JP2836069B2 - プラスチッククラッド光伝送ファイバ - Google Patents
プラスチッククラッド光伝送ファイバInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、伝送損失が少なく、特に紫外領域の損失が
少なく、NAが大きいなどの特性の改良されたプラスチッ
ククラッド光伝送ファイバに関するものである。 ［従来の技術］ 従来より、コアを石英ガラスあるいは光学ガラス、ク
ラッドをプラスチックとしたプラスチッククラッド光伝
送ファイバ（以下、PCFという）は公知であり、特に開
口数（NA）が大きく、低伝送損失であることから光通信
用、画像伝送用、ライトガイド用など広範な分野での用
途が期待されている。 PCFはクラッドに用いるプラスチックの種類を変化さ
せることによってプラスチックの屈折率も変化すること
から、種々の開口数のPCFを得ることが可能である。而
して、コアが特に高純度石英ガラスよりなる場合、屈折
率が1.458と小さく、このためクラッド材としてのプラ
スチックは、これより低い屈折率を有するものから選定
しなければならず、しかもクラッド材としての特性は
（ａ）無色透明、（ｂ）コアとの接着性、（ｃ）クラッ
ド形成性等に優れているという条件を満足することが必
要である。したがって、選択の範囲は極めて狭くなる。 上記のような条件を満足するクラッド材として、ジメ
チルシリコーン、フッ素樹脂等があり、ジメチルシリコ
ーンを用いたPCFが公知であり、かかるPCFが広く実用に
供されている。また、クラッド材としてのフッ素樹脂に
おいて、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロ
ピレン共重合体を用いたPCF（特公昭48−2566号公報参
照）、あるいはテトラフルオロエチレン−フッ化ビニリ
デン共重合体を用いたPCF（特開昭51−52849号公報参
照）、さらには硬化部位を有する溶剤可溶性の含フッ素
重合体を用いたPCF（特開昭62−232601号公報参照）等
が提案されている。 ［発明が解決しようとする問題点］ 前記のように、クラッド材としてジメチルシリコーン
を用いたシリコーンPCFは光学的特性において満足し得
るとしても、シリコーンの強度が弱く、しかも硬度は低
く、例えばシリコーンの強度は３〜40kg/cm2、硬度はJI
S A20〜80であることから、コネクターとの接続が難か
しいという欠点がある。特にコネクターとの接続に接着
剤を用いた場合、−20℃〜＋80℃のヒートサイクル試験
において、コアの石英ガラスとクラッド材との膨張係数
の相違から、その界面に応力が作用して、素線先端が突
き出すという問題点がある。更にシリコーン樹脂の特有
の性質として、透湿係数が比較的大きく、シリコーンPC
Fは高温多湿環境下では、湿分がシリコーンを透して、
コアとクラッドとの界面に容易に侵入してしまい、コア
表面の傷の成長を促進して、ファイバの強度を低下させ
るという欠点もある。 一方、クラッド材として通常のフッ素樹脂を用いたフ
ッ素樹脂PCFは強度が高く、コネクターからの突き出し
現象も生じ難いが、光学的特性としての伝送特性の優れ
たものは得られていない。これは、コアとしての石英ガ
ラスとフッ素樹脂との接着性が劣ることによるものであ
る。即ち、一般的にはフッ素樹脂は溶剤に溶解し難いこ
とから溶液型のコーティングに代って、コアに対してフ
ッ素樹脂は押出成形によってコーティングされていて、
これが接着不良の原因となり、伝送損失を大きくさせて
いる。フッ素樹脂は特定の溶剤に溶解するとしても、僅
かに10〜20重量％が溶解するにとどまり、溶液の粘度、
沸点等の調整は容易でなく、溶液型としてのコーティン
グは困難であるという問題点があった。 このような従来のフッ素樹脂PCFの問題点を解消すべ
く、溶剤可溶性の特性の含フッ素重合体の溶液をコアに
コーティングし硬化させた光伝送ファイバが提案されて
いる（特開昭62−232601号公報などを参照）。このPCF
ファイバは、データ伝送、画像信号伝送などの光信号の
伝送に用いる場合に最適であるが、NAが必ずしも大きく
ない、紫外領域の損失が大きい等の問題点が認められ、
光エネルギー伝送用としては充分でない。特に、含フッ
素樹脂の0.2〜0.4μｍ帯の紫外光の透過率が悪いため、
ファイバとしての伝送損失が0.3μｍで500〜1000dB/km
と大きくなる。さらに紫外光を伝送していると、クラッ
ド材が紫外光を吸収し発熱するため、この熱によってク
ラッド材が劣化し、伝送損失が増加するという問題点も
認められる。 而して、光ファイバで送る光エネルギーの量が、下式
によって表わすことができる。 伝送光エネルギー∝（透過率）(NA)2（ファイバコア
径）2 上式より光エネルギー伝送ファイバは光の透過率が良
く、NAが大きいほど適している。そのためクラッド材の
光透過率を下げることなく、屈折率を小さくする必要が
ある。 エネルギー伝送ファイバは単心で使用されるほか、複
数本のファイバを束ねたバンドルとして用いられること
が多い。その場合、クラッドの厚みが薄いほど、バンド
ルのコア占有面積が大きくなる。クラッドを薄くするた
めには、硬度が大きくて、引張強度、引張弾性率の大き
なクラッド材が適している。 本発明はこのような知見に基づいてなされたもので、
伝送損失が少なく、特に紫外域と0.9μｍ近辺の損失が
少なく、NAが大で、クラッド厚の薄い、さらにはエネル
ギー伝送にも適したクラッド光伝送ファイバを提供する
ことを目的とするものである。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明は、前述の目的のもとに完成されたものであ
り、コアが石英ガラス又は光学ガラスであるプラスチッ
ククラッド光伝送ファイバにおいて、クラッド材が環化
重合により得られる主鎖に環構造を有する含フッ素ポリ
マーからなり、かつクラッド材の厚みが10μｍ以下であ
ることを特徴とするプラスチッククラッド光伝送ファイ
バを提供するものである。すなわち、本発明は、上記構
成を有するエネルギー伝送用にも適したPCFを新規に提
供するものであり、特に本発明は、クラッド材として前
記の如き、特定含フッ素ポリマーの10μｍ以下という薄
膜で被覆したPCFを提供するものである。 本発明において、環化重合により得られる主鎖に環構
造を有する含フッ素ポリマーとしては、例えば一般式（ただし、１は０〜5,mは０〜4,nは０〜1,1＋ｍ＋ｎは
１〜6,RはＦ又はCF3）、一般式 （ただし、o,p,qは０〜5,o＋ｐ＋ｑは１〜６）、 の如き環構造を有するものが挙げられる。これらの内、
次の如き環構造を有するポリマーが代表的である。ただ
し、本発明の内容はこれらのみに限定されるものではな
い。 これら重合体は次のような環化重合によって得られる。 また、これらの成分の本質を損なわない程度に共重合
成分を使用することは何ら差し支えがない。 共重合せしめる他の単量体としては、ラジカル重合性
を有するモノマーであれば、特に限定されずに含フツ素
系、炭化水素系その他が広範囲にわたって例示され得
る。当然のことであるが、これら他の単量体は一種単独
で前記特定環構造を主鎖に導入しうるモノマーとラジカ
ル共重合せしめても良く、あるいは適宜の２種類以上を
併用して上記共重合反応を行なわせても良い。本発明に
おいては、通常は他の単量体としてフルオロオレフィ
ン、フルオロビニルエーテルなどの含フッ素系モノマー
を選定するのが望ましい。例えば、テトラフルオロエチ
レン、パーフルオロ（メチルビニルエーテル）、パーフ
ルオロ（プロピルビニルエーテル）、あるいはカルボン
酸基やスルホン酸基の如き官能基を含有するパーフルオ
ロビニルエーテルなどは好適な具体例であり、弗化ビニ
リデン、弗化ビニル、クロロトリフルオロエチレンなど
も例示され得る。 共重合体組成としては、溶解性、製膜性および含フッ
素ポリマーとしての特性などを生かすために、環状構造
の組成が20％以上が好ましく、更に好ましくは40％以上
であることが望ましい。 以上のような特定含フッ素ポリマーは溶媒に可溶であ
り、用いられる溶媒としては、上記ポリマーを溶解する
ものであれば限定はないが、パーフルオロベンゼン、
“アフルード”（商品名：旭硝子社製のフッ素系溶
剤）、“フロリナート”（商品名:3M社製のパーフルオ
ロ（２−ブチルテトラヒドロフラン）を含んだ液体）、
トリクロロトリフルオロエタン等が好適である。当然の
ことであるが、適宜の２種類以上を併用して溶媒として
用いることができる。特に混合溶媒の場合、炭化水素
系、塩化炭化水素、弗塩化炭化水素、アルコール、その
他の有機溶媒も併用できる。溶液濃度は0.01wt％〜50wt
％で、好ましくは0.1wt％〜20wt％である。 本発明のクラッド材ポリマーは、“フロリナート"FC
−75などのフッ素系溶媒に可溶で、透明な粘稠液体にな
り得る。又、溶融温度が低く、粘土も比較的低いので、
石英ガラス又は光学ガラスからなるシリカファイバにク
ラッド材として被覆することが容易である。 本発明のクラッド材を石英ガラスからなるシリカファ
イバのコアに対して処理してクラッド層を形成する方法
は、コアにクラッド材ポリマーの溶液を被覆して溶媒を
除去するか、あるいは溶融状態で共押出しすることによ
って行なわれる。かかる方法において、被覆方法は、特
に限定されるものではない。例えば、溶液を被覆する場
合、通常のいわゆる線引き装置の使用によるのが好適で
ある。被覆と同時に熱処理による溶媒除去が行なわれる
が、かかる熱処理条件は形成されるクラッド層の厚さ、
溶媒の沸点によって任意に設定される。 本発明のクラッド材ポリマーの好ましい態様として
は、パーフルオロポリマーを用いることが望ましい。こ
のパーフルオロ重合体は結晶性がなく、フッ素含有率が
高いので、透明であると共に低屈折率であり、本発明の
目的から最適である。またこのパーフルオロ重合体は硬
度が高く、引張強度、引張弾性率が大きいので、クラッ
ド材の薄肉化が可能となり、ファイバを複数本束ねたバ
ンドルファイバを作成すると、高コア占有率が得られ
る。さらに、このパーフルオロ重合体は一般的な硬化部
位やＣ−Ｈ結合がないため、本発明で目的とする光線透
過率が良く、特に紫外領域の光透過率に優れたクラッド
材を与え、紫外線伝送用バンドルファイバに使用出来
る。 本発明において、コアが石英ガラスよりなる場合、ク
ラッドの屈折率は1.45以下であることが必要であり、好
ましくは1.40以下、特にエネルギー伝送用として用いる
場合は1.37以下が望ましい。また本発明において、コア
の石英ガラスあるいは光学ガラスに形成するクラッド層
の厚さはバンドルのコア占有面積を考慮すると薄いほど
良いが、保護層として有用にするためには10μｍ以下で
あるのが適当で、特に５〜10μｍであるのが好ましい。 ［作用］ 本発明において、環化重合により得られる主鎖に環構
造を有する含フッ素ポリマーは結晶性がなく、フッ素含
有量が高いので、透明で低屈折率であると考えられる。
又、ポリマーの強度が高く、コア材に対する濡れ性も良
好なので、光伝送ファイバの強度が高いと考えられる。
更に、硬化部位やＣ−Ｈ結合がないため、紫外領域（20
0〜400nm）の光透過率が高く、バンドル化して紫外線を
伝送する場合、紫外線吸収による発熱が小さく、紫外線
伝送量の低下がないという効果が得られる。 ［実施例］ 次に、本発明の実施例について更に具体的に説明する
が、かかる説明によって本発明が何ら限定されるもので
ないことが勿論である。 合成例１ パーフルオロ（アリルビニルエーテル）の30g、トル
クロロトリフルオロエタンの30g及び重合開始剤 の10mgを50ccの耐圧アンプルに入れた。凍結脱気を２回
繰り返した後に20℃で16時間重合した。重合中の圧力は
大気圧よりも低かった。重合の結果、重合体を16g得
た。この重合体の赤外線吸収スペクトルを測定したとこ
ろ、モノマーにあった二重結合に起因する1790cm-1付近
の吸収はなかった。また、この重合体をパーフルオロベ
ンゼンに溶解し19FのNMRスペクトルを測定したところ、
以下の繰り返し構造を示すスペクトルが得られた。 このポリマーの固有粘度［η］は、“フロリナート"F
C−75（商品名:3M社製のパーフルオロ（２−ブチルテト
ラヒドロフラン）を主成分とした液体、以下、FC−75と
略記する）中30℃で0.530であった。 重合体の転移点は69℃であり、室温ではタフで透明な
ガラス状の重合体である。また10％熱分解温度は462℃
であり、さらにこの重合体は無色透明であり、屈折率は
1.34と低く、光線透過率は95％（可視光）、92％（紫外
光、波長300nm）と高かった。さらに、硬度ショアD65、
破断強度315kg/cm2、伸度170％、引張弾性率10200kg/cm
2であった。この重合体を250℃でプレス成形し厚さ100
μｍのフィルムとし、光透過率を測定した結果を図１に
示す。 実施例１ 合成例１で得られた重合体10gを90gのFC−75に溶解
し、粘稠なポリマー溶液を得た。 次にこの組成物を石英ガラス母材から直径200μｍφ
に紡糸したファイバの紡糸直後に塗布し、温度約300℃
の加熱炉内を約２〜３秒間で通過させて硬化させ、その
硬化体から成る厚さ７μｍのクラッド層を形成させて、
コアークラッド構造のファイバを得た。 このPCFについて光学特性を測定した結果、伝送損失
は100dB/km（300nm）、5dB/km（850nm）、5dB/km（920n
m）であり、NAは0.58であった。このファイバを450本束
ねて約5mmφ、長さ1mのバンドルファイバを作り、100W
の水銀ランプを光源としてライトガイドとして用いた。
このバンドルのコア占有面積は72％であり、約2000mWの
紫外光が伝送できた。又、約1000時間の照射を行った
が、伝送光量の低下はみられなかった。 このファイバの伝送損失波長特性を図２に示す。920n
mに現われるＣ−Ｈ格子振動吸収がないので、600〜1000
nmで10dB/km以下を実現できた。 比較例１ テトラフルオロエチレン／エチルビニルエーテル／ヒ
ドロキシブチルビニルエーテルの三元共重合体を用いて
PCFを製造した。 この三元共重合体の硬化体の屈折率は1.41、光透過率
は95％（可視光）、60％（紫外光、波長300nm）であっ
た。この硬化体の光透過率を図１に示す。 この三元共重合体のエチルエチルケトン溶液を用い
て、実施例１と同様に石英ガラスよりなるファイバに塗
布、焼成して硬化体となし、厚さが15μｍのクラッド層
の形成された素線を得た。 このPCFについて光学特性を測定した結果、伝送損失
は500dB/km（300nm）、5dB/km（850nm）、15dB/km（920
nm）であり、NAは0.38であった。このファイバを410本
束ねて約5mmφ、長さ1mのバンドルファイバを作り、実
施例１と同様に100Wの水銀ランプを光源としてライトガ
イドとして用いた。このバンドルのコア占有面積は65％
であり、約1200mWの紫外光が伝送できた。又、約1000時
間の照射を行ったが、伝送光量は500mWに低下した。こ
のファイバの伝送損失波長特性を図２に示す。920nmに
Ｃ−Ｈ格子振動吸収があり、損失の増加がみられる。 比較例２ 市販のジメチルシリコーン（OF−106信越化学製）を
用いてPCFを製造した。 このシリコーンの屈折率は1.41、光透過率は90％（可
視光）、60％（紫外光、波長300nm）であった。この硬
化体の光透過率を図１に示す。 このシリコーンを用いて、実施例１と同様に石英ガラ
スよりなるファイバに塗布、焼成して硬化体となし、厚
さが25μｍのクラッド層の形成された素線を得た。この
PCFについて光学特性を測定した結果、伝送損失は1000d
B/km（300nm）、5dB/km（850nm）、20dB/km（920nm）で
あり、NAは0.39であった。このファイバを350本束ねて
約5mmφ、長さ1mのバンドルファイバを作り、実施例１
と同様に100Wの水銀ランプを光源としてライトガイドと
して用いた。このバンドルのコア占有面積は55％であ
り、約850mWの紫外光が伝送できた。又、約1000時間の
照射を行ったが、伝送光量は600mWに低下した。このフ
ァイバの伝送損失波長特性を図２に示す。920nmに損失
増加がみられる。 比較例３ 実施例１における合成例１で得られた重合体のかわり
にパーフルオロ（2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール）
／テトラフルオロエチレン＝56.9/43.1モル％からなる
共重合体を用いて、石英ガラスファイバの外周にこの共
重合体のクラッド層を形成する以外実施例１と同様にし
て伝送損失を測定した結果10dB/km（850nm）であった。 ［発明の効果］ 本発明のPCFは、クラッド層が特定の環化重合により
得られる主鎖に環構造を有する含フッ素ポリマーで形成
され、伝送損失が少なく、またNAが大きいという優れた
効果を有している。特に200〜400nmの紫外光領域の伝送
損失が少なく、紫外光伝送用ファイバとして優れてい
る。又、紫外光による伝送損失の劣化がない。 通常のPCFはクラッド層のＣ−Ｈ格子振動吸収により9
20nmに10〜20dB/kmの損失増加があり、900nm近辺の光源
を使用できなかったが、パーフルオロ重合体を用いるこ
とによりＣ−Ｈ吸収が消え、900nm近辺の低損失化が実
現でき、900nm近辺の光源の使用が可能となった。 本発明における特定の含フッ素ポリマーは硬度が高
く、引張強度、引張弾性率が大きいことから、クラッド
層の薄膜化が可能であり、５〜10μｍの厚みが実現でき
る。このファイバをバンドル化すると、コア占有面積70
％以上という高密度のバンドルファイバが得られる。
少なく、NAが大きいなどの特性の改良されたプラスチッ
ククラッド光伝送ファイバに関するものである。 ［従来の技術］ 従来より、コアを石英ガラスあるいは光学ガラス、ク
ラッドをプラスチックとしたプラスチッククラッド光伝
送ファイバ（以下、PCFという）は公知であり、特に開
口数（NA）が大きく、低伝送損失であることから光通信
用、画像伝送用、ライトガイド用など広範な分野での用
途が期待されている。 PCFはクラッドに用いるプラスチックの種類を変化さ
せることによってプラスチックの屈折率も変化すること
から、種々の開口数のPCFを得ることが可能である。而
して、コアが特に高純度石英ガラスよりなる場合、屈折
率が1.458と小さく、このためクラッド材としてのプラ
スチックは、これより低い屈折率を有するものから選定
しなければならず、しかもクラッド材としての特性は
（ａ）無色透明、（ｂ）コアとの接着性、（ｃ）クラッ
ド形成性等に優れているという条件を満足することが必
要である。したがって、選択の範囲は極めて狭くなる。 上記のような条件を満足するクラッド材として、ジメ
チルシリコーン、フッ素樹脂等があり、ジメチルシリコ
ーンを用いたPCFが公知であり、かかるPCFが広く実用に
供されている。また、クラッド材としてのフッ素樹脂に
おいて、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロ
ピレン共重合体を用いたPCF（特公昭48−2566号公報参
照）、あるいはテトラフルオロエチレン−フッ化ビニリ
デン共重合体を用いたPCF（特開昭51−52849号公報参
照）、さらには硬化部位を有する溶剤可溶性の含フッ素
重合体を用いたPCF（特開昭62−232601号公報参照）等
が提案されている。 ［発明が解決しようとする問題点］ 前記のように、クラッド材としてジメチルシリコーン
を用いたシリコーンPCFは光学的特性において満足し得
るとしても、シリコーンの強度が弱く、しかも硬度は低
く、例えばシリコーンの強度は３〜40kg/cm2、硬度はJI
S A20〜80であることから、コネクターとの接続が難か
しいという欠点がある。特にコネクターとの接続に接着
剤を用いた場合、−20℃〜＋80℃のヒートサイクル試験
において、コアの石英ガラスとクラッド材との膨張係数
の相違から、その界面に応力が作用して、素線先端が突
き出すという問題点がある。更にシリコーン樹脂の特有
の性質として、透湿係数が比較的大きく、シリコーンPC
Fは高温多湿環境下では、湿分がシリコーンを透して、
コアとクラッドとの界面に容易に侵入してしまい、コア
表面の傷の成長を促進して、ファイバの強度を低下させ
るという欠点もある。 一方、クラッド材として通常のフッ素樹脂を用いたフ
ッ素樹脂PCFは強度が高く、コネクターからの突き出し
現象も生じ難いが、光学的特性としての伝送特性の優れ
たものは得られていない。これは、コアとしての石英ガ
ラスとフッ素樹脂との接着性が劣ることによるものであ
る。即ち、一般的にはフッ素樹脂は溶剤に溶解し難いこ
とから溶液型のコーティングに代って、コアに対してフ
ッ素樹脂は押出成形によってコーティングされていて、
これが接着不良の原因となり、伝送損失を大きくさせて
いる。フッ素樹脂は特定の溶剤に溶解するとしても、僅
かに10〜20重量％が溶解するにとどまり、溶液の粘度、
沸点等の調整は容易でなく、溶液型としてのコーティン
グは困難であるという問題点があった。 このような従来のフッ素樹脂PCFの問題点を解消すべ
く、溶剤可溶性の特性の含フッ素重合体の溶液をコアに
コーティングし硬化させた光伝送ファイバが提案されて
いる（特開昭62−232601号公報などを参照）。このPCF
ファイバは、データ伝送、画像信号伝送などの光信号の
伝送に用いる場合に最適であるが、NAが必ずしも大きく
ない、紫外領域の損失が大きい等の問題点が認められ、
光エネルギー伝送用としては充分でない。特に、含フッ
素樹脂の0.2〜0.4μｍ帯の紫外光の透過率が悪いため、
ファイバとしての伝送損失が0.3μｍで500〜1000dB/km
と大きくなる。さらに紫外光を伝送していると、クラッ
ド材が紫外光を吸収し発熱するため、この熱によってク
ラッド材が劣化し、伝送損失が増加するという問題点も
認められる。 而して、光ファイバで送る光エネルギーの量が、下式
によって表わすことができる。 伝送光エネルギー∝（透過率）(NA)2（ファイバコア
径）2 上式より光エネルギー伝送ファイバは光の透過率が良
く、NAが大きいほど適している。そのためクラッド材の
光透過率を下げることなく、屈折率を小さくする必要が
ある。 エネルギー伝送ファイバは単心で使用されるほか、複
数本のファイバを束ねたバンドルとして用いられること
が多い。その場合、クラッドの厚みが薄いほど、バンド
ルのコア占有面積が大きくなる。クラッドを薄くするた
めには、硬度が大きくて、引張強度、引張弾性率の大き
なクラッド材が適している。 本発明はこのような知見に基づいてなされたもので、
伝送損失が少なく、特に紫外域と0.9μｍ近辺の損失が
少なく、NAが大で、クラッド厚の薄い、さらにはエネル
ギー伝送にも適したクラッド光伝送ファイバを提供する
ことを目的とするものである。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明は、前述の目的のもとに完成されたものであ
り、コアが石英ガラス又は光学ガラスであるプラスチッ
ククラッド光伝送ファイバにおいて、クラッド材が環化
重合により得られる主鎖に環構造を有する含フッ素ポリ
マーからなり、かつクラッド材の厚みが10μｍ以下であ
ることを特徴とするプラスチッククラッド光伝送ファイ
バを提供するものである。すなわち、本発明は、上記構
成を有するエネルギー伝送用にも適したPCFを新規に提
供するものであり、特に本発明は、クラッド材として前
記の如き、特定含フッ素ポリマーの10μｍ以下という薄
膜で被覆したPCFを提供するものである。 本発明において、環化重合により得られる主鎖に環構
造を有する含フッ素ポリマーとしては、例えば一般式（ただし、１は０〜5,mは０〜4,nは０〜1,1＋ｍ＋ｎは
１〜6,RはＦ又はCF3）、一般式 （ただし、o,p,qは０〜5,o＋ｐ＋ｑは１〜６）、 の如き環構造を有するものが挙げられる。これらの内、
次の如き環構造を有するポリマーが代表的である。ただ
し、本発明の内容はこれらのみに限定されるものではな
い。 これら重合体は次のような環化重合によって得られる。 また、これらの成分の本質を損なわない程度に共重合
成分を使用することは何ら差し支えがない。 共重合せしめる他の単量体としては、ラジカル重合性
を有するモノマーであれば、特に限定されずに含フツ素
系、炭化水素系その他が広範囲にわたって例示され得
る。当然のことであるが、これら他の単量体は一種単独
で前記特定環構造を主鎖に導入しうるモノマーとラジカ
ル共重合せしめても良く、あるいは適宜の２種類以上を
併用して上記共重合反応を行なわせても良い。本発明に
おいては、通常は他の単量体としてフルオロオレフィ
ン、フルオロビニルエーテルなどの含フッ素系モノマー
を選定するのが望ましい。例えば、テトラフルオロエチ
レン、パーフルオロ（メチルビニルエーテル）、パーフ
ルオロ（プロピルビニルエーテル）、あるいはカルボン
酸基やスルホン酸基の如き官能基を含有するパーフルオ
ロビニルエーテルなどは好適な具体例であり、弗化ビニ
リデン、弗化ビニル、クロロトリフルオロエチレンなど
も例示され得る。 共重合体組成としては、溶解性、製膜性および含フッ
素ポリマーとしての特性などを生かすために、環状構造
の組成が20％以上が好ましく、更に好ましくは40％以上
であることが望ましい。 以上のような特定含フッ素ポリマーは溶媒に可溶であ
り、用いられる溶媒としては、上記ポリマーを溶解する
ものであれば限定はないが、パーフルオロベンゼン、
“アフルード”（商品名：旭硝子社製のフッ素系溶
剤）、“フロリナート”（商品名:3M社製のパーフルオ
ロ（２−ブチルテトラヒドロフラン）を含んだ液体）、
トリクロロトリフルオロエタン等が好適である。当然の
ことであるが、適宜の２種類以上を併用して溶媒として
用いることができる。特に混合溶媒の場合、炭化水素
系、塩化炭化水素、弗塩化炭化水素、アルコール、その
他の有機溶媒も併用できる。溶液濃度は0.01wt％〜50wt
％で、好ましくは0.1wt％〜20wt％である。 本発明のクラッド材ポリマーは、“フロリナート"FC
−75などのフッ素系溶媒に可溶で、透明な粘稠液体にな
り得る。又、溶融温度が低く、粘土も比較的低いので、
石英ガラス又は光学ガラスからなるシリカファイバにク
ラッド材として被覆することが容易である。 本発明のクラッド材を石英ガラスからなるシリカファ
イバのコアに対して処理してクラッド層を形成する方法
は、コアにクラッド材ポリマーの溶液を被覆して溶媒を
除去するか、あるいは溶融状態で共押出しすることによ
って行なわれる。かかる方法において、被覆方法は、特
に限定されるものではない。例えば、溶液を被覆する場
合、通常のいわゆる線引き装置の使用によるのが好適で
ある。被覆と同時に熱処理による溶媒除去が行なわれる
が、かかる熱処理条件は形成されるクラッド層の厚さ、
溶媒の沸点によって任意に設定される。 本発明のクラッド材ポリマーの好ましい態様として
は、パーフルオロポリマーを用いることが望ましい。こ
のパーフルオロ重合体は結晶性がなく、フッ素含有率が
高いので、透明であると共に低屈折率であり、本発明の
目的から最適である。またこのパーフルオロ重合体は硬
度が高く、引張強度、引張弾性率が大きいので、クラッ
ド材の薄肉化が可能となり、ファイバを複数本束ねたバ
ンドルファイバを作成すると、高コア占有率が得られ
る。さらに、このパーフルオロ重合体は一般的な硬化部
位やＣ−Ｈ結合がないため、本発明で目的とする光線透
過率が良く、特に紫外領域の光透過率に優れたクラッド
材を与え、紫外線伝送用バンドルファイバに使用出来
る。 本発明において、コアが石英ガラスよりなる場合、ク
ラッドの屈折率は1.45以下であることが必要であり、好
ましくは1.40以下、特にエネルギー伝送用として用いる
場合は1.37以下が望ましい。また本発明において、コア
の石英ガラスあるいは光学ガラスに形成するクラッド層
の厚さはバンドルのコア占有面積を考慮すると薄いほど
良いが、保護層として有用にするためには10μｍ以下で
あるのが適当で、特に５〜10μｍであるのが好ましい。 ［作用］ 本発明において、環化重合により得られる主鎖に環構
造を有する含フッ素ポリマーは結晶性がなく、フッ素含
有量が高いので、透明で低屈折率であると考えられる。
又、ポリマーの強度が高く、コア材に対する濡れ性も良
好なので、光伝送ファイバの強度が高いと考えられる。
更に、硬化部位やＣ−Ｈ結合がないため、紫外領域（20
0〜400nm）の光透過率が高く、バンドル化して紫外線を
伝送する場合、紫外線吸収による発熱が小さく、紫外線
伝送量の低下がないという効果が得られる。 ［実施例］ 次に、本発明の実施例について更に具体的に説明する
が、かかる説明によって本発明が何ら限定されるもので
ないことが勿論である。 合成例１ パーフルオロ（アリルビニルエーテル）の30g、トル
クロロトリフルオロエタンの30g及び重合開始剤 の10mgを50ccの耐圧アンプルに入れた。凍結脱気を２回
繰り返した後に20℃で16時間重合した。重合中の圧力は
大気圧よりも低かった。重合の結果、重合体を16g得
た。この重合体の赤外線吸収スペクトルを測定したとこ
ろ、モノマーにあった二重結合に起因する1790cm-1付近
の吸収はなかった。また、この重合体をパーフルオロベ
ンゼンに溶解し19FのNMRスペクトルを測定したところ、
以下の繰り返し構造を示すスペクトルが得られた。 このポリマーの固有粘度［η］は、“フロリナート"F
C−75（商品名:3M社製のパーフルオロ（２−ブチルテト
ラヒドロフラン）を主成分とした液体、以下、FC−75と
略記する）中30℃で0.530であった。 重合体の転移点は69℃であり、室温ではタフで透明な
ガラス状の重合体である。また10％熱分解温度は462℃
であり、さらにこの重合体は無色透明であり、屈折率は
1.34と低く、光線透過率は95％（可視光）、92％（紫外
光、波長300nm）と高かった。さらに、硬度ショアD65、
破断強度315kg/cm2、伸度170％、引張弾性率10200kg/cm
2であった。この重合体を250℃でプレス成形し厚さ100
μｍのフィルムとし、光透過率を測定した結果を図１に
示す。 実施例１ 合成例１で得られた重合体10gを90gのFC−75に溶解
し、粘稠なポリマー溶液を得た。 次にこの組成物を石英ガラス母材から直径200μｍφ
に紡糸したファイバの紡糸直後に塗布し、温度約300℃
の加熱炉内を約２〜３秒間で通過させて硬化させ、その
硬化体から成る厚さ７μｍのクラッド層を形成させて、
コアークラッド構造のファイバを得た。 このPCFについて光学特性を測定した結果、伝送損失
は100dB/km（300nm）、5dB/km（850nm）、5dB/km（920n
m）であり、NAは0.58であった。このファイバを450本束
ねて約5mmφ、長さ1mのバンドルファイバを作り、100W
の水銀ランプを光源としてライトガイドとして用いた。
このバンドルのコア占有面積は72％であり、約2000mWの
紫外光が伝送できた。又、約1000時間の照射を行った
が、伝送光量の低下はみられなかった。 このファイバの伝送損失波長特性を図２に示す。920n
mに現われるＣ−Ｈ格子振動吸収がないので、600〜1000
nmで10dB/km以下を実現できた。 比較例１ テトラフルオロエチレン／エチルビニルエーテル／ヒ
ドロキシブチルビニルエーテルの三元共重合体を用いて
PCFを製造した。 この三元共重合体の硬化体の屈折率は1.41、光透過率
は95％（可視光）、60％（紫外光、波長300nm）であっ
た。この硬化体の光透過率を図１に示す。 この三元共重合体のエチルエチルケトン溶液を用い
て、実施例１と同様に石英ガラスよりなるファイバに塗
布、焼成して硬化体となし、厚さが15μｍのクラッド層
の形成された素線を得た。 このPCFについて光学特性を測定した結果、伝送損失
は500dB/km（300nm）、5dB/km（850nm）、15dB/km（920
nm）であり、NAは0.38であった。このファイバを410本
束ねて約5mmφ、長さ1mのバンドルファイバを作り、実
施例１と同様に100Wの水銀ランプを光源としてライトガ
イドとして用いた。このバンドルのコア占有面積は65％
であり、約1200mWの紫外光が伝送できた。又、約1000時
間の照射を行ったが、伝送光量は500mWに低下した。こ
のファイバの伝送損失波長特性を図２に示す。920nmに
Ｃ−Ｈ格子振動吸収があり、損失の増加がみられる。 比較例２ 市販のジメチルシリコーン（OF−106信越化学製）を
用いてPCFを製造した。 このシリコーンの屈折率は1.41、光透過率は90％（可
視光）、60％（紫外光、波長300nm）であった。この硬
化体の光透過率を図１に示す。 このシリコーンを用いて、実施例１と同様に石英ガラ
スよりなるファイバに塗布、焼成して硬化体となし、厚
さが25μｍのクラッド層の形成された素線を得た。この
PCFについて光学特性を測定した結果、伝送損失は1000d
B/km（300nm）、5dB/km（850nm）、20dB/km（920nm）で
あり、NAは0.39であった。このファイバを350本束ねて
約5mmφ、長さ1mのバンドルファイバを作り、実施例１
と同様に100Wの水銀ランプを光源としてライトガイドと
して用いた。このバンドルのコア占有面積は55％であ
り、約850mWの紫外光が伝送できた。又、約1000時間の
照射を行ったが、伝送光量は600mWに低下した。このフ
ァイバの伝送損失波長特性を図２に示す。920nmに損失
増加がみられる。 比較例３ 実施例１における合成例１で得られた重合体のかわり
にパーフルオロ（2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール）
／テトラフルオロエチレン＝56.9/43.1モル％からなる
共重合体を用いて、石英ガラスファイバの外周にこの共
重合体のクラッド層を形成する以外実施例１と同様にし
て伝送損失を測定した結果10dB/km（850nm）であった。 ［発明の効果］ 本発明のPCFは、クラッド層が特定の環化重合により
得られる主鎖に環構造を有する含フッ素ポリマーで形成
され、伝送損失が少なく、またNAが大きいという優れた
効果を有している。特に200〜400nmの紫外光領域の伝送
損失が少なく、紫外光伝送用ファイバとして優れてい
る。又、紫外光による伝送損失の劣化がない。 通常のPCFはクラッド層のＣ−Ｈ格子振動吸収により9
20nmに10〜20dB/kmの損失増加があり、900nm近辺の光源
を使用できなかったが、パーフルオロ重合体を用いるこ
とによりＣ−Ｈ吸収が消え、900nm近辺の低損失化が実
現でき、900nm近辺の光源の使用が可能となった。 本発明における特定の含フッ素ポリマーは硬度が高
く、引張強度、引張弾性率が大きいことから、クラッド
層の薄膜化が可能であり、５〜10μｍの厚みが実現でき
る。このファイバをバンドル化すると、コア占有面積70
％以上という高密度のバンドルファイバが得られる。
【図面の簡単な説明】
図１はクラッド材の光透過率を示し、図２はPCFの伝送
損失特性を示す。図１及び図２において、−は実施例
１、‐‐‐‐は比較例1,−‐−は比較例２の結果を夫々
示している。
損失特性を示す。図１及び図２において、−は実施例
１、‐‐‐‐は比較例1,−‐−は比較例２の結果を夫々
示している。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭63−261204（ＪＰ，Ａ)
米国特許4530569（ＵＳ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名)
G02B 6/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．コアが石英ガラス又は光学ガラスであるプラスチッ
ククラッド光伝送ファイバにおいて、クラッド材が環化
重合により得られる主鎖に環構造を有する含フッ素ポリ
マーからなり、かつクラッド材の厚みが10μｍ以下であ
ることを特徴とするプラスチッククラッド光伝送ファイ
バ。 ２．環構造が含フッ素環構造である特許請求の範囲第１
項記載のファイバ。 ３．環構造がエーテル結合含有含フッ素環構造である特
許請求の範囲第１項記載のファイバ。 ４．環構造が４〜７員環構造である特許請求の範囲第１
項〜第３項のいずれか一項に記載のファイバ。 ５．含フッ素ポリマーがパーフルオロポリマーである特
許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか一項に記載のフ
ァイバ。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP62284343A JP2836069B2 (ja) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | プラスチッククラッド光伝送ファイバ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62284343A JP2836069B2 (ja) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | プラスチッククラッド光伝送ファイバ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01126602A JPH01126602A (ja) | 1989-05-18 |
| JP2836069B2 true JP2836069B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=17677350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62284343A Expired - Fee Related JP2836069B2 (ja) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | プラスチッククラッド光伝送ファイバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2836069B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009001484A1 (ja) | 2007-06-26 | 2008-12-31 | Fujikura Ltd. | プラスチックガラス光ファイバ |
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|---|---|---|---|---|
| US6944380B1 (en) | 2001-01-16 | 2005-09-13 | Japan Science And Technology Agency | Optical fiber for transmitting ultraviolet ray, optical fiber probe, and method of manufacturing the optical fiber probe |
| WO2003091774A1 (fr) * | 2002-04-26 | 2003-11-06 | Japan Science And Technology Corporation | Reseau de fibre et procede de fabrication correspondant |
| US20100220966A1 (en) * | 2009-02-27 | 2010-09-02 | Kevin Wallace Bennett | Reliability Multimode Optical Fiber |
Citations (1)
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| US4530569A (en) | 1981-08-20 | 1985-07-23 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Optical fibers comprising cores clad with amorphous copolymers of perfluoro-2,2-dimethyl-1,3-dioxole |
Family Cites Families (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2724709B2 (ja) * | 1987-04-20 | 1998-03-09 | 旭硝子株式会社 | 光伝送フアイバー用クラツド材 |
-
1987
- 1987-11-12 JP JP62284343A patent/JP2836069B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4530569A (en) | 1981-08-20 | 1985-07-23 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Optical fibers comprising cores clad with amorphous copolymers of perfluoro-2,2-dimethyl-1,3-dioxole |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009001484A1 (ja) | 2007-06-26 | 2008-12-31 | Fujikura Ltd. | プラスチックガラス光ファイバ |
| US8195019B2 (en) | 2007-06-26 | 2012-06-05 | Fujikura Ltd. | Plastic glass optical fiber |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01126602A (ja) | 1989-05-18 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |