JP3444317B2 - プラスチック光ファイバ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラスチック光ファイ
バに関する。

【０００２】

【従来の技術】コア及びクラッド部が共にプラスチック
であるプラスチック光ファイバは、ガラスファイバに比
べ加工や取扱いが容易なため、その伝送損失が実質的に
問題にされない程度に短距離の光伝送路等として現在多
用されており、例えば電子装置間の光信号の送受等に用
いられているが、将来、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ等の次世代通
信網構想の中で重要な高速伝送媒体たる役割を担うこと
が期待されている。

【０００３】既に実用化されているプラスチック光ファ
イバは、図６に示すような階段状に変化する屈折率分布
を有するステップインデックス型（ＳＩ型）のプラスチ
ック光ファイバであるが、これは伝送帯域が小さいため
に伝送容量が少く、高速伝送媒体等の通信用には適して
いない。図４に示すような半径方向に変化するコア屈折
率分布を有するグレーデッドインデックス（ＧＩ）型の
プラスチック光ファイバの方が、ＬＡＮ等の通信用途に
適しており、ファイバの伝送帯域を広げることにより更
に伝送容量が大きくなる。このとき、伝送容量を大きく
とるためには、滑らかな曲線状の屈折率分布を得ること
が理想的であるが、図４のような階段状の屈折率分布で
も不足のない伝送容量を得ることができる。

【０００４】特表平５−８０８４８８には、プラスチッ
クの屈折率を変化させるドーパントを添加して、界面ゲ
ル重合法により１ステップで中心から外側に向かって滑
らかに変化する屈折率分布をもつプラスチック光ファイ
バ母材を作製し、これを線引することによりＧＩ型プラ
スチック光ファイバを得る態様が開示されている。界面
ゲル重合法は、ポリマーがモノマーへ拡散する性質と、
モノマーがポリマー相（ゲル相）へ選択的に拡散する性
質とを利用して、重合体中の組成の分布を生じさせる重
合方法であり、小池によるレビュー（化学工業，１９９
２年１月号，１４−２３頁）に詳細が記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の文献のプラスチ
ック光ファイバは、界面ゲル重合法を用いて作製される
ため、コア外側から順に中心側に向かって緩やかに重合
反応を進める必要があり、そのため、大型の母材を作製
する場合は、重合に多大な時間を要する。また、界面ゲ
ル重合では、滑らかな屈折率分布を得るための重合条件
が制限されており、しかもコア内の屈折率差をあまり高
くできない。また、重合時間を短縮して生産性を高めよ
うとすれば、屈折率分布がＳＩ型の分布になり易くなる
という問題もあった。

【０００６】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、所望の屈折率を有し伝送損失が低く実用性の
高いプラスチック光ファイバを、生産性良く提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、屈折率を上昇
させる屈折率上昇剤とメタクリル酸アルキルエステルを
重合したポリマーとから構成され、異なる屈折率を有す
る複数の樹脂層が、中心軸から半径方向外側に向かって
屈折率の高い樹脂層の順に密着包囲して形成され、中心
から半径方向外側に向かって上記屈折率上昇剤の比率が
小さくなり、且つ、上記コアの外側から中心に向かって
上記メタクリル酸アルキルエステルのアルキルの炭素数
が増加するように、上記樹脂層に対応して階段状に屈折
率が降下する屈折率分布を有するファイバ状のコアと、
上記コアの外側に被覆され、上記コアの中心部の屈折率
よりも低い屈折率を有するクラッド部と、から成ること
を特徴とするプラスチック光ファイバを提供する。

【０００８】また、上記クラッド部を構成するポリマー
のモノマーは、メタクリル酸メチルであることが好まし
い。

【０００９】本発明はまた、コアと該コアの外側を被覆
するクラッド部とからなるプラスチック光ファイバの、
伝送損失及び曲げ損失を低下させる方法であって、上記
コアとして、屈折率を上昇させる屈折率上昇剤とメタク
リル酸アルキルエステルを重合したポリマーとから構成
され、異なる屈折率を有する複数の樹脂層が、中心軸か
ら半径方向外側に向かって屈折率の高い樹脂層の順に密
着包囲して形成され、中心から半径方向外側に向かって
上記屈折率上昇剤の比率が小さくなり、且つ、上記コア
の外側から中心に向かって上記メタクリル酸アルキルエ
ステルのアルキルの炭素数が増加するように、上記樹脂
層に対応して階段状に屈折率が降下する屈折率分布を有
するファイバ状のコアを用い、上記クラッド部として、
前記コアの中心部の屈折率よりも低い屈折率を有するク
ラッド部を用いることを特徴とする方法を提供する。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】以下、本発明のプラスチック光ファイバに
関して、更に説明をする。

【００２１】本発明のプラスチック光ファイバは、内側
から屈折率の高い順に複数の樹脂層から成る構成の母材
を、公知の方法で加熱溶融して線引することにより、容
易に得ることができる。

【００２２】本発明のプラスチック光ファイバを構成す
る樹脂のモノマーは、以下に例示する化合物を上記第１
の化合物とし、これらのハロゲン化合物である第２の化
合物であってもよい：アクリル酸メチル（メチルアクリ
レート）、メタクリル酸メチル（メチルメタクリレー
ト）、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリ
ル酸プロピル、メタクリル酸プロピル、アクリル酸ブチ
ル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸三級ブチル、メタ
クリル酸三級ブチル、アクリル酸ペンチル、メタクリル
酸ペンチル、アクリル酸ヘキシル、メタクリル酸ヘキシ
ル、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘ
キシル、アクリル酸イソボロニル、メタクリル酸イソボ
ロニル、アクリル酸アダマンチル（アクリルアダマンタ
ン）、メタクリル酸アダマンチル（メタクリルアダマン
タン）。このような第１の化合物をハロゲン化した第２
の化合物をモノマーとして用いる場合は、モノマーのハ
ロゲン置換数を変化させることにより、ホモポリマーの
屈折率を変化させることができる。

【００２３】本発明では、係るモノマーに添加した混合
物を重合させた際の屈折率がモノマーのみの重合物より
も高い屈折率を与える添加剤を、屈折率上昇剤と称す
る。この屈折率上昇剤は、コアにおいてポリマー中に安
定に共存することができればよい。この屈折率上昇剤に
は、例えば、フタル酸ブチルベンジルエステル（フタル
酸ブチルベンジル）（屈折率ｎ＝１．５３６、以下同
様）、酢酸２−フェニルエチル（ｎ＝１．５１）、フタ
ル酸ジメチル（ｎ＝１．５１５）、ジフェニルスルフィ
ド（１，１’−チオビス［ベンゼン］）（ｎ＝１．６３
５）等が好適に使用可能である。但し、本発明に用いる
ことのできる屈折率上昇剤には、ビニル基等の不飽和結
合を有する化合物は含まれない。コアを構成する樹脂層
が共重合体を含んだ場合は、光散乱により伝送損失が悪
化するため、これを防止する必要があるからである。

【００２４】本発明では、モノマーに添加した混合物を
重合させた際の屈折率が、モノマーのみの重合物よりも
低い屈折率を与える添加剤を、屈折率降下剤と称する。
この屈折率降下剤には、例えば、酢酸ヘキシル（ｎ＝
１．４０８）、フタル酸ビス（３，５，５−トリメチル
ヘキシル）（ｎ＝１．４７８）、フタル酸ビス（２−メ
チルヘキシル）（ｎ＝１．４８６）等が好適に使用可能
である。但し、屈折率上昇剤と同様に、本発明に用いる
ことのできる屈折率降下剤には、ビニル基等の不飽和結
合を有する化合物は含まれない。コアを構成する樹脂層
が共重合体を含んだ場合は、光散乱により伝送損失が悪
化するため、これを防止する必要があるからである。

【００２５】本発明のプラスチック光ファイバの分子量
は、コアとクラッド部とを構成するポリマーのＧＰＣに
よる重量平均分子量が、１０, ０００以上３００, ００
０以下であることが好ましく、更には３０, ０００以上
２５０, ０００以下（更には５０, ０００以上２００,
０００以下）であることが好ましい。

【００２６】コアを構成する高分子の重量平均分子量
は、１０, ０００以上３００, ０００以下であることが
好ましい。また、クラッド部を構成する高分子の重量平
均分子量も、１０, ０００以上３００, ０００以下であ
ることが好ましい。尚、母材を線引することによりプラ
スチック光ファイバを得ることができるので、母材を構
成する樹脂が上記の分子量であれば、同様の分子量の樹
脂で形成されるプラスチック光ファイバが得られる。

【００２７】本発明のコア及びクラッド部を製造するた
めのモノマーの重合反応は公知の重合反応を用いること
ができるが、Ｏ−Ｏ結合を有する過酸化物やアゾ系化合
物等を開始剤とするラジカル重合であることが好まし
い。ここで、反応ラジカル重合反応の開始剤には、過酸
化ベンゾイル、過酸化ラウロイル等の、約４０℃〜約１
００℃で有効にラジカルを発生するいわゆる中温開始剤
が好適に使用可能である。従って、このような中温開始
剤を用いた場合、重合反応の温度条件は、好適には約４
０℃〜約１００℃である。反応熱や反応自体による膨脹
収縮によって重合反応中若しくは反応後ポリマーにクラ
ック等が生じないように、並びに、反応熱によってモノ
マーが反応中に沸騰することのないように、重合反応速
度は調節される必要があり、これは重合温度と開始剤濃
度との組み合わせにより調節可能である。ラジカル重合
反応の開始剤の添加量は、約４０℃〜約１００℃の重合
反応開始の条件に関して、系全体に対して０．００１〜
１０重量％程度、更には０．０１〜０．３重量％程度
（特に０．０５〜０．１５重量％程度）であればよい。
尚、このような熱エネルギーによる塊状重合以外にも、
光エネルギーを用いた塊状重合等も使用可能である。こ
の場合においても同様に、温度等の入力エネルギー量と
開始剤濃度との組み合わせにより、重合反応速度を調節
することが可能である。

【００２８】プラスチック光ファイバ母材のコア又はク
ラッド部が、加熱により開始する重合反応により製造さ
れる場合には、コア又はクラッド部の製造に用いられる
製造装置は、母材又は下記のモールドを回転可能で、且
つ温度制御の機能をもつ加熱手段を有する装置であれ
ば、形態を問わず、本発明に好適に使用できる。但し、
この重合反応には、空気中の酸素に反応の進行が阻害さ
れる場合もあるため、母材をモールドに挿入して設置す
る際、その両端を封止できる機能が具備されることが好
ましい。

【００２９】重合反応の際、母材及びモールドを回転さ
せる場合は、回転数が約１０, ０００ｒｐｍ以下、特
に、約１００ｒｐｍ〜約５, ０００ｒｐｍであることが
好ましい。

【００３０】母材のクラッド部の製造に用いられるモー
ルドは、中空の円筒形状であればよく、ガラス等様々な
材料が使用可能である。母材のクラッド部は、上述のよ
うに回転させながら重合させてもよいし、ロッドに穴を
あけて作製してもよい。コアの製造に際しては、コア中
心まで重合を行ってもよいし、途中で重合を終了させて
コラプスして製造してもよい。

【００３１】

【作用】本発明のプラスチック光ファイバのコアは、内
側から屈折率の高い順に複数の樹脂層から成る構成であ
り、その屈折率分布は、中心から半径方向外側に向かっ
て階段状を呈している。従って、ＳＩ型プラスチック光
ファイバと比較してモード分散を小さくできるので、高
速通信用途に要求されるレベルの伝送帯域を実現するこ
とができる。また、各樹脂層の重合は単純な重合反応で
あるため、屈折率分布を有するコアを短い製造時間で品
質のばらつきがなく製造できる。従って、高速通信用途
に適用できるプラスチック光ファイバを生産性良く製造
することが可能となる。

【００３２】また、本発明のプラスチック光ファイバの
コアは、屈折率上昇剤又は屈折率降下剤を使用して屈折
率分布を得るため、これらのポリマーに対する比率を変
化させることにより、所望の屈折率分布を容易に得るこ
とが可能となる。

【００３３】また、屈折率上昇剤又は屈折率降下剤には
重合性の官能基を含まない態様では、各樹脂層は共重合
体を含まない樹脂で形成されるため、ブロック化による
光散乱を生じることはない。

【００３４】モノマーの分子量を変化させて屈折率を変
化させたホモポリマーを樹脂層に用いる態様では、屈折
率上昇剤又は屈折率降下剤との組合わせで更に屈折率を
変化させることができるため、所望の屈折率分布を容易
に得ることができる。

【００３５】また、コア最外部の屈折率をクラッド部の
屈折率よりも低くする態様では、コア中心部とコア最外
部との屈折率差（Δｎ）を大きくすることが容易であ
り、この場合は、光とじこめ効果が大きくなる。そのた
め、曲げ損失が小さくなるプラスチック光ファイバを得
ることが可能となる。

【００３６】

【実施例】以下、添付した図面を必要に応じて参照しつ
つ、実施例により本発明を更に詳細に説明する。尚、添
付した図面の説明においては、同一の要素には同一の符
号を付し、重複する説明を省略した。また、説明の便宜
のために縮尺を誇張して描く場合もある。

【００３７】図１は、本発明に使用可能なプラスチック
光ファイバ母材の製造装置の斜視図である。図１に示さ
れるように、製造装置１００は、台１０２と、重合部収
容部１０４とにより構成される。重合部収容部１０４に
は、２台の重合部組立体１０８ａ，ｂが収容され、それ
ぞれモータ１０６ａ，ｂに接続されて回転可能な状態に
ある。底面部を持たない重合部収容部１０４は、台１０
２の上面が無い部分の上に設置される。重合部収容部１
０４の下方の台１０２底面には、ヒータ１１０（点線で
図示）が配置される。従って、ヒータ１１０と重合部組
立体１０８ａ，ｂとの間には遮るものが存在せず、重合
部組立体１０８ａ，ｂは、ヒータ１１０から直接加熱さ
れる。ヒータ１１０は、温度制御の機能を有している。

【００３８】以下、構成の同一な左右の重合部組立体１
０８ａ，ｂにつき、１０８ａに関して説明をし、以下の
説明では添字ａを省略する。

【００３９】図２は、製造途中の母材を設置した状態で
の重合部組立体１０８の断面図である。図１及び図２に
示されるように、母材製造過程における重合部組立体１
０８は、両側に１個づつの円柱状のテフロン（登録商
標）製チャック１２２，１２３及びカバー１２４，１２
５とを備え、内部に製造途中の母材１２６を包含する。
重合部組立体１０８の片方の端のチャック１２２は、モ
ータ１０６の駆動を伝達する軸１２８に固定された支持
円筒１３２に係合し、他方の端のチャック１２３は、軸
受１３０に挿入された軸１２９に固定された支持円筒１
３３に係合している。即ち、重合部組立体１０８は、モ
ータ１０６の駆動によって回転可能な状態で、その両端
で水平に支持され重合部収容部１０４内に包含される。

【００４０】図２に示されるように、チャック１２２及
び１２３は、それぞれ、一方の底面の中心に母材１２６
と同じ直径の円柱状の窪み１３４及び１３５を有し、母
材１２６がこれら窪み１３４及び１３５に係合される。

【００４１】（実施例１）図３は、本実施例におけるプ
ラスチック光ファイバ母材の製造工程の工程図であり、
製造の各工程におけるプラスチック光ファイバ母材の外
観図である。本実施例では、まず、図１及び図２に示さ
れるプラスチック光ファイバ母材製造装置を用い、モノ
マーにメタクリル酸メチル、屈折率上昇剤にはフタル酸
ブチルベンジルエステルを用いて、重合による層の形成
を多層に行うことにより階段状の屈折率分布を有するＧ
Ｉ型プラスチック光ファイバ母材を作製した。次に、公
知の線引装置を用いてこの母材を線引してプラスチック
光ファイバを得た。そして、得られたプラスチック光フ
ァイバの伝送損失と曲げ損失とを測定した。

【００４２】本実施例では、以下のようにプラスチック
光ファイバ母材を作製した。図１〜図３を参照してその
工程を説明する。まず、メタクリル酸メチルの重合物か
ら成る内径４０ｍｍ、外径５０ｍｍの円筒１２６を用意
した（図３（ａ）参照）。この円筒１２６を、母材のク
ラッド部として用いた。

【００４３】このクラッド部１２６の内側へのコア部の
形成は、次のように行った。図１及び図２に示されるよ
うに、母材（以下、少なくともクラッド部を有するもの
を総称して「プラスチック光ファイバ母材」ないし「母
材」と称する）１２６の両端をチャック１２２及び１２
３に係合させ、カバー１２４，１２５を配して重合部組
立体１０８をなした。この重合部組立体１０８を製造装
置１００に設置した。次に、メタクリル酸メチル１００
部（重量基準、以下同じ）にフタル酸ブチルベンジルエ
ステル２５部を加えて溶解させたモノマー屈折率上昇剤
混合液Ｓ（１）に対して０．１％の過酸化ベンゾイルを
混合して、母材１２６（即ち、この時点では図３（ａ）
に示されるようにクラッド部３０２と等しい）の内側表
面上に注入した。そして、ヒータ１１０を７０℃の温度
に設定して作動させ、同時にモータ１０６を作動させて
重合部組立体１０８を約１, ０００ｒｐｍの回転数で回
転させた。重合部組立体１０８を回転させることによ
り、注入されたモノマー屈折率上昇剤混合液Ｓ（１）
は、遠心力によりクラッド部の円周方向及び長手方向に
関してほぼ均一な厚さをもって母材１２６（この場合は
クラッド部３０２）の内側表面上に存在する。この状態
で加熱及び回転を継続し、クラッド部３０２の内側にコ
ア部第１層３０４が形成された（図３（ｂ１）参照）。
第１層形成の重合反応が完全に終了した後、モノマー屈
折率上昇剤混合液Ｓ（１）にフタル酸ブチルベンジルエ
ステルを少量づつ添加して順に屈折率が高くなるモノマ
ー屈折率上昇剤混合液Ｓ（２）〜Ｓ（８）を調製しつ
つ、これをＳ（２）からＳ（８）まで順に１つづつ用い
て同様の操作をコア部第２層（Ｓ（２））からコア部第
８層（Ｓ（８））まで行い、８層から成り内側に向かっ
て漸次屈折率が上昇するコア部３０６が形成された（図
３（ｂｉ）参照、本実施例ではｉ＝８）。ここにおい
て、クラッド部３０２とコア部３０６とから成るプラス
チック光ファイバ母材１２６が作製された。以上の各樹
脂層を形成する重合反応に要した時間は、１層当たり３
０分〜１時間であった。界面ゲル重合法を用いて同様の
ことを行えば、滑らかなＧＩ型の屈折率分布を得ること
ができる反面、１層当たり１０〜１２時間以上の重合時
間を要する。従って、本実施例のように界面ゲル重合法
を用いずに階段状のＧＩ型プラスチック光ファイバ母材
を作製すれば、生産性が著しく向上することが明らかに
なった。

【００４４】このプラスチック光ファイバ母材の屈折率
分布を干渉法（測定装置：Ｐ−１０１、ヨーク社製、以
下、全ての実施例及び比較例の屈折率分布の測定におい
てこの方法及び装置を用いる）で調べたところ、図４の
ような階段状のＧＩ型の屈折率分布を有することが明ら
かになった。

【００４５】次に、このプラスチック光ファイバ母材
を、公知の線引装置を用いて直径６５０μｍのプラスチ
ック光ファイバに線引した。この時の線引の条件は、炉
心管の温度が２４０℃、線引速度が２ｍ／ｍｉｎ．であ
った。線引された直後のプラスチック光ファイバの伝送
損失を、カットバック法（測定装置：ＡＱ−６３１５
Ｂ、安藤電気社製、以下全ての実施例及び比較例の伝送
損失の測定においてこの方法及び装置を用いる）で測定
したところ、波長６５０ｎｍに関して２００ｄＢ／ｋｍ
であった。また、得られたプラスチック光ファイバの屈
折率分布は、図４に示されるような、中心から半径方向
外側に向かって降下する階段状の屈折率分布を有するこ
とが確認された。

【００４６】次に、このプラスチック光ファイバを、直
径１０ｍｍのマンドレルに巻きつけた状態で、カットバ
ック法でＡＱ−６３１５Ｂを用いて曲げ損失を測定し
た。このときの曲げ損失の値は、２．５ｄＢであった。

【００４７】また、このプラスチック光ファイバの伝送
帯域を、パルス法により測定した。このプラスチック光
ファイバの伝送領域は、波長６５０ｎｍにおいて１００
ＭＨｚ・ｋｍであった。この伝送帯域の値は、標準的な
ＳＩ型プラスチック光ファイバの伝送帯域と比べて、約
１０倍広いことが明らかになった。

【００４８】以上のように、本実施例では、本発明に従
って、メタクリル酸メチルをモノマーに、フタル酸ブチ
ルベンジルエステルを屈折率上昇剤に用い、外側から中
心に向かって、屈折率上昇剤を順次増加させた８層のコ
アを形成することによりプラスチック光ファイバを簡便
に生産性良く作製できることが示され、更にこのプラス
チック光ファイバが良好な伝送損失及び曲げ損失を備え
ることが確認された。

【００４９】尚、本実施例は変形が可能であり、例え
ば、母材の作製には、上記の回転円筒を用いる方法の他
に、屈折率上昇剤又は屈折率降下剤の添加率の異なる複
数のペレット状のポリメタクリル酸メチルを、予め重合
により得ておき、これを同心円状に口金を配置した金型
を用いて押出し法によって、本実施例で作製したと同様
の、複数の層から成り階段状に屈折率が変化するコアを
含む母材を作製してもよい。

【００５０】（実施例２）酢酸ヘキシルを屈折率降下剤
として用いた以外は、全て実施例１と同様の操作によ
り、プラスチック光ファイバ母材を作製してこれをプラ
スチック光ファイバに線引し、得られたプラスチック光
ファイバの伝送損失及び曲げ損失を比較した。

【００５１】本実施例では、メタクリル酸メチルに酢酸
ヘキシルを添加した重合物から成る内径４０ｍｍ、外径
５０ｍｍの円筒をクラッド部とし、図１及び図２に示さ
れる装置を用いて、その内側に、メタクリル酸メチルに
酢酸ヘキシルを徐々に量を減少させて添加し溶解させた
モノマー屈折率降下剤混合液Ｔ（１）〜Ｔ（８）（酢酸
ヘキシルの添加率は全てクラッド部のそれよりも低い）
を順に用いて、図３に示される工程により屈折率が漸次
上昇する順に８層から成るコア部を形成してプラスチッ
ク光ファイバ母材を作製した。作製されたプラスチック
光ファイバ母材の屈折率分布を測定したところ、図４に
示されるような階段状のＧＩ型屈折率分布を示している
ことが明らかになった。

【００５２】そして、このプラスチック光ファイバ母材
を、線引装置を用いて実施例１と同じ線引条件により、
直径６５０μｍのプラスチック光ファイバに線引した。
線引された直後のプラスチック光ファイバの伝送損失を
測定したところ、波長６５０ｎｍに関して１９０ｄＢ／
ｋｍであった。

【００５３】次に、このプラスチック光ファイバを、直
径１０ｍｍのマンドレルに巻きつけた状態で、曲げ損失
を測定した。このときの曲げ損失の値は、２．８ｄＢで
あった。

【００５４】以上のように、本実施例では、本発明に従
って、メタクリル酸メチルをモノマーに、酢酸ヘキシル
を屈折率降下剤に用い、外側から中心に向かって、屈折
率降下剤を順次減少させた８層のコアを形成することに
よりプラスチック光ファイバを簡便に生産性良く作製で
きることが示され、更にこのプラスチック光ファイバが
良好な伝送損失及び曲げ損失を備えることが確認され
た。

【００５５】（実施例３）クラッド部にメタクリル酸エ
チルのホモポリマーを用い、コア用のモノマーにメタク
リル酸エチル、屈折率上昇剤にフタル酸ブチルベンジル
エステルを用いた以外は、全て実施例１と同様の操作に
より、プラスチック光ファイバ母材を作製してこれをプ
ラスチック光ファイバに線引し、得られたプラスチック
光ファイバの伝送損失及び曲げ損失を比較した。即ち、
コアのポリマーとクラッド部のポリマーに、異なるモノ
マーのポリマーを用いて、階段状の屈折率分布を有する
プラスチック光ファイバを作製した。

【００５６】本実施例では、メタクリル酸エチルの重合
物から成る内径４０ｍｍ、外径５０ｍｍの円筒をクラッ
ド部とし、図１及び図２に示される装置を用いて、その
内側に、メタクリル酸エチルにフタル酸ブチルベンジル
エステルを徐々に量を増加させて添加し溶解させたモノ
マー屈折率上昇剤混合液Ｓ（１）〜Ｓ（８）を順に用い
て、図３に示される工程により屈折率が漸次上昇する順
に８層から成るコア部を形成してプラスチック光ファイ
バ母材を作製した。作製されたプラスチック光ファイバ
母材の屈折率分布を測定したところ、図４に示されるよ
うな階段状のＧＩ型屈折率分布を示していることが明ら
かになった。

【００５７】そして、このプラスチック光ファイバ母材
を、線引装置を用いて実施例１と同じ線引条件により、
直径６５０μｍのプラスチック光ファイバに線引した。
線引された直後のプラスチック光ファイバの伝送損失を
測定したところ、波長６５０ｎｍに関して１８０ｄＢ／
ｋｍであった。

【００５８】次に、このプラスチック光ファイバを、直
径１０ｍｍのマンドレルに巻きつけた状態で曲げ損失を
測定した。このときの曲げ損失の値は、２．５ｄＢであ
った。

【００５９】以上のように、本実施例では、本発明に従
って、クラッド部のモノマーとコアのモノマーとが異な
り、また、外側から中心に向かって屈折率上昇剤を順次
増加させた８層のコアを形成することによりプラスチッ
ク光ファイバを簡便に生産性良く作製できることが示さ
れ、更にこのプラスチック光ファイバが良好な伝送損失
及び曲げ損失を備えることが確認された。

【００６０】（実施例４）メタクリル酸メチルを、コア
と同様に重合してクラッド部を作製した後、コア用のモ
ノマーにメタクリル酸アルキルエステル、屈折率上昇剤
にフタル酸ブチルベンジルエステルを用い、アルキルの
炭素数の大きいモノマーの順に、且つ屈折率上昇剤の添
加量を増加しながら、実施例１と同様の操作によりホモ
ポリマー８層から成るコアを形成して、プラスチック光
ファイバ母材を作製した。これをプラスチック光ファイ
バに線引し、得られたプラスチック光ファイバの伝送損
失及び曲げ損失を比較した。

【００６１】本実施例では、屈折率を上昇させる手段と
して、屈折率上昇剤の添加量の増加と、モノマーの変更
とを併用し、相乗的に屈折率を増加させた。ここでモノ
マーにメタクリル酸アルキルエステルを用いる場合は、
アルキルの炭素数を増加させることにより、ポリマーの
屈折率が上昇する。

【００６２】まず、内径５０ｍｍ、外径６０ｍｍのガラ
ス製中空円筒のクラッド部製造用モールドを図１に示さ
れる装置に設置し、０．１％の過酸化ベンゾイルを添加
したメタクリル酸メチルを、クラッド部モールドの中空
部表面に供給した。そして、モールドを４，０００ｒｐ
ｍで回転させながら加熱し重合を行って、メタクリル酸
メチルのホモポリマーから成る内径４０ｍｍ、外径５０
ｍｍの中空円筒であるクラッド部を作製した。

【００６３】次に、図１及び図２に示される装置を用い
て、その内側に、メタクリル酸エチルにフタル酸ブチル
ベンジルエステルを２５重量部添加し溶解させたモノマ
ー屈折率上昇剤混合液Ｓ（１）を用いて、図３に示され
る工程によりコア第１層３０４を形成した。次いで、メ
タクリル酸プロピルに、Ｓ（１）よりも大きな添加率で
フタル酸ブチルベンジルエステルを添加したモノマー屈
折率上昇剤混合液Ｓ（２）を用いて、同様にコア第２層
を形成した。以後、アルキルの炭素数を増加させ且つフ
タル酸ブチルベンジルエステルの添加率を順次増加させ
た、モノマー屈折率上昇剤混合液Ｓ（３）〜Ｓ（７）を
順に用いて、コア第３層〜コア第７層を形成して、プラ
スチック光ファイバ母材を作製した。ここで、各モノマ
ー屈折率上昇剤混合液の内容は、モノマーに関しては、
Ｓ（３）がメタクリル酸ブチル、Ｓ（４）がメタクリル
酸ペンチル、Ｓ（５）がメタクリル酸ヘキシル、Ｓ
（６）がメタクリル酸ヘプチル、Ｓ（７）がメタクリル
酸オクチルであった。また、屈折率上昇剤の添加率に関
して、Ｓ（ｉ）＜＝Ｓ（ｉ＋１）（ｉ＝１〜７）となる
ように調製された。

【００６４】以上のように作製されたプラスチック光フ
ァイバ母材の屈折率分布を測定したところ、図４に示さ
れると同様な、７段の階段状のＧＩ型屈折率分布を示し
ていることが明らかになった。

【００６５】そして、このプラスチック光ファイバ母材
を、線引装置を用いて実施例１と同じ線引条件により、
直径６５０μｍのプラスチック光ファイバに線引した。
線引された直後のプラスチック光ファイバの伝送損失を
測定したところ、波長６５０ｎｍに関して１８０ｄＢ／
ｋｍであった。

【００６６】次に、このプラスチック光ファイバを、直
径１０ｍｍのマンドレルに巻きつけた状態で曲げ損失を
測定した。このときの曲げ損失の値は、２．５ｄＢであ
った。

【００６７】以上のように、本実施例では、外側から中
心に向かって、コアのモノマーであるメタクリル酸アル
キルエステルのアルキルの炭素数を増加させ、また、屈
折率上昇剤を順次増加させた７層のコアを形成すること
によりプラスチック光ファイバを簡便に生産性良く作製
できることが示され、更にこのプラスチック光ファイバ
が良好な伝送損失及び曲げ損失を備えることが確認され
た。

【００６８】（実施例５）本実施例では、図５に示され
るように、クラッド部よりも低い屈折率を最外部に持
ち、中心に向かって階段状に上昇し、コアの最大屈折率
と最小屈折率との差（Δｎ）の大きな屈折率分布を有す
るコアを備えるプラスチック光ファイバを作製した。ク
ラッド部にメタクリル酸メチルのホモポリマーを用い、
クラッド部に近接するコアの部分には、屈折率降下剤を
用いてクラッド部よりも屈折率を低くし、屈折率降下剤
の添加率が順に小さくなるように実施例１と同様の操作
により複数の層を形成した。次いでその内側に、メタク
リル酸メチルのホモポリマー層を１層形成し、更にその
内側に、屈折率上昇剤を用いてクラッド部よりも屈折率
を高くした複数の層を、屈折率上昇剤の添加量が大きく
なる順に実施例１と同様の操作により形成して、プラス
チック光ファイバ母材を作製した。このプラスチック光
ファイバのコアは、合計で１６層から成る。これをプラ
スチック光ファイバに線引し、得られたプラスチック光
ファイバの伝送損失と曲げ損失とを測定した。本実施例
では、コアのモノマーにメタクリル酸メチル、屈折率降
下剤に酢酸ヘキシル、屈折率上昇剤にはフタル酸ブチル
ベンジルエステルを用いた。

【００６９】まず、メタクリル酸メチルのホモポリマー
から成る内径４０ｍｍ、外径５０ｍｍの中空円筒をクラ
ッド部とし、図１及び図２に示される装置を用いて、そ
の内側に、メタクリル酸メチルに酢酸ヘキシルを溶解し
たモノマー屈折率降下剤混合液Ｔ（１）を、１．０％の
過酸化ベンゾイルと共に注入して、装置を回転し加熱し
て重合させ、コア第１層を形成した。そして、メタクリ
ル酸メチルへの屈折率降下剤の添加率を順次減少させた
モノマー屈折率降下剤混合液Ｔ（２）〜Ｔ（７）を１つ
づつ順に用い、コア第２層からコア第７層まで順次樹脂
層を形成した。ここで、酢酸ヘキシルの添加率に関し
て、Ｔ（ｉ）＞＝Ｔ（ｉ＋１），ｉ＝１〜７であった。

【００７０】次に、コア第７層の内側に、実施例１と同
様の層の形成方法で、メタクリル酸メチルのホモポリマ
ーのコア第８層を形成した。

【００７１】更に、メタクリル酸メチルにフタル酸ブチ
ルベンジルエステルを添加したモノマー屈折率上昇剤混
合液Ｓ（１）をコア第８層の内側に注入し、同様に回転
しつつ加熱して、コア第９層を形成した。そして、メタ
クリル酸メチルへの屈折率降下剤の添加率を順次増加さ
せたモノマー屈折率降下剤混合液Ｓ（２）〜Ｓ（８）を
１つづつ順に用い、コア第１０層からコア第１６層まで
順次樹脂層を形成して、プラスチック光ファイバ母材が
作製された。ここで、フタル酸ブチルベンジルエステル
の添加率に関して、Ｓ（ｉ）＜＝Ｓ（ｉ＋１），ｉ＝１
〜８であった。

【００７２】以上のように作製されたプラスチック光フ
ァイバ母材の屈折率分布を測定したところ、図５に示さ
れるように、Δｎの大きな階段状のＧＩ型屈折率分布を
示していることが明らかになった。

【００７３】次に、このプラスチック光ファイバ母材
を、実施例１と同じ線引装置を用いて実施例１と同じ線
引条件により、直径６５０μｍのプラスチック光ファイ
バに線引した。線引されたプラスチック光ファイバの屈
折率分布は、図５に示されるように、Δｎの大きな階段
状のＧＩ型の分布を呈していた。線引された直後のプラ
スチック光ファイバの伝送損失を測定したところ、波長
６５０ｎｍに関して１７０ｄＢ／ｋｍであった。

【００７４】次に、このプラスチック光ファイバを、直
径１０ｍｍのマンドレルに巻きつけた状態で、実施例１
と同様に曲げ損失を測定した。このときの曲げ損失の値
は、０．５ｄＢであった。

【００７５】以上のように、本実施例では、本発明に従
って、屈折率降下剤と、屈折率上昇剤とを用い、Δｎの
大きなプラスチック光ファイバを作製できることが示さ
れ、更にこのプラスチック光ファイバが良好な伝送損失
及び曲げ損失を備えることが確認された。特に、このよ
うなΔｎの大きなコアを有するプラスチック光ファイバ
は、曲げ特性において非常に有利な結果が得られ、且つ
簡便に生産性良く作製されることが示された。

【００７６】尚、本実施例は変形が可能であり、例え
ば、用いるモノマーの種類を更にコアの樹脂層毎に変
え、且つ屈折率降下剤及び屈折率上昇剤の添加量を本実
施例と同様に変化させることにより、更にΔｎを大きく
することも可能である。モノマーの種類を変える方法に
は、例えば、実施例４の如く、メタクリル酸アルキルエ
ステルのアルキルの炭素数を変えることにより行っても
よい。

【００７７】（比較例１〜３）本発明に従ってなされた
実施例１〜５により示された本発明の有効性を更に明ら
かにするため、以下の本発明によらない３つの例を比較
例１〜３として示す。これらの比較例１〜３では共通し
て、コアの形成に関して、１ステップの界面ゲル重合法
を利用して、ＧＩ型の屈折率分布を得ようと試みた。

【００７８】これら３つの比較例に共通して、以下の手
順を行った。まず、メタクリル酸メチルの重合物から成
る内径４０ｍｍ、外径５０ｍｍの円筒を用意してこれを
クラッド部とした。そして、図１及び図２に示される装
置を用いて、クラッド部の中空部にモノマーと屈折率上
昇剤との混合液を充填し、回転させながら緩やかに加熱
して、母材のコアを形成した。即ち、比較例１〜３にお
いて、母材のコアは、本発明のように複数の層で形成せ
ず、１つの層内で界面ゲル重合法により組成分布をつけ
て、漸次屈折率が上昇するコアを得ようと試みた。

【００７９】比較例１では、コアのモノマーにはメタク
リル酸メチル、屈折率上昇剤にはフタル酸ブチルベンジ
ルエステルを用いた。比較例２では、コアのモノマーに
はメタクリル酸メチル、屈折率上昇剤にはジフェニルス
ルフィドを用いた。比較例３では、コアのモノマーには
メタクリル酸メチル、屈折率上昇剤にはリン酸トリフェ
ニル（トリフェニルフォスフェート）を用いた。

【００８０】このように行われた比較例１〜３で得られ
た各プラスチック光ファイバ母材の屈折率分布を調べた
ところ、共通して、その屈折率分布が図６に示されるよ
うなＳＩ型の分布を有していたことが明らかになった。

【００８１】また、比較例１〜３では共通して、コアは
１層であったにもかかわらず、実施例１で母材の作製に
要した時間の２倍の時間を必要とした。

【００８２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のプ
ラスチック光ファイバは、階段状の屈折率分布を有する
ため、通信用途に適用するに充分な伝送損失及び曲げ損
失を有し、また、作製が非常に容易であり生産性も高
い。

【００８３】従って、高速通信に用いることが可能な実
用的なプラスチック光ファイバを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に好適に使用されるプラスチック光ファ
イバ母材製造装置の一例の斜視図である。

【図２】本発明に好適に使用されるプラスチック光ファ
イバ母材製造装置の一例における重合部組立体の縦断面
図である。

【図３】実施例１〜５及び比較例１〜３における工程を
表す、各工程毎のプラスチック光ファイバの斜視図であ
る。

【図４】階段状の屈折率分布を有するグレーデッドイン
デックス（ＧＩ）型プラスチック光ファイバの屈折率分
布を表すグラフである。

【図５】Δｎの大きな階段状の屈折率分布を有するグレ
ーデッドインデックス（ＧＩ）型プラスチック光ファイ
バの屈折率分布を表すグラフである。

【図６】ステップインデックス（ＳＩ）型プラスチック
光ファイバの屈折率分布を表すグラフである。

【符号の説明】

１００…製造装置、１０２…台、１０４…モールド収容
部、１０６ａ、ｂ…モータ、１０８ａ、ｂ…モールド組
み立て体、１１０…ヒータ、１２２ａ、ｂ、１２３…チ
ャック、１２４ａ、ｂ、１２５…カバー、１２６…母
材、１２８ａ、ｂ、１２９ａ、ｂ…軸、１３０ａ、ｂ…
軸受け、１３２ａ、ｂ、１３３…支持円筒、１３４、１
３５…窪み、３０２…クラッド部、３０４…コア第１
層、３０６…コア。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−119509（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−32404（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−13030（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−13029（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−5332（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−5330（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/00 - 6/12 G02B 6/10 G02B 6/16 - 6/22 G02B 6/44

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 屈折率を上昇させる屈折率上昇剤とメタ
   クリル酸アルキルエステルを重合したポリマーとから構
   成され、異なる屈折率を有する複数の樹脂層が、中心軸
   から半径方向外側に向かって屈折率の高い樹脂層の順に
   密着包囲して形成され、 中心から半径方向外側に向かって前記屈折率上昇剤の比
   率が小さくなり、且つ、前記コアの外側から中心に向か
   って前記メタクリル酸アルキルエステルのアルキルの炭
   素数が増加するように、前記樹脂層に対応して階段状に
   屈折率が降下する屈折率分布を有するファイバ状のコア
   と、 前記コアの外側に被覆され、前記コアの中心部の屈折率
   よりも低い屈折率を有するクラッド部と、 から成ることを特徴とするプラスチック光ファイバ。
2. 【請求項２】 前記クラッド部を構成するポリマーのモ
   ノマーが、メタクリル酸メチルであることを特徴とする
   請求項１に記載のプラスチック光ファイバ。
3. 【請求項３】 コアと該コアの外側を被覆するクラッド
   部とからなるプラスチック光ファイバの、伝送損失及び
   曲げ損失を低下させる方法であって、 前記コアとして、屈折率を上昇させる屈折率上昇剤とメ
   タクリル酸アルキルエステルを重合したポリマーとから
   構成され、異なる屈折率を有する複数の樹脂層が、中心
   軸から半径方向外側に向かって屈折率の高い樹脂層の順
   に密着包囲して形成され、中心から半径方向外側に向か
   って前記屈折率上昇剤の比率が小さくなり、且つ、前記
   コアの外側から中心に向かって前記メタクリル酸アルキ
   ルエステルのアルキルの炭素数が増加するように、前記
   樹脂層に対応して階段状に屈折率が降下する屈折率分布
   を有するファイバ状のコアを用い、 前記クラッド部として、前記コアの中心部の屈折率より
   も低い屈折率を有するクラッド部を用いることを特徴と
   する方法。