／ＴＦＥ／ＨＦＰ／（パーフルオロ）アルキルビニルエーテル共重合体、ＶＤＦ／ヘキサフルオロアセトン共重合体、ＶＤＦ／ＨＦＰ共重合体、ＶＤＦ／ＴＦＥ／ヘキサフルオロアセトン共重合体、エチレン／ＴＦＥ／ＨＦＰ共重合体などが挙げられる。なかでも、機械的特性、耐化学薬品性に優れる点から、ＶＤＦ／ＴＦＥ共重合体が好ましく、ＶＤＦ７０〜９０モル％とＴＦＥ３０〜１０モル％との共重合体（以下、「共重合体（β）」という。）がより好ましい。
共重合体（β）においては、ＶＤＦを８０モル％以上重合させた共重合体（以下、「共重合体（β１）」という。）が最も融点が高い。そのため、保護材として共重合体（β１）を用いれば、コア材との多層紡糸が容易になり、またそれに続く延伸操作も容易に行える。なお、延伸操作は、ＰＯＦの機械的強度を向上させるために行われるものである。

保護層１３の厚みは、経済性とＰＯＦ１の性能との兼ね合いにより適宜決定でき、機械的特性や耐化学薬品性が充分に得られやすい点から、５μｍ以上が好ましい。また、光学特性や経済性の点から、２０μｍ以下が好ましい。

ＰＯＦ１のＮＡは、０．２５〜０．４０が好ましく、０．２７〜０．３５がより好ましい。ＮＡが０．２５以上であれば、ＰＯＦ１が屈曲しても伝送損失を低減しやすく、また他の機器との結合損失も低減しやすい。また、ＮＡが０．４０以下であれば伝送帯域を広くすることが容易なため、広帯域ＰＯＦとして使用できる。

ＰＯＦ１の伝送帯域（−３ｄＢ帯域）は、波長６５０ｎｍ、励振ＮＡ０．３の入射光の場合、１７０ＭＨｚ以上が好ましく、波長６５０ｎｍ、励振ＮＡ０．６５の入射光の場合、１００ＭＨｚ以上が好ましい。
ＰＯＦ１の伝送帯域（−３ｄＢ帯域）は、５０ｍ−２ｍのカットバック法を用いてサンプルを用いてインパルス応答法で測定される。

［ＰＯＦの製造方法］
ＰＯＦ１の製造方法としては、重合によりポリメタクリル酸メチルを含有するコア材を得るコア材製造工程と、重合により共重合体（α）を含有するクラッド材を得るクラッド材製造工程と、該コア材、クラッド材、及び保護材を溶融して複合紡糸する紡糸工程とを有する方法が挙げられる。
コア材製造工程におけるポリメタクリル酸メチルを製造する重合は、公知の重合方法を採用できる。

ＰＯＦ１の製造方法では、クラッド１２に異物が混入することを防ぐために、クラッド材製造工程、及び該クラッド材製造工程から紡糸工程にクラッド材を供給する環境を、クリーンな環境下とする必要がある。
クラッド材製造工程では、キャスト重合法により重合を行い、得られた重合物を脱揮押出機へ供給した後、残存する単量体成分を除去し、ペレット化する方法が簡便で好ましい。具体的には、前記ペレット化の環境をクリーンルームに準ずる環境とし、また静電気対策を行うなど極力異物の混入を防ぐことが好ましい。クリーン度のレベルは、米国Fed-Std-209D規格で定められたクリーン度がクラス５００以下の環境とすることが好ましく、クラス１００以下の環境とすることがより好ましい。また、ペレット化後の異物混入を防ぐため、清浄な容器を使用し、ペレットの乾燥に際しても、クリーンオーブンを使用したり、逆止弁を取り付けた密閉容器にペレットを入れ、減圧乾燥する等の方法を取ることが好ましい。
また、紡糸工程へのペレットの供給についても、前記と同様のクリーンルーム環境下にて行う。

ＰＯＦ１の製造方法は、各工程の組み合わせ方の違いにより、例えば下記方法（ｉ）及び方法（ii）が挙げられる。
（ｉ）連続塊状重合直接紡糸法によって、ＭＭＡを重合する工程、重合系から揮発成分を脱気する工程、ＰＭＭＡ（コア材）を紡糸する工程を連続的に行い、コア材と共に、他のスクリュー型押し出し機などからそれぞれ供給されたクラッド材、保護材を共押し出し（複合紡糸）する方法。
（ii）スクリュー型押し出し機などからそれぞれ供給されたＰＭＭＡ（コア材）、クラッド材、保護材を共押し出しする方法。
なかでも、得られるＰＯＦ１の伝送損失を低減しやすい点から、方法（ｉ）が好ましい。

ＰＯＦ１は、共重合体（α）を含有する厚みが２０〜４０μｍのクラッドを有していることから、柔軟性に優れているため、ＰＯＦ１の側面からの衝撃に対する耐性に優れている。また、クラッド１２に、長鎖フルオロアルキルメタクリレート単位を含む共重合体（α１）を用いることで、ＰＯＦ１の耐衝撃性はさらに向上する。

従来、ＰＯＦを長期保管すると、クラッドにクラックが生じ、それによって伝送損失が増大してしまうことがあった。この問題ついて本発明者等が検討したところ、クラッドに混入した異物がクラックの発生に関与していることが判明した。また、ＰＯＦは通常ボビンなどに巻き取られた状態で保管されるが、このようにＰＯＦがボビンなどに巻かれた状態では、クラッドの外側（保護層側）に加わる張力と内側（コア側）に加わる張力に差が生じるため、クラッドに混入した異物を起点としたクラックが特に発生しやすいことがわかった。本発明においては、クラッドに異物が混入することが抑制され、クラッド単独の伝送損失を１，５００〜６，０００ｄＢ／ｋｍに調節することで、長期保存においても、クラッドにクラックが発生することが抑制される。
一方、クラッドに混入している異物は、クラッド単独の伝送損失を高める役割も果たしていることがわかった。つまり、クラッドに混入している異物は、クラッドモードの光を減衰させて伝送帯域を確保する役割を果たしていることがわかった。本発明では、クラッド単独の伝送損失が１，５００〜６，０００ｄＢ／ｋｍに調節されることに加えて、クラッドの厚みが２０〜４０μｍに設定されることで、クラッドモードの光が充分に減衰される。そのため、クラッドモードの光によってパルス幅が広がり、パルス間が重なって高周波数の光信号の伝達が困難になることが抑制されるので、充分な伝送帯域が確保される。
以上のように、本発明のＰＯＦは、広帯域性能と、長期間保管してもクラッドにクラックが生じて伝送損失が増大することを抑制できる優れた耐久性とを兼ね備えている。

また、本発明のＰＯＦは、クラッドの柔軟性が高く、その厚みを２０〜４０μｍとすることで充分な耐衝撃性が確保できる。また、クラッド材として長鎖フルオロアルキルメタクリレートを用いることで、柔軟性を高めることができ、耐衝撃性がさらに向上する。

なお、本発明のＰＯＦは前述したＰＯＦ１には限定されない。例えば、図３に示すように、コア１１とクラッド１２からなる複数の光伝送部２０と、それら光伝送部２０を覆うように形成された保護層１３とを有するＰＯＦ２であってもよい。

［ＰＯＦケーブル］
本発明のＰＯＦケーブルは、前述した本発明のＰＯＦの保護層の外側にジャケット層が形成され、外径が２．２ｍｍのＰＯＦケーブルである。
本発明のＰＯＦケーブルの落下衝撃強度は、１．５Ｎ・ｍ以上である。本発明のＰＯＦケーブルは、前述した本発明のＰＯＦを有していることで、前記落下衝撃強度が達成される。前記落下衝撃強度は、ＪＩＳ Ｃ６８６１によって定められた機械特性試験方法により測定される。

前記ジャケット層の材料は、機械的特性、耐熱性、難燃性、耐薬品性などを考慮して適宜選定することができ、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、ポリオレフィン系エラストマー、ポリアミドなどが挙げられる。
ジャケット層の形成は既存の方法を用いることができる。

以下、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載によっては限定されない。
各例で得られたＰＯＦの評価は、以下に示す、初期の伝送損失、伝送帯域、長期伝送損失の増加、および落下衝撃強度を測定することにより行った。
［伝送帯域］
５０ｍ−２ｍのカットバック法により、励振ＮＡが０．３、０．６５の光に対する長さ５０ｍのＰＯＦの−３ｄＢ帯域を、インパルス応答法により測定した。
測定装置として浜松ホトニクス株式会社製の光サンプリングオシロスコープ、光源として東芝株式会社製の半導体レーザＴＯＬＤ９４１０を用い、測定波長は６５０ｎｍとした。

［伝送損失］
２５ｍ−５ｍのカットバック法によりＰＯＦの伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）を測定した。測定波長は６５０ｎｍ、励振ＮＡは０．１、０．６５とした。また、励振ＮＡが０．１の条件については、ＰＯＦの初期状態の伝送損失に加え、長期保管時の評価として、ＰＯＦをボビンに巻いた状態で、６０℃で２４時間静置する加速試験を行った後の伝送損失も測定した。また、その差から、長期伝送損失（損失増加量）を求めた。
また、クラッド単独の伝送損失は、０．７ｍ−０．２ｍのカットバック法により、前記と同様にして測定した。測定波長は６５０ｎｍ、励振ＮＡは０．１とした。

［開口数（ＮＡ）］
ＰＯＦのＮＡは、ＪＩＳ Ｃ６８６２反射法に準拠した方法で測定した。

また、各例で得られたＰＯＦケーブルの落下衝撃強度を以下に示す方法で測定し、耐衝撃性を評価した。
［落下衝撃強度］
ＰＯＦケーブルの落下衝撃強度は、ＪＩＳ Ｃ６８６１機械特性試験方法に準拠した方法で実施し、ＰＯＦの損失が３ｄＢ増加する衝撃柱の位置エネルギーを算出した。

［実施例１］
コア材はＰＭＭＡを用いた。
クラッド材は、下記に示す組成及び製法にて得られたものを用いた。キャスト重合容器に、１７ＦＭ２５質量％、ＭＭＡ７４質量％及びＭＡＡ１質量％からなる単量体成分と、前記単量体成分に対して、重合開始剤としてジメチル２，２’−アゾビスイソブチレート０．１質量％と、連鎖移動剤としてｎ−オクチルメルカプタン０．２８質量％とを添加し、キャスト重合法（６０℃、５時間、次いで１２０℃、２時間の２段重合）により共重合させた後、脱揮押出機を通じて残存低沸点化合物を除去し、クリーン度のクラスが１０００レベルのクリーンルーム内に設置した、クラス１００レベルのクリーンブース（縦８００ｍｍ×横１６００ｍｍ×高さ２５００ｍｍ；日本エアーテック社製ＨＥＰＡユニット「ＭＡＣ−１０３」を２基設置）内でペレット化を行い、逆止弁付きのＳＵＳ製容器に採取した。この共重合体の屈折率は、１．４６３であった。
また、保護材は、ＶＤＦ８０モル％とＴＦＥ２０モル％の共重合体（ダイキン工業株式会社製、商品名「ＶＰ−５０」）を用いた。前記コア材、クラッド材および保護材を用いて、連続塊状重合直接紡糸法により２３０℃の紡糸温度にて３層複合紡糸を行い、図１に例示したＰＯＦを製造した。この際、クラッド材は、前記ＳＵＳ容器の状態で、６０℃、２４時間減圧乾燥を行った後、直接ＰＯＦ紡糸設備へ接続し、空気中の異物が混入しないようにした。
得られたＰＯＦは、ファイバ直径が１，０１０μｍ、クラッド１２の厚みが３０μｍ、保護層１３の厚みが５μｍ、クラッド１２単独の伝送損失が２，２００ｄＢ／ｋｍであった。
また、得られたＰＯＦの外周に、ポリエチレン（宇部丸善ポリエチレン社製、商品名「ＵＢＥ Ｃ−１８０」）を１４０℃に設定したクロスヘッドダイを用いたクロスヘッド被覆装置で被覆し、外径２．２ｍｍのＰＯＦケーブルとした。

［実施例２］
クラッド１２の厚みを２５μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、ファイバ直径が１，０００μｍのＰＯＦを製造した。
また、得られたＰＯＦに、実施例１と同様にしてポリエチレン被覆を施し、外径２．２ｍｍのＰＯＦケーブルとした。

［実施例３〜６］
クリーンブースに設置されたＨＥＰＡユニット数を変更することにより、クリーンブース環境のクラスを５０〜５００に変更し、クラッド１２の厚みを表１に示すとおりに変更した以外は、実施例１と同様にして、クラッド１２単独の伝送損失が表１に示すとおりであるＰＯＦを製造した。
また、得られたＰＯＦに実施例１と同様にしてポリエチレン被覆を施し、外径２．２ｍｍのＰＯＦケーブルとした。

［比較例１］
クラッド１２の厚みを１０μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、ファイバ直径が１，０００μｍのＰＯＦを製造した。
また、得られたＰＯＦに実施例１と同様にしてポリエチレン被覆を施し、外径２．２ｍｍのＰＯＦケーブルとした。

［比較例２〜５］
クリーンブースに設置されたＨＥＰＡユニット数（０基から３基）及びクリーンブース設置の有無を変更することにより、クリーンブース環境のクラスを５０〜１０００に変更し、クラッド１２の厚みを表１に示すとおりに変更した以外は、実施例１と同様にして、クラッド１２単独の伝送損失が表１に示すとおりであるＰＯＦを製造した。
また、得られたＰＯＦに、により実施例１と同様にしてポリエチレン被覆を施し、外径２．２ｍｍのＰＯＦケーブルとした。
実施例および比較例で得られたＰＯＦとＰＯＦケーブルの評価結果を表１に示す。

表１に示すように、クラッド単独の伝送損失が１，５００〜６，０００ｄＢ／ｋｍで、クラッドの厚みが２０〜４０μｍの実施例１〜６のＰＯＦは、ＰＯＦの伝送損失が小さく、広帯域であった。また、長期伝損増加も小さく、長期間の保管においても、クラッドにクラックが発生することによる伝送損失の増加が抑えられることが確認された。また、実施例１〜６のＰＯＦケーブルは、落下衝撃強度が高く、充分な耐衝撃性を有していた。

一方、クラッドの厚みが２０μｍに満たない比較例１のＰＯＦは、実施例のＰＯＦに比べて伝送帯域が狭く、充分な伝送帯域を確保することができなかった。また、比較例１のＰＯＦケーブルは、落下衝撃強度が低く、耐衝撃性が劣っていた。
クラッド単独の伝送損失が６，０００ｄＢ／ｋｍを超える比較例２および３のＰＯＦは、長期伝損増加が大きく、クラッドにクラックが発生することによる伝送損失の増加を抑制できなかった。また、比較例３のＰＯＦケーブルは、落下衝撃強度が低く、耐衝撃性が劣っていた。
クラッド単独の伝送損失が１，５００ｄＢ／ｋｍに満たない比較例４のＰＯＦは、実施例のＰＯＦに比べて伝送帯域が狭く、充分な伝送帯域を確保することができなかった。
クラッドの厚みが４０μｍを超える比較例５のＰＯＦは、長期伝損増加が大きく、クラッドにクラックが発生することによる伝送損失の増加を抑制できなかった。

１、２ プラスチック光ファイバ １１ コア １２ クラッド １３ 保護層

Claims (3)

1. コアと、該コアの外側に形成されたクラッドと、該クラッドの外側に形成された保護層とを有するプラスチック光ファイバであって、
   前記コアがポリメタクリル酸メチルを含有し、前記クラッドがフルオロアルキルメタクリレート単位を含む共重合体を含有し、
   前記クラッド単独の波長６５０ｎｍの光に対する伝送損失が１，５００〜６，０００ｄＢ／ｋｍであり、前記クラッドの厚みが２０〜４０μｍであることを特徴とするプラスチック光ファイバ。
2. 請求項１に記載のプラスチック光ファイバの外側にジャケット層が形成され、外径が２．２ｍｍであり、落下衝撃強度が１．５Ｎ・ｍ以上であるプラスチック光ファイバケーブル。
3. 請求項１に記載のプラスチック光ファイバの製造方法であって、
   重合によりポリメタクリル酸メチルを含有するコア材を得るコア材製造工程と、重合によりフルオロアルキルメタクリレート単位を含む共重合体を含有するクラッド材を得るクラッド材製造工程と、該コア材、クラッド材、及び前記保護層を形成する保護材を、溶融して複合紡糸する紡糸工程と、を有し、
   前記クラッド材製造工程及び、該クラッド材製造工程から前記紡糸工程にクラッド材を供給する環境を、米国Fed-Std-209D規格で定められたクリーン度がクラス５００以下の環境とす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。

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