JP3387061B2 - 特性が半径方向に変わる物質とその製造装置及び調製方法 - Google Patents

特性が半径方向に変わる物質とその製造装置及び調製方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】発明の属する技術分野 本発明は、通信または映像伝達の分野におけるグレーデ
ィッドインデックス型プラスチック光ファイバーの製造
に用いられる、半径方向に特性が変わる物質に関するも
のである。さらに特別には、本発明は、半径方向に特性
が変わる物質の調製方法、および、その製造のための装
置に関するものである。該半径方向に特性が変わる物質
は、ポリマーまたはセラミックから製造され得る。本発
明において、特性とは、屈折率のような光学的な特性、
引張強さ、色、熱膨張係数、成分の相対的濃度、触媒効
果等を意味する。
【０００２】発明の背景 半径方向に特性が変わる物質は、通信、映像伝達または
その他の目的の分野において使用され得る。特に、半径
方向に特性が変わる物質は、遠距離通信（telecommunic
ation）のためのグレーディッドインデックス型プラス
チック光ファイバーとして使用されてきている。
【０００３】従来の遠距離通信システム用光ファイバー
は、シングルモードガラス光ファイバーと、マルチモー
ドガラス光ファイバーに分類される。該シングルモード
光ファイバーは、長距離かつ高速の遠距離通信媒体とし
て広く用いられている。しかしながら、該シングルモー
ドガラス光ファイバーは、一般的に５〜１０ミクロンと
小さいコア直径を持つことから、光通信システムの他の
構成物と連結させるために該ファイバーのアライメント
においてかなりの正確性が要求され、それによりシステ
ム全体のコストが増加してしまう。シングルモードガラ
スファイバーと比べて、マルチモードガラスファイバー
はシングルモードガラスファイバーより大きい直径を持
つものであり、主にローカルエリアネットワーク（ＬＡ
Ｎ）のような短距離伝達用として用いられてきた。しか
しながら、それらの相互接続のための通常のコストでさ
え、それらの用途を限定している。結果的に、ツイスト
ペアケーブルまたは同軸ケーブルのような金属ケーブル
が、２００ｍまでの短距離の範囲の用途においていまだ
に広く用いられている。しかしながら、これらの金属ケ
ーブルは、今後予想される数百ＭＨｚの帯域幅（bandwi
dth）（例えば、非同期転送モード［ＡＴＭ］基準（sta
ndard）で秒当り６２５メガバイト）に対応できない。
例えばＬＡＮのようなプラスチック光ファイバー（ＰＯ
Ｆ）開発は、短距離範囲の用途においてこれまで非常に
重要であった。ＰＯＦはコア直径が約０．５〜１．０ｍ
ｍでありえ、そのため射出成型ポリマーコネクタに適合
させることができ、ＰＯＦをシステムの他の構成物に相
互連結させることにかかるコストを徹底的に減少させる
ことができる。これらのプラスチック光ファイバーは、
ステップインデックス（ＳＩ）構造またはグラージェン
トインデックス（gradient-index、ＧＩ）構造を持つ。
遺憾ながら、ステップインデックス型プラスチック光フ
ァイバー（ＳＩ−ＰＯＦ）は、形態的なばらつき（moda
l dispersion）が高く、それゆえに帯域幅の要求を満た
すことができない。しかしながら、グラージェントイン
デックス型プラスチック光ファイバー（ＧＲＩＮ−ＰＯ
Ｆ）は、形態的なばらつきが低いため、短距離通信用途
に用いるための高帯域幅、コストに見合った媒体として
高い可能性を有する。
【０００４】１９８８年にコイケ教授（professor Koik
e）によって、ＧＲＩＮ−ＰＯＦを製造するための界面
ゲルコポリマープロセスが発表された（Koike,Y.等、Ap
plied Optics、vol.27、486(1988)）。その後多くの特
許出願がなされた（日本石油化学社（Nippon Petrochem
icals Co.））の米国特許第５，２５３，３２３号；日
本石油化学社（Nippon Petrochemicals Co.）の米国特
許第５，３８２，４４８号；ヤスヒロ コイケ（Yasuhi
ro Koike）およびリョウ ニヘイ（Ryo Nihei）の米国
特許第５，５９３，６２１号、および；日本石油化学社
（Nippon Petrochemicals Co.）の国際特許出願ＰＣＴ
ＷＯ９２／０３７５０ Ｇ０２Ｂ６／００；国際特許
出願ＰＣＴ ＷＯ ９２／０３７５１ Ｇ０２Ｂ６／０
０；三菱レーヨン（Mitsubishi Rayon）の特開平０３−
７８７０６ Ｇ０２Ｂ６／００；東レ（Toray Ind.）の
特開平０４−８６６０３号 Ｇ０２Ｂ６／００）。これ
らのプロセスは二つの大きな型に分類される。
【０００５】１．グラージェントインデックスを用いて
プレフォーム（preform）を製造し、その後ファイバー
に延伸されるバッチプロセスである。該プレフォームは
ポリマーと低分子量の添加剤からなる。
【０００６】２．低分子量の成分を半径方向へ抽出す
る、および／または分子量成分を半径方向に注入し、そ
の後の残存するモノマー（residual monomer）を重合す
ることによる、ファイバー押出プロセスである。
【０００７】第一の型のプロセスは、２．５Ｇビット／
秒と実測された帯域幅を持つファイバーの製造に良好に
も適している。第二の型のプロセスは、同様に高い帯域
幅を達成することができる。
【０００８】上述の特許および特許出願に加えて、ＧＩ
光ファイバーの製造に関する米国特許出願第８９／９２
９，１６１号（ＰＣＴ／ＵＳ９７／１６１７２）が、パ
ーク（Park）およびワルカー（Walker）によって出願さ
れた。パーク等によるプロセスは、材料特性の軸多様性
を持つポリマー材料を回転コーンに適用し、軸多様性を
半径方向の多様性に変換することによって達成される。
パーク等はまた、ある材料特性の軸の多様性を当該材料
特性の半径方向への特性に変換するための機械的な手段
を含む、少なくともある半径方向に変化する材料特性を
有する円柱形成型品を製造するための装置も開示してい
る。
【０００９】本発明の目的は、ＬＡＮにおいてＧＲＩＮ
−ＰＯＦおよび他の関連する用途に使用するために、形
態的なばらつきを最小化することである。形態的なばら
つきを最小化するのに要求される半径方向の屈折率プロ
ファイルが広く研究されている。通常研究されているＧ
ＲＩＮファイバーの形態は、“指数法則（power-la
w）”インデックスの多様性を持つものである（Halle
y、P.、Fiber Optic Systems、J.Wiley and Sons(198
7);Olshansky,R.,D.B.Keck[1976]Appl.Opt.15(2):483〜
491）。
【００１０】
【数１】
【００１１】ここでｒはファイバー軸からの半径方向の
距離であり、ａは該ファイバーの半径であり、ｎ1およ
びｎ2はそれぞれｒ＝０およびｒ＝ａにおける屈折率で
あり、ここでｎ1ｎ2である。パラメータｇは、半径の
関数および２Δ＝（ｎ1 2−ｎ2 2）／ｎ1 2としてインデッ
クスプロファイルを決定する。ｇ＝２である特殊な場合
において、指数法則（power-law index）は"放物線法則
（parabolic law）"と呼ばれる。ｇの値が２に近い場
合、最大の帯域幅に最適の屈折率プロファイルが得られ
る。デルタ関数の形式において光シグナル（light sign
al）がＧＲＩＮファイバーに送り出される場合、最大の
帯域幅であるＢは、
【００１２】
【数２】
【００１３】によって得られる。
【００１４】ここでＬはファイバーの長さであり、ｃは
光の速度である。
【００１５】理論的に、ＧＲＩＮ−ＰＯＦの帯域幅は最
適値付近のｇ値に極端に敏感である。それゆえに、ＧＲ
ＩＮ−ＰＯＦの製造において、どれだけ大きい帯域幅を
ＧＲＩＮ−ＰＯＦが持つかということは、ｇ値を制御す
るためのプロセスの能力に依存している。パーク等によ
る方法以外の、ＧＲＩＮ−ＰＯＦを製造する従来の方法
において、半径方向における屈折率プロファイルは低分
子量材料の拡散（diffusion）または二つの材料の相対
的反応性により決定される。このように、従来のプロセ
スはｇ値、または、屈折の半径方向のプロファイルを制
御する能力を持たない。上述のパーク等によるプロセス
は、特殊な押出し成型ダイを用いて二つ以上のポリマー
を機械的混合することによってｇ値を制御する能力を持
つ、ということが主張されている。しかしながら、この
プロセスは、押出しダイの複雑な構造および同時押出し
プロセスによるポリマーの熱分解によって生じる異成分
汚染のために、減衰量が低い光ファイバーを製造するこ
とが難しいという欠点を持つ。
【００１６】それゆえに、本発明者等は、プラスチック
光ファイバーの調製方法およびその製造のための装置を
開発した。本発明のプロセスは、屈折率プロファイルを
制御する能力を持つ。パーク等によるプロセスと異な
り、この新規のプロセスは押出し方法ではなく、その装
置も複雑ではない。本発明のプロセスによって、コイケ
（Koike）によるプロセスのように、光シグナルの強度
損失が低いプラスチック光ファイバーを製造する方法が
提供されうる。
【００１７】発明の目的 本発明の目的は、通信または映像伝達の分野においてグ
レーディッドインデックス型プラスチック光ファイバー
の製造に用いられる、半径方向に特性が変わる物質を提
供することである。
【００１８】他の本発明の目的は、通信または映像伝達
の分野においてグレーディッドインデックス型プラスチ
ック光ファイバーの製造に用いられる、半径方向に特性
が変わる物質の調製方法を提供することである。
【００１９】本発明のさらなる目的は、ｇ値または半径
方向への屈折率を制御する能力を持つ、半径方向に特性
が変わる物質を製造する方法を提供することである。
【００２０】本発明のさらなる目的は、簡単な構造を持
つ、半径方向に特性が変わる物質を製造する装置を提供
することである。
【００２１】本発明のさらなる目的は、光シグナルの強
度損失が低いプラスチック光ファイバーを製造する方法
を提供することである。
【００２２】本発明の他の目的および利点は、本発明の
開示および添付された請求項より明らかであろう。
【００２３】発明の概要 本発明の内容を下記に詳細に説明する。
【００２４】通信または映像伝達の分野においてグレー
ディッドインデックス型プラスチック光ファイバーの製
造に用いられる、本発明の半径方向に特性が変わる物質
の調製方法は、外部容器、該外部容器に備えられる内部
容器、該内部容器内のある位置に備えられる回転ロッ
ド、ならびに、該外部および内部容器の底部を密封する
ための密封部材を含む反応装置を提供し、該内部容器を
内部材料で、ならびに、該内部容器および該外部容器の
間を外部材料で充填し、ここで該外部材料は該内部材料
とは異なる特性をもつものであり、該内部容器を除去
し、二つの材料の層状混合（laminar mixing）のために
回転ロッドを回転させることを含む。本発明の半径方向
に特性が変わる物質の製造のための装置は、特定の断面
を持つ外部容器、該外部容器に備えられる特定の断面を
持つ内部容器、該内部容器のある位置に備えられる回転
ロッド、ならびに、該外部および内部容器の底部を密封
するための密封部材を含む。
【００２５】好ましい実施形態の詳細な説明 本発明の通信または映像伝達の分野においてグレーディ
ッドインデックス型プラスチック光ファイバーの製造に
用いられる、半径方向に特性が変わる物質は、外部容
器、該外部容器に備えられる内部容器、該内部容器内の
ある位置に備えられる回転ロッド、ならびに、該外部容
器および該内部容器の底部を密封するための密封部材を
含む反応装置を提供し、該内部容器を内部材料で充填
し、該内部容器および該外部容器の間を外部材料で充填
し、ここで該外部材料は該内部容器とは異なる特性をも
つものであり、該内部容器を除去し、二つの材料の層状
混合（laminar mixing）のために回転ロッドを回転させ
ることを含む方法によって製造され得る。
【００２６】本発明の半径方法に特性が変わる物質を製
造するための装置は、特定の断面を持つ外部容器１、該
外部容器中に備えられる特定の断面を持つ内部容器２、
該内部容器のある位置に備えられる回転ロッド３、およ
び、該外部容器および該内部容器の底部を密封するため
の密封部材４を含む。一般的には、該外部容器は円形の
断面を持つが、その断面は物質の特性プロファイルによ
って、三角形、長方形、またはその他の幾何学的な形を
とり得る。添付された図面を参照して本発明を詳細に説
明する。
【００２７】図１ａは半径方向に特性が変わるプロファ
イルであり、図１ｂは半径方向に特性が変わる物質の概
略図である。図２は本発明の半径方向に特性が変わる物
質を製造するための装置の概略図である。図３は図２の
装置の断面図である。図４は外部および内部容器を底部
で密封するための図２の装置の密封部材の概略図であ
る。
【００２８】図５は本発明の装置の断面図であり、外部
材料に対する内部材料の混合率を示しており、ここで内
部容器の断面図がハート形である。図６ａは本発明の装
置の断面図であり、外部材料に対する内部材料の混合率
を示しており、ここで内部容器の断面図はパイ様形（pi
e-like shape）である。図６ｂは本発明の装置の断面図
であり、外部材料に対する内部材料の混合率を示してお
り、ここで内部容器の断面図がラッパ様形（trumpet-li
ke shape）である。図７ａは内部および外部容器の断面
図は円形であり、その円は同軸である該装置の断面図で
ある。図７ｂは内部および外部容器の断面図は円形であ
り、該円はその中心が異なる該装置の断面図である。
【００２９】図８ａは長方形の断面図を持つ外部容器の
概略図であり、図８ｂは三角形の断面図を持つ外部容器
の概略図である。図９ａは本発明の半径方向に特性が変
わる物質の断面図であり、外部容器が長方形の場合、同
じ特性を有する輪郭（contour）を示す。図９ｂは本発
明の半径方向に特性が変わる物質の断面図であり、外部
容器が三角形の場合、同じ特性を有する輪郭（contou
r）を示す。
【００３０】図２および図４で示したように、外部容器
１、内部容器２および回転ロッド３は、密封部材４上の
ねじみぞ（groove）７、８および９にそれぞれ取り付け
られる。該外部容器１、内部容器２および回転ロッド３
は、垂直方向に平行である必要がある。該回転ロッドは
該内部容器および該外部容器の間にある位置に取り付け
られる。該外部容器および該内部容器は、密封部材で密
封される必要がある。内部材料は該内部容器を満たし、
外部材料は該内部容器および該外部容器の間を満たし、
ここで該内部材料は高い屈折率を持ち、該外部材料は低
い屈折率を持つ。該装置は、該内部材料をかき混ぜる撹
拌手段および該外部材料をかき混ぜる撹拌手段を有して
いてもよい。さらに該装置は、該内部材料および該外部
材料を熱するための加熱手段を有していてもよい。該装
置は、該外部容器内に第二のまたはそれ以上の内部容器
を有していてもよい。該外部容器は約１５ｃｍの直径を
持ち、該回転ロッドは５ｍｍ〜５ｃｍの直径をもち、お
よび、５〜３０の毎分回転数（ｒｐｍ）である。該外部
容器、内部容器および回転ロッドは、ステンレス鋼、ハ
ステロイ、真ちゅう（brass）、アルミニウム、テフロ
ン（Teflon）、ガラスおよびセラミックからなる群より
選択される材料からなる。該内部容器、外部容器および
回転ロッドは、三角、長方形、五角形、六角形、円形、
楕円形、ハート形、ラッパ形およびその他の幾何学的な
形状からなる群より選択される断面を持つ。該回転ロッ
ドは該内部容器および該外部容器の間の位置に取り付け
られる。
【００３１】該内部材料および該外部材料は、予め完全
に重合され融点もしくはガラス転移点まで、もしくはそ
れ以上に加熱された液状の熱可塑性ポリマー、反応性モ
ノマーを完全に重合されない液状のプレポリマーもしく
はオリゴマー、または、セラミック粒子の懸濁液であ
る。密度および粘度の差異はこれら２材料間で小さいこ
とが好ましく、また該粘度があまり低すぎないことが好
ましい。該材料の粘度が低い場合、装置を加熱またはそ
れらに紫外線を照射させることによって重合して望まし
いレベルまで粘度を上昇させることが好ましい。
【００３２】内部の空間５中の内部材料および外部の空
間６中の外部材料が停止状態に至る（come to standsti
ll）場合、該内部容器は該内部材料および該外部材料を
かく乱しないように徐々に上方向に除去される。該内部
容器が除去された場合、該内部材料および該外部材料間
の固体壁（solid wall）はすでに存在しない。その結
果、その二つの材料はそれらの重力（gravity）によっ
て混合され得る。しかしながら、該二つの材料間の密度
の差異が小さく、該二つの材料間の粘度があまり低すぎ
ない場合、該二つの材料間の境界面はその重力によって
かく乱されない。該内部容器が除去された後、該回転ロ
ッド３はモーター（示さず）によって回転する。モータ
ーは該回転ロッドに接続されており、当業者に周知の方
法により容易に実施できる。該回転ロッドがゆっくり回
転する場合、該内部材料および該外部材料は、粘性力が
優先的であるために、回転ロッドの円周方向に混合され
るが半径方向または軸方向には乱されない。該内部材料
および該外部材料の円周方向への混合流動は、流体力学
における“層流（laminar flow）”として知られてい
る。このように本発明の該内部材料および該外部材料の
円周方向の混合は、“層状混合（laminar mixing）”と
称する。
【００３３】該回転ロッドが回転するに従って、該内部
材料および該外部材料は円周方向により均一に混合さ
れ、外部材料に対する内部材料の混合率（mixing rat
e）を多様化させることによって中心から外部円周に向
かって半径方向に特性が変わる物質を製造する。図５は
本発明の装置の断面図であり、外部材料に対する内部材
料の混合率を示している。中心からの半径の位置Ｒ
1（すなわち、ｒ＝Ｒ1）において、外部材料に対する内
部材料の混合率は、弧（arc）の長さの割合であり、す
なわちＬ1／Ｌ2である。図５に示したように、半径の位
置の値が小さいほど、内部材料の量に相当する弧の長さ
は大きくなり、従ってその半径の位置では内部材料の濃
度が、外部材料の濃度より高くなる。一方、半径の位置
の値が大きくなるほど、相当する弧の長さは小さくな
る。ゆえに、内部材料の濃度は半径の位置において相対
的により低くなる。
【００３４】該内部材料および該外部材料の層状混合が
完了した後、混合された材料をかく乱することなく該内
部容器から上方向に該回転ロッドはゆっくり除去され
る。この内部容器からの回転ロッドの上方向への除去手
段は、当業者によって容易に理解され得る。該回転ロッ
ドは回転しながらまたは回転を止めて除去されてもよ
い。一度該回転ロッドが該装置から除去されると、中心
から外部へ向かって半径方向に変化する特性を持つが、
それぞれの半径の位置においては均一な特性をもつ物質
が製造される。該回転ロッドに占有されていた空間は、
除去されるのと同じ混合された材料で仕込まれる。該回
転ロッドの総体積は、該内部材料または該外部材料の体
積に比べて相対的に小さい。そのため、中心での混合率
における誤差は問題にならない。
【００３５】あるいは本発明において、層状混合の間ま
たはその後に装置全体を回転させることができる。該装
置は“プレフォーム反応器（preform reactor）”と呼
ばれる。内部材料および外部材料間での密度差が顕著な
場合、層状混合層（laminar mixed layer）は、重力の
効果によりかき乱される（disturbed）ことがある。こ
のような乱れはプレフォーム反応器を回転させることに
よって防ぐことができる。該プレフォーム反応器が回転
すると、混合された材料にかかる遠心力は重力を相殺す
る。プレフォーム反応器の回転速度は内部材料および外
部材料間の密度差により決定され、このようなことは当
業者にとって容易に理解され得る。該回転速度は、好ま
しくは５０〜２，０００ｒｐｍ、より好ましくは５０〜
５００ｒｐｍである。
【００３６】外部容器中にこのようにして製造された層
状混合材料は液状であり、さらに固体に変化するはずで
ある。その混合材料が、その融点またはガラス転移温度
まで、またはそれ以上に加熱されたポリマーの場合、そ
の材料はゆっくり冷却されて固体状になる。該材料がプ
レポリマーの場合、重合は加熱または紫外線照射によっ
て進行し、次いでゆっくり冷却される。該材料が未焼形
態のセラミック懸濁液の場合、固体状の物質は炉での焼
成によって得られる。
【００３７】本発明で製造された物質の特性は、光学的
特性、屈折率、熱膨張係数、多孔度（porosity）等であ
る。
【００３８】半径方向における混合率の制御 図５において、弧の長さＬ1は半径の位置における内部
材料の量に相当し、Ｌ2は同じ半径の位置における外部
材料の量に相当する。Ｒ1およびθ1は、弧の長さＬ1に
相当する角度である。すなわちＲ1における内部材料の
外部材料に対する比率はＬ1のＬ2に対する、または、θ
1の３６０−θ1に対する比率に相当する。半径の位置が
Ｒ1より小さい場合、内部材料の量に相当する弧の長さ
はＬ1より大きく、または、その角度はθ1より大きい。
従って外部材料に対する内部材料の相対的な濃度比はよ
り大きい。一方で、半径の位置がＲ1より大きい場合、
その弧の長さはＬ1より大きい、または、その角度はθ1
より大きく、従って内部材料の相対的な濃度比率は高く
なりうる。そのために、内部容器の断面がハート様形で
ある図５の場合、その半径方向で内部材料の濃度を徐々
に減少させている円柱状の物質が製造され得る。内部材
料の屈折率が外部材料の屈折率より高い場合、該円柱状
の物質は図１において示されるものと同様の屈折率プロ
ファイルを持ち得る。
【００３９】図６（ａ）に示したように、内部容器の断
面がパイ様形（pie-like shape）である際には、内部材
料の量に相当する角度θ1は半径の位置に関係なく一定
である。従って二つの材料の混合率はすべての半径の位
置において同一である。一方で、図６（ｂ）で示したよ
うに内部容器の断面がラッパ様形（trumpet-like shap
e）である場合、内部材料の量に相当する角度θ1は、そ
の半径の位置が大きくなるに従って、徐々に大きくな
る。結果的に、その半径方向で内部材料の濃度が徐々に
大きくなる円柱状の物質が製造できる。
【００４０】図７（ａ）で示したように、内部容器の断
面が外部容器の断面と同軸の円である場合、二つの材料
は完全には混合されない。この場合、その円柱状の物質
は、厚さｔの外部材料により均等に囲まれる半径ａの円
柱状のコアになるであろう。一方で、図７（ｂ）に示し
たように、内部の円が外部の円と中心を共有して位置し
ていない場合、円柱状の物質は、半径ａの純粋な内部材
料は、ａからｂまでの半径の位置では混合物により取り
囲まれ、次にｂを超える半径の位置では純粋な外部材料
によって取り囲まれる三層からなるであろう。
【００４１】従って、内部材料の外部材料に対する混合
率は、内部容器の断面および／または内部材料の位置を
変えることによって制御することができ、これは本発明
の最も重要な特徴の一つである。
【００４２】外部容器の断面形状 外部容器の断面は、多くの用途において円形であろう。
しかしながら、図８（ａ）および図８（ｂ）で示したよ
うに必要に応じて長方形または三角形の形状も適用され
得る。または、他の様々な断面形状も適用され得る。図
８（ａ）および図８（ｂ）で示したように外部容器の断
面が長方形または三角形である場合、その物質の物性は
図９（ａ）および図９（ｂ）で概略的に示したように様
々である。図９（ａ）および図９（ｂ）において、輪郭
線（contour line）は二つの材料の混合率が等しい位置
を示す。該輪郭線が中心の近くで円形である一方で、外
部容器の璧が近づいてくるに従ってそれらの形状は外部
容器の形状に近くなる。
【００４３】半径方向に特性が変わる物質の製造 本発明に従って、半径方向に特性が変わる物質、続くグ
レーディッドインデックス型プラスチック光ファイバー
は以下のようにして製造される。メチルメタクリレート
（ＭＭＡ）６５質量％およびベンジルメタクリレート
（ＢＭＡ）３５質量％のモノマー混合物を図２に示すよ
うな内部容器に入れ、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）
８０質量％およびベンジルメタクリレート（ＢＭＡ）２
０質量％のモノマー混合物を外部容器に入れた。装置全
体を７０℃に加熱し、該モノマーを共重合しつづける。
しかしながら図２には示さないが、撹拌器（stirrer）
またはかき混ぜ器（agitator）を該装置中に備えて該モ
ノマーの重合を進行することもできる。
【００４４】プレポリマーの粘度が約１０００〜２００
０センチポイズになる時点まで重合を進めた後、内部容
器をゆっくり上方向に除去する。次に回転ロッドを回転
させて円周方向に二つのポリマーを混合する。該回転ロ
ッドの回転速度は、半径方向の慣性により流れが影響さ
れない程度であれば任意の値をとりうるが、約５〜３０
ｒｐｍの範囲であることが好ましい。
【００４５】ロッドを回転させることによるりつの材料
を混合し終えた後、該ロッドはゆっくりと上方向に除去
される。この段階で、外部容器中の材料は、円周方向に
おける混合および半径方向における混合率は、いずれの
半径方向の位置においても均一である。この場合、混合
された材料は、中心近くでのＢＭＡの３５質量％濃度お
よび外部容器の側壁近くでのＢＭＡの２０質量％濃度と
同等の屈折率プロファイルを持る。プレポリマーの重合
は７５℃で続行され、１２５℃で完了する。未反応残留
モノマーは、二つのプレポリマーの濃度差による分子拡
散により混合されてもよい。しかしながら、この未反応
モノマーの拡散は、該プレポリマーの粘度は相対的に高
く、該プレポリマーの濃度差は相対的に小さいため、無
視できる。
【００４６】重合が完了した後、ＭＭＡ−ＢＭＡコポリ
マーはガラス転移点に、またはそれ以下に冷却され、該
外部容器は取り除かれて固体の円柱形物質が得られる。
ＭＭＡおよびＢＭＡは類似した反応性を持つことから、
このようにして得られた物質は無定形ランダムコポリマ
ーであり、ＢＭＡの濃度は半径方向に沿って約３５％か
ら２０％まで変化する。該物質の屈折率は、ＭＭＡ／Ｂ
ＭＡの濃度比率が６５％／３５％である中心部で１．５
１９であり、該濃度比率が８０％／２０％である該物質
の外部表面（outer surface）で１．５０７まで減少す
る。
【００４７】該内部容器の断面図がハート様形である図
５の場合には、この場合、該円柱形物質は、図１に示す
ように放射形の屈折率のプロファイルを示す。
【００４８】本発明により得られた円柱形物質は、熱延
伸（thermal drawing）によってＧＩプラスチック光フ
ァイバー（ＧＩ−ＰＯＦ）に、または比較的太い繊維
（strand）に変形してＧＩロッドレンズ（GI rod len
s）を製造できる。
【００４９】該内部容器の断面図が、図６（ａ）に示す
ようにラッパ形である場合、または、該内部材料が該外
部材料で交換（exchange）される場合、該内部材料の量
に相当する角度θ1は半径Ｒ1が大きくなるに従ってます
ます大きくなる。このようにして、半径方向において該
内部材料の濃度が徐々に大きくなるような円柱形物質を
製造することができる。このような物質の屈折率は、そ
の中心から外部表面に向かって増加している。これらの
物質は，光学収差を修正するためのネガティブグラジェ
ントレンズの製造に用いられ得る。
【００５０】物質の製造装置 図２に示される装置は、外部容器の直径または長さにか
かわらず、小さいサイズから大きいスケールまで製造さ
れ得る。しかしながら、重合反応が誘導される場合、外
部容器の最大直径は、熱伝達を容易にするため好ましく
は１５ｃｍ未満である。該外部容器の最大長さは、通常
の熱延伸がその後適用される場合、好ましくは１５０ｃ
ｍ未満である。
【００５１】該回転ロッドは約５ｍｍ〜５ｃｍ、好まし
くは５ｍｍ〜１ｃｍの直径を有する。該回転ロッド３は
該内部容器２の中に、または、該内部容器および該外部
容器１との間に備えられる。物質の物性のプロファイル
はまた、該ロッドの位置によって変化しうる。該ロッド
は電気的または物理的な手段によって回転し、これは当
業者によって容易に実行できる。
【００５２】内容物を撹拌するために、さらに撹拌手段
を内部容器または外部容器に取り付けてもよく、また内
容物を加熱するために、さらに加熱手段を内部容器また
は外部容器に取り付けることができる。
【００５３】二つまたはそれ以上の内部容器を該外部容
器に挿入することができ、その断面は同一でも、異なっ
ていてもよい。
【００５４】該外部容器、内部容器および回転ロッド
は、ステンレス鋼、ハステロイ、真ちゅう、アルミニウ
ム、テフロン（登録商標）、ガラスまたはセラミックよ
り製造され、これらは当業者によって容易に理解される
ものである。
【００５５】内部および外部材料 モノマー、ホモポリマー、コポリマー、またはそれらの
混合物が、該内部材料および外部材料として使用され得
る。
【００５６】該モノマーの例として、メチルメタクリレ
ート、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレー
ト、１−メチルシクロヘキシルメタクリレート、シクロ
ヘキシルメタクリレート、クロロベンジルメタクリレー
ト、１−フェニルエチルメタクリレート、１，２−ジフ
ェニルエチルメタクリレート、ジフェニルエチルメタク
リレート、フルフリルメタクリレート、１−フェニルシ
クロヘキシルメタクリレート、ペンタクロロフェニルメ
タクリレート、ペンタブロモフェニルメタクリレート、
スチレン、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−
ジオキソール（perfluoro-2,2-dimethyl-1,3-dioxol
e）、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエ
チレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレ
ン、トリフルオロエチレン、パーフルオロアリルビニル
エーテル、フルオロビニルエーテルなどが挙げられる。
【００５７】該ホモポリマーの例としては、該モノマー
から重合された重合体が挙げられる。
【００５８】該コポリマーの例としては、メチルメタク
リレート（ＭＭＡ）−ベンジルメタクリレート（ＢＭ
Ａ）のコポリマー、スチレン−アクリロニトリルのコポ
リマー（ＳＡＮ）、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）−
２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート（ＴＦ
ＥＭＡ）のコポリマー、メチルメタクリレート（ＭＭ
Ａ）−２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルメ
タクリレート（ＰＦＰＭＡ）のコポリマー、メチルメタ
クリレート（ＭＭＡ）−１，１，１，３，３，３−ヘキ
サフルオロイソメタクリレート（ＨＦＩＰＭＡ）のコポ
リマー、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）−２，２，
３，３，４，４，４−ヘプタフルオロブチルメタクリレ
ート（ＨＦＢＭＡ）のコポリマー、トリフルオロエチル
メタクリレート（ＴＦＥＭＡ）−ペンタフルオロプロピ
ルメタクリレート（ＰＦＰＭＡ）のコポリマー、トリフ
ルオロエチルメタクリレート（ＴＦＥＭＡ）−ヘキサフ
ルオロイソメタクリレート（ＨＦＩＰＭＡ）のコポリマ
ー、及びトリフルオロエチルメタクリレート（ＴＦＥＭ
Ａ）−ヘプタフルオロブチルメタクリレート（ＨＦＢＭ
Ａ）のコポリマーが挙げられる。
【００５９】また該コポリマーのさらなる例としてパー
フルオロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソールで
ある第１モノマーと、テトラフルオロエチレン、クロロ
トリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフル
オロプロピレン、トリフルオロエチレン、パーフルオロ
アリルビニルエーテル、及びフルオロビニルエーテルか
らなる群より選択された第２モノマーとを重合したコポ
リマーが挙げられる。
【００６０】また該コポリマーのさらなる例として、パ
ーフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール
である第１モノマーと、テトラフルオロエチレン、クロ
ロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフ
ルオロプロピレン、トリフルオロエチレン、パーフルオ
ロアリルビニルエーテル、及びフルオロビニルエーテル
からなる群より選択された第２及び第３モノマーとを重
合させたターポリマーが挙げられる。
【００６１】また該コポリマーのさらなる例として、パ
ーフルオロアリルビニルエーテルである第１モノマー
と、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキ
ソール、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロ
エチレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレ
ン、トリフルオロエチレン、及びフルオロビニルエーテ
ルを含む群より選択された第２モノマーとを重合したコ
ポリマーが挙げられる。
【００６２】また該コポリマーとして、パーフルオロア
リルビニルエーテルである第１モノマーと、パーフルオ
ロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール、テトラ
フルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ
化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオ
ロエチレン、及びフルオロビニルエーテルからなる群よ
り選択された第２モノマー及び第３モノマーとを重合さ
せたターポリマーも挙げられる。
【００６３】より高い屈折率を持つ材料は内部材料とし
て該内部容器に仕込まれ、より低い屈折率を持つ材料は
該内部容器および該外部容器の間の空間に外部材料とし
て仕込まれる。
【００６４】物質の半径方向に変化する特性は、例えば
引張り強さ、色相、熱膨張係数、触媒活性、および多孔
度などのすべての物理化学的特性、さらにはＰＯＦの屈
折率を含む。これらの特性が半径方向に変化している物
質は、適切な材料を選択することによって本発明におい
て製造され得る。
【００６５】加えて、セラミック材料も本発明において
使用され得る。例えば、セラミック粒子濃度をマトリッ
クス内で外部に向かって増加させると、優れた熱耐性お
よび磨耗耐性を持つ技術的生産物（state-of-the art p
roduct）が得られる。他の例として、二つのセラミック
懸濁液を内部材料および外部材料として用いた場合、熱
膨張係数の差異によって生じる熱応力による影響を最小
化した、表面において良好な硬度を持つ生産物が得られ
る。該セラミック懸濁液の例として、アルミナおよびジ
ルコニアが挙げられる。このような半径方向に特性が変
わるセラミック材料は、機能的グラジェント材料（Func
tionally Gradient Materials（ＦＧＭｓ））として知
られている。
【００６６】実施例：半径方向に特性が変わる物質の製
造 本発明に従って、半径方向に特性が変わる物質および次
にグレーディッドインデックス型プラスチック光ファイ
バーは以下のように製造できる。
【００６７】６４．６５質量％のメチルメタクリレート
（ＭＭＡ）および３４．６５質量％のベンジルメタクリ
レート（ＢＭＡ）からなるモノマー混合物、重合開始剤
として０．５質量％のベンゾイルペルオキシド（ＢＰ
Ｏ）、ならびに連鎖移動剤として０．２質量％のｎ−ブ
タンチオール（n-butane thiol）を内部容器に入れた。
７９．６５質量％のメチルメタクリレート（ＭＭＡ）、
１９．６５質量％のベンジルメタクリレート（ＢＭＡ）
からなるモノマー混合物、重合開始剤として０．５質量
％のベンゾイルペルオキシド（ＢＰＯ）、ならびに連鎖
移動剤として０．２質量％のｎ−ブタンチオールを外部
容器に入れた。装置全体を７０℃まで加熱し、その温度
で維持してモノマー混合物を共重合した。
【００６８】プレポリマーの粘度が約１５００センチポ
イズになった時点まで重合させた後、該内部容器をゆっ
くり上方向に除去した。次に回転ロッドを回転させて二
つのプレポリマーを円周方向に混合した。該回転ロッド
の回転速度は２０ｒｐｍであった。
【００６９】ロッドを回転させることによって二つの材
料を混合し終えた後、該ロッドをゆっくり上方向に除去
した。次に該外部容器中の材料は、円周方向における混
合は均一で、半径方向における混合率は変化している状
態であった。この場合、その混合された材料はその中心
近くでＢＭＡ濃度が３５質量％濃度、外部容器の側壁近
くでＢＭＡ濃度が２０質量％に等しいプロファイルを持
つ。プレポリマーの重合は、７５℃で続行され、１２５
℃で完了した。
【００７０】重合が完了した後、ＭＭＡ−ＢＭＡコポリ
マーはガラス転移点未満に冷却され、該外部容器は取り
除かれて固体の円柱形物質が得られた。ＭＭＡおよびＢ
ＭＡは類似した反応性を持つことから、このようにして
得られた物質は無定形ランダムコポリマー（amorphous
random copolymer）であり、ＢＭＡの濃度は半径方向に
沿って約３５％から２０％まで変化していた。該ＭＭＡ
−ＢＭＡコポリマーの屈折率は、ＭＭＡ／ＢＭＡの濃度
比率６５％／３５％である中心部で１．５１９であり、
ＭＭＡ／ＢＭＡの濃度比率が８０％／２０％である該物
質の外部表面（outer surface）で１．５０７まで減少
していた。
【００７１】本発明によって得られた該円柱形物質は、
熱延伸によってＧＩプラスチック光ファイバー（ＧＩ−
ＰＯＦ）に変換され、比較的太い繊維（strand）にして
ＧＩロッドレンズを製造した。
【００７２】当業者が、本発明の範囲を超えることなく
様々な変更および改変を加えうることは明白である。 ［図面の簡単な説明］
【図１】図１ａは半径方向に変化する特性のプロファイ
ルであり、図１ｂは半径方向に特性が変わる物質の概略
図である。
【図２】図２は本発明の半径方向に特性が変わる物質の
製造に用いる装置の概略図である。
【図３】図３は図２の装置の断面図である。
【図４】図４は図２の装置の密封部材の概略図である。
【図５】図５は本発明の装置の断面図であり、外部材料
に対する内部材料の混合率を示しており、ここで内部容
器の断面図がハート形である。
【図６】図６ａは本発明の装置の断面図であり、外部材
料に対する内部材料の混合率を示しており、ここで内部
容器の断面図がパイ様形（pie-like shape）である。図
６ｂは本発明の装置の断面図であり、外部材料に対する
内部材料の混合率を示しており、ここで内部容器の断面
図がラッパ様形（trumpet-like shape）である。
【図７】図７ａは、内部および外部容器の断面図は円形
であり、該円は同軸である装置の断面図である。図７ｂ
は、内部および外部容器の断面図は円形であり、該円は
その中心が異なる装置の断面図である。
【図８】図８ａは長方形の断面図を持つ外部容器の概略
図である。図８ｂは三角形の断面図を持つ外部容器の概
略図である。
【図９】図９ａは本発明の半径方向に特性が変わる物質
の断面図であり、外部容器が長方形の場合、同じ特性を
有する輪郭を示す。図９ｂは本発明の半径方向に特性が
変わる物質の断面図であり、外部容器が三角形の場合、
同じ特性を有する輪郭を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｂ 6/00 ３６６ Ｇ０２Ｂ 6/00 ３６６ ３９１ ３９１ (72)発明者 キム，イン バエ 大韓民国，ソウル市 137−060，セオチ ョ−ク，バンバエ−ドン，サムホ アパ ート 10−701 (72)発明者 ホワン，ジム タエク 大韓民国，ダエジョン 305−390，ユス ン−ク，ジェオンミン−ドン，セジョン アパート 109−1106 (56)参考文献 特開 平11−6921（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−96825（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−190005（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−13028（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−5331（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01J 10/00 - 12/02 B01J 14/00 - 19/32 B29B 7/00 - 7/94 C08F 2/00 - 2/60 C08J 3/00 - 3/28 G02B 3/00 G02B 6/00 - 6/02 G02B 6/10 G02B 6/16 - 6/22 G02B 6/44

Claims (42)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外部容器、該外部容器中に備えられる内
    部容器、該内部容器中のある位置に備えられる回転ロッ
    ド、ならびに、該外部および内部容器をその底部で密封
    するための密封部材を含むプレフォーム反応器を提供
    し、 該内部容器を内部材料で、ならびに、該内部容器および
    該外部容器の間を該内部材料と異なる特性をもつ外部材
    料で充填し、 該内部容器を除去し、および 該回転ロッドを回転させ、二つの材料を層状混合させる ことを含む半径方向に特性が変わる物質の調製方法。
  2. 【請求項２】 該回転ロッドによる層状混合の間または
    後に、該プレフォーム反応器を回転させることをさらに
    含む、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 該プレフォーム反応器は、５０〜２，０
    ００ｒｐｍの範囲の回転速度で回転する、請求項２に記
    載の方法。
  4. 【請求項４】 該内部容器、該外部容器および該回転ロ
    ッドは、三角形、長方形、五角形、六角形、円形、楕円
    形、ハート形、ラッパ形およびその他の幾何学的形状か
    らなる群より選択される断面を持つ、請求項１に記載の
    方法。
  5. 【請求項５】 該回転ロッドは該内部容器および該外部
    容器の間のある位置に取り付け可能である、請求項１に
    記載の方法。
  6. 【請求項６】 該内部材料および該外部材料は、モノマ
    ー、ホモポリマー、コポリマーおよびそれらの混合物か
    らなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】 該モノマーは、メチルメタクリレート、
    ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレート、１
    −メチルシクロヘキシルメタクリレート、シクロヘキシ
    ルメタクリレート、クロロベンジルメタクリレート、１
    −フェニルエチルメタクリレート、１，２−ジフェニル
    エチルメタクリレート、ジフェニルエチルメタクリレー
    ト、フルフリルメタクリレート、１−フェニルシクロヘ
    キシルメタクリレート、ペンタクロロフェニルメタクリ
    レート、ペンタブロモフェニルメタクリレート、スチレ
    ン、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキ
    ソール、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロ
    エチレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレ
    ン、トリフルオロエチレン、パーフルオロアリルビニル
    エーテル、及びフルオロビニルエーテルよりなる群より
    選択される、請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 該ホモポリマーは、メチルメタクリレー
    ト、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレー
    ト、１−メチルシクロヘキシルメタクリレート、シクロ
    ヘキシルメタクリレート、クロロベンジルメタクリレー
    ト、１−フェニルエチルメタクリレート、１，２−ジフ
    ェニルエチルメタクリレート、ジフェニルエチルメタク
    リレート、フルフリルメタクリレート、１−フェニルシ
    クロヘキシルメタクリレート、ペンタクロロフェニルメ
    タクリレート、ペンタブロモフェニルメタクリレート、
    スチレン、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−
    ジオキソール、テトラフルオロエチレン、クロロトリフ
    ルオロエチレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプ
    ロピレン、トリフルオロエチレン、パーフルオロアリル
    ビニルエーテル、及びフルオロビニルエーテルよりなる
    群より選択されるモノマーを重合したポリマーである、
    請求項６に記載の方法。
  9. 【請求項９】 該コポリマーは、メチルメタクリレート
    （ＭＭＡ）−ベンジルメタクリレート（ＢＭＡ）のコポ
    リマー、スチレン−アクリロニトリルのコポリマー（Ｓ
    ＡＮ）、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）−２，２，２
    −トリフルオロエチルメタクリレート（ＴＦＥＭＡ）の
    コポリマー、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）−２，
    ２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルメタクリレー
    ト（ＰＦＰＭＡ）のコポリマー、メチルメタクリレート
    （ＭＭＡ）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ
    イソメタクリレート（ＨＦＩＰＭＡ）のコポリマー、メ
    チルメタクリレート（ＭＭＡ）−２，２，３，３，４，
    ４，４−ヘプタフルオロブチルメタクリレート（ＨＦＢ
    ＭＡ）のコポリマー、トリフルオロエチルメタクリレー
    ト（ＴＦＥＭＡ）−ペンタフルオロプロピルメタクリレ
    ート（ＰＦＰＭＡ）のコポリマー、トリフルオロエチル
    メタクリレート（ＴＦＥＭＡ）−ヘキサフルオロイソメ
    タクリレート（ＨＦＩＰＭＡ）のコポリマー、及びトリ
    フルオロエチルメタクリレート（ＴＦＥＭＡ）−ヘプタ
    フルオロブチルメタクリレート（ＨＦＢＭＡ）コポリマ
    ーよりなる群より選択される、請求項６に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 該コポリマーは、パーフルオロ−２，
    ２−ジメチル−１，３−ジオキソールである第１モノマ
    ーと、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエ
    チレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレ
    ン、トリフルオロエチレン、パーフルオロアリルビニル
    エーテル、及びフルオロビニルエーテルからなる群より
    選択される第２モノマーとを重合させたコポリマーから
    なる群より選択される、請求項６に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 該コポリマーは、パーフルオロ−２，
    ２−ジメチル−１，３−ジオキソールである第１モノマ
    ーと、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエ
    チレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレ
    ン、トリフルオロエチレン、パーフルオロアリルビニル
    エーテル、及びフルオロビニルエーテルからなる群より
    選択された第２モノマー及び第３モノマーとを重合させ
    たターポリマーからなる群より選択される、請求項６記
    載の調製方法。
  12. 【請求項１２】 該コポリマーは、パーフルオロアリル
    ビニルエーテルである第１モノマーと、パーフルオロ−
    ２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール、テトラフル
    オロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビ
    ニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオロエ
    チレン、及びフルオロビニルエーテルからなる群より選
    択される第２モノマーとを重合したコポリマーからなる
    群より選択される、請求項６記載の調製方法。
  13. 【請求項１３】 該コポリマーは、パーフルオロアリル
    ビニルエーテルである第１モノマーと、パーフルオロ−
    ２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール、テトラフル
    オロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビ
    ニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオロエ
    チレン、及びフルオロビニルエーテルからなる群より選
    択される第２モノマー及び第３モノマーとを重合させた
    ターポリマーからなる群より選択される、請求項６記載
    の物質の調製方法。
  14. 【請求項１４】 該内部材料および外部材料は、液体金
    属またはセラミック懸濁液である、請求項６に記載の方
    法。
  15. 【請求項１５】 該特性は光学的特性である、請求項１
    に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 該特性は屈折率である、請求項１に記
    載の方法。
  17. 【請求項１７】 該特性は熱膨張係数である、請求項１
    に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記は多孔度である、請求項１に記載
    の方法。
  19. 【請求項１９】 該内部材料は外部材料よりも高い屈折
    率を持つ、請求項１に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 該回転ロッドを層状混合の後に除去す
    ることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 特定の断面を持つ外部容器、 該外部容器中に備えられる、特定の断面を持つ内部容
    器、 該内部容器中のある位置に備えられる回転ロッド、およ
    び 該外部容器および該内部容器をその底部で密封するため
    の密封部材 を含む、半径方向に特性が変わる物質の製造装置。
  22. 【請求項２２】 該内部容器、該外部容器および該回転
    ロッドは、三角形、長方形、五角形、六角形、円形、楕
    円形、ハート形、ラッパ形およびその他の幾何学的形状
    からなる群より選択される断面を持つ、請求項２１に記
    載の装置。
  23. 【請求項２３】 該内部容器および該回転ロッドは、該
    外部容器中の異なる位置に取り付けられる、請求項２１
    に記載の装置。
  24. 【請求項２４】 該回転ロッドは電気的手段または物理
    的手段によって回転する、請求項２１に記載の装置。
  25. 【請求項２５】 該内部材料を撹拌する撹拌手段と、該
    外部材料を撹拌する撹拌手段をさらに含む、請求項２１
    に記載の装置。
  26. 【請求項２６】 該内部および外部材料を加熱する加熱
    手段をさらに含む、請求項２１に記載の装置。
  27. 【請求項２７】 二つまたはそれ以上の内部容器をさら
    に含む、請求項２１に記載の装置。
  28. 【請求項２８】 該外部容器は約１５ｃｍの直径を持
    ち、該回転ロッドは約５ｍｍ〜５ｃｍの直径を持ち、回
    転速度が５〜３０ｒｐｍである、請求項２１に記載の装
    置。
  29. 【請求項２９】 該外部容器、該内部容器および該回転
    ロッドは、ステンレス鋼、ハステロイ、真ちゅう、アル
    ミニウム、テフロン、ガラスおよびセラミックからなる
    群より選択される材料から作成される、請求項２１に記
    載の装置。
  30. 【請求項３０】 外部容器、該外部容器中に備えられる
    内部容器、該内部容器中にある位置に備えられる回転ロ
    ッド、および該外部容器および該内部容器をその底部で
    密封するための密封部材を含むプレフォーム反応器を提
    供し、該内部容器を内部材料で、ならびに該内部容器お
    よび該外部容器の間を該内部材料と異なる特性をもつ外
    部材料で充填し、該内部容器を除去し、および該回転ロ
    ッドを回転させ、二つの材料を層状混合させることを含
    む方法によって調製される、半径方向に特性が変わる物
    質。
  31. 【請求項３１】 該内部材料および該外部材料は、モノ
    マー、ホモポリマー、コポリマーおよびそれらの混合物
    からなる群より選択される、請求項３０に記載の物質。
  32. 【請求項３２】 該モノマーは、メチルメタクリレー
    ト、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレー
    ト、１−メチルシクロヘキシルメタクリレート、シクロ
    ヘキシルメタクリレート、クロロベンジルメタクリレー
    ト、１−フェニルエチルメタクリレート、１，２−ジフ
    ェニルエチルメタクリレート、ジフェニルエチルメタク
    リレート、フルフリルメタクリレート、１−フェニルシ
    クロヘキシルメタクリレート、ペンタクロロフェニルメ
    タクリレート、ペンタブロモフェニルメタクリレート、
    スチレン、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−
    ジオキソール、テトラフルオロエチレン、クロロトリフ
    ルオロエチレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプ
    ロピレン、トリフルオロエチレン、パーフルオロアリル
    ビニルエーテル、及びフルオロビニルエーテルよりなる
    群より選択される、請求項３１に記載の物質。
  33. 【請求項３３】 該ホモポリマーは、メチルメタクリレ
    ート、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレー
    ト、１−メチルシクロヘキシルメタクリレート、シクロ
    ヘキシルメタクリレート、クロロベンジルメタクリレー
    ト、１−フェニルエチルメタクリレート、１，２−ジフ
    ェニルエチルメタクリレート、ジフェニルエチルメタク
    リレート、フルフリルメタクリレート、１−フェニルシ
    クロヘキシルメタクリレート、ペンタクロロフェニルメ
    タクリレート、ペンタブロモフェニルメタクリレート、
    スチレン、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−
    ジオキソール、テトラフルオロエチレン、クロロトリフ
    ルオロエチレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプ
    ロピレン、トリフルオロエチレン、パーフルオロアリル
    ビニルエーテル、及びフルオロビニルエーテルよりなる
    群より選択されるモノマーを重合したポリマーである、
    請求項３１に記載の物質。
  34. 【請求項３４】 該コポリマーは、メチルメタクリレー
    ト（ＭＭＡ）−ベンジルメタクリレート（ＢＭＡ）のコ
    ポリマー、スチレン−アクリロニトリルのコポリマー
    （ＳＡＮ）、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）−２，
    ２，２−トリフルオロエチルメタクリレート（ＴＦＥＭ
    Ａ）のコポリマー、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）−
    ２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルメタクリ
    レート（ＰＦＰＭＡ）のコポリマー、メチルメタクリレ
    ート（ＭＭＡ）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフル
    オロイソメタクリレート（ＨＦＩＰＭＡ）のコポリマ
    ー、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）−２，２，３，
    ３，４，４，４−ヘプタフルオロブチルメタクリレート
    （ＨＦＢＭＡ）のコポリマー、トリフルオロエチルメタ
    クリレート（ＴＦＥＭＡ）−ペンタフルオロプロピルメ
    タクリレート（ＰＦＰＭＡ）のコポリマー、トリフルオ
    ロエチルメタクリレート（ＴＦＥＭＡ）−ヘキサフルオ
    ロイソメタクリレート（ＨＦＩＰＭＡ）のコポリマー、
    及びトリフルオロエチルメタクリレート（ＴＦＥＭＡ）
    −ヘプタフルオロブチルメタクリレート（ＨＦＢＭＡ）
    のコポリマーよりなる群より選択される、請求項３１に
    記載の物質。
  35. 【請求項３５】 該コポリマーは、パーフルオロ−２，
    ２−ジメチル−１，３−ジオキソールである第１モノマ
    ーと、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエ
    チレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレ
    ン、トリフルオロエチレン、パーフルオロアリルビニル
    エーテル、及びフルオロビニルエーテルからなる群より
    選択される第２モノマーとを重合させたコポリマーから
    なる群より選択される、請求項３１に記載の物質。
  36. 【請求項３６】 該コポリマーは、パーフルオロ−２，
    ２−ジメチル−１，３−ジオキソールである第１モノマ
    ーと、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエ
    チレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレ
    ン、トリフルオロエチレン、パーフルオロアリルビニル
    エーテル、及びフルオロビニルエーテルからなる群より
    選択された第２モノマー及び第３モノマーとを重合させ
    たターポリマーからなる群より選択される、請求項３１
    記載の物体の物質。
  37. 【請求項３７】 該コポリマーは、パーフルオロアリル
    ビニルエーテルである第１モノマーと、パーフルオロ−
    ２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール、テトラフル
    オロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビ
    ニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオロエ
    チレン、及びフルオロビニルエーテルからなる群より選
    択される第２モノマーとを重合したコポリマーからなる
    群より選択される、請求項３１記載の物質。
  38. 【請求項３８】 該コポリマーは、パーフルオロアリル
    ビニルエーテルである第１モノマーと、パーフルオロ−
    ２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール、テトラフル
    オロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビ
    ニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオロエ
    チレン、及びフルオロビニルエーテルからなる群より選
    択される第２モノマー及び第３モノマーとを重合させた
    ターポリマーからなる群より選択される、請求項３１記
    載の物質。
  39. 【請求項３９】 請求項３１に記載の物質より製造され
    た光ファイバー。
  40. 【請求項４０】 該ファイバーはステップインデックス
    型またはグレーディッドインデックス型である、請求項
    ３９に記載の光ファイバー。
  41. 【請求項４１】 請求項３９に記載の物質より製造され
    たロッドレンズ（ｒｏｄ ｌｅｎｓ）。
  42. 【請求項４２】 該レンズはグレーディッドインデック
    ス型である、請求項４１に記載のロッドレンズ。
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