JPH01100038A

JPH01100038A - 保護光導波路

Info

Publication number: JPH01100038A
Application number: JP63228287A
Authority: JP
Inventors: Enrique Cuellar; エンリーク・キューラー; Stephen F Powell; スティーブン・エフ・ポーウェル; Daniel R Roberts; ダニエル・アール・ロバーツ; Pravin L Soni; プラバン・エル・ソニ
Original assignee: Raychem Corp
Current assignee: Raychem Corp
Priority date: 1987-09-11
Filing date: 1988-09-12
Publication date: 1989-04-18
Also published as: EP0307218A1; CA1308509C

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、フェニル含有ポリシロキサン材料、特にその
ような材料により保護されたファイバー状先導波路に関
する。

［従来の技術］光フアイバーシステムを使用することにより得られる軽
量性、確実性、安全性および電気絶縁性ならびに光フア
イバーシステムの各光ファイバーにより伝達できる情報
量が莫大であるために、近年、情報伝達のために光ファ
イバーを使用することが非常に注目されている。光フア
イバーシステムは、発光器と光検知器との間で光を伝達
するために導波路を使用する。種々の材料から成る導波
路が開発されている。例えば、ガラスコアおよびガラス
クラッドから成るもの、ガラスクラッドおよび液体コア
から成るもの、ポリマーコアおよびポリマークラッドか
ら成るものならびにガラスコアおよびポリマークラッド
から成るものが知られている。

典型的には、ファイバー状先導波路は、°それを包囲し
て、クラッドに直ぐ隣接して機械的隔離および保護を提
供する緩衝層被覆（またはファイバーバッファー）を有
する。更に、緩衝層被覆はクラッドモードストリッパー
として機能できる、即ち、ファイバーのクラッドに伝達
される光をクラッドから取り出し、それにより、コアに
よる導波モードを乱すことなく、クラッド導波モードを
除去する。緩衝層被覆が有効なりラッドモードストリッ
パーとなるには、クラッドの屈折率より大きい（ガラス
クラッドの場合、約１．４５以上の）屈折率を有する必
要がある。ポリシロキサン緩衝層被覆を使用することが
提案されている。キューラ−（（１１６１ｔａｒ）らの
「スタティック・ファティーグ・ライフタイム・オプ・
オプティカル・ファイバーズ・イン・ベンディング（Ｓ
　ｔａｔｉｃ　Ｆ　ａｔｉｇｕｅＬ　ｉｆｅｔｉｍｅ　
ｏｆ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｆ　１ｂｅｒｓ　ｉｎ　Ｂｅｎ
ｄｉｎｇ）　Ｊ（１９８７年３月１６〜１８日、ワシン
トンにおける第１回陸軍光ファイバーおよび通信会議に
おいて発表）およびイマイ（Ｉ　ｍａｉ）の「光フアイ
バー用シリコーン被覆材料」　（東芝レビュー、３８．
１７１−１７４頁、１９８３年）を参照されたい。使用
されている１つのポリシロキサンは、ポリジメチルシロ
キサンであり、容易に入手できる材料であるが、屈折率
が約１．４０であり比較的小さい。フェニル化ポリシロ
キサンも緩衝層被覆として提案されている。ポリジメチ
ルシロキサンと比較すると、より高い屈折率を有する（
典型的には１．４５以上）点で有利である。

緩衝層被覆のもう１つの重要な機能は、静的疲労からフ
ァイバーを保護することである。更に、スズライス、ジ
目インドまたはターミネションを形成するためにファイ
バーを準備する時に必要であるので、緩衝層被覆はファ
イバーから容易に剥離でき、きれいに露出しているが損
傷のないファイバーを残す必要がある。

［発明の構成］本発明は、高い屈折率を有し、耐静的疲労性を光ファイ
バーに付与し、また、ファイバーから容易に剥離できる
ポリシロキサン緩衝層被覆を提供する。

本発明は、保護ファイバー状光導波路を提供し、該保護
導波路は、（Ｉ）コア、（ＩＩ）コアの外側表面上でその周囲に配置されてコア
の外側表面と接触しているクラッド、および（Ｉ［Ｉ）クラッドの外側表面上でその周囲に配置され
てクラッドの外側表面と接触している緩衝層被覆を有して成り、緩衝層被覆は、（ａ）ポリジメチルシロキサン、ならびに（ｂ）（ｉ）
メチルフェニルシロキサンとジフェニルシロキサンから
成る群から選択される繰り返し単位、および（ｉ）ジメチルシロキサン繰り返し単位から成るコポリシロキサンを含んで成るポリシロキサン材料から成り、繰り返し単
位（ｉ）がメチルフェニルシロキサンである場合、繰り
逮し単位（ｉ）の繰り返し単位（ｉｉ）に対するモル比
は、約１０：９０〜約８０　：　２０であり、繰り返し
単位（ｉ）がジフェニルシロキサンである場合は、上記
モル比は約５：９５〜約５０　：　５０であり、ポリジメチルシロキサン（ａ）のコポリシロキサン（ｂ
）に対する重量比は約５：９５〜約８５：１５である。

また、本発明は、保護ファイバー状光導波路の製造方法
を提供し、該方法は、（Ｉ）コアの外側表面上でその周囲に配置されてコアの
外側表面と接触しているクラッドを有するコアを有して
成るファイバー状光導波路を供給する工程、（ＩＩ）クラッドの外側表面の周囲にクラッドの外側表
面と接触して未硬化緩衝層被覆を適用する工程であって
、緩衝層被覆は、（ａ）ポリジメチルシロキサン、ならびに（ｂ）（ｉ）
メチルフェニルシロキサントジフェニルシロキサンから
成る群から選択される繰り返し単位、および（ｉｉ）ジメチルシロキサン繰り返し単位から成るコポリシロキサンを含んで成るポリシロキサン材料から成り、繰り返し単
位（ｉ）がメチルフェニルシロキサンである場合、繰り
返し単位（ｉ）の繰り返し単位（ｉｉ）に対するモル比
は、約１０：９０〜約８０　：　２０であり、繰り返し
単位（ｉ）がジフェニルシロキサンである場合は、上記
モル比は約５：９５〜５０：５０であり、ポリジメチルシロキサン（ａ）のコポリシロキサン（ｂ
）に対する重量比は約５：９５〜約８５：１５である工
程、ならびに（ＩＩＩ）約１００〜約２５０℃の所定の温度に導波路
−緩衝層被覆組合物を加熱して緩衝層被覆を硬化する工
程を含んで成る。

第１図は、本発明の保護ファイバー状先導波路の断面図
、第２図は、同じ導波路の切除図、第３図は、ファイバ
ー状光導波路が緩衝層被覆およびオーバーコーテイング
により保護されている本発明の好ましい態様の断面図、
第４図は、同じ態様の切除図である。

ポリジメチルシロキサン緩衝層被覆は多くの点で望まし
いが、比較的小さい屈折率（約１．４０）を有し、また
、被覆が上に付着されるガラスファイバーに対して比較
的小さいレベルの耐静的疲労性しか与えない。逆に、フ
ェニル化ポリシロキサンは望ましい大きい屈折率（１，
４５以上）を有する。更に、フェニル化ポリシロキサン
は優秀な耐静的疲労性を提供するが、機械的剥離性に乏
しい、即ち、脆い「チーズ質」組織のためにクラッドか
ら剥離するのが困難である（この点に関しては、ポリジ
メチルシロキサンは優秀である。）ことも見出された。

ブレンドの濁りにより明らかであるように２種のシロキ
サン材料が不相溶性であるにも拘わらず、予想もできな
いことに、ポリジメチルシロキサンおよびフェニル化ポ
リシロキサンのブレンドから成る緩衝層被覆を形成する
ことにより、大きい屈折率ならびに優秀な耐静的疲労性
および機械的可剥性を有する緩衝層被覆が得られること
が見出された。最も驚くべきことに、比較的少量のポリ
ジメチルシロキサン、典型的にはフェニル化ポリシロキ
サン約８０重量部に対してポリジメチルシロキサンわず
かに約２０重量部により実質的に改善された機械的可剥
性が得られる。

本発明の緩衝層被覆として適当なポリシロキサン材料は
、（ａ）ポリジメチルシロキサン、ならびに（ｂ）（ｊ）
メチルフェニルシロキサンとジフェニルシロキサンから
成る群から選択される繰り返し単位、および（ｉｉ）ジメチルシロキサン繰り返し単位から成るコポ
リシロキサンを含んで成り、繰り返し単位（ｉ）がメチルフェニルシ
ロキサンである場合、繰り返し単位（ｉ）の繰り返し単
位（ｉｉ）に対するモル比は、約ｌＯ：９０〜約８０　
：　２０であり、繰り返し単位（ｉ）がジフェニルシロ
キサンである場合は、上記モル比は約１０：９０〜５０
　：　５０であり、ポリジメチルシロキサン（ａ）のコ
ポリシロキサン（ｂ）に対する重量比は約５：９５〜約
８５＝１５である。

−ポリジメチルシロキサン（ａ）は、繰り返し単位：ＣＨ。

０−５ｉ− ■ ＣＨ。

を有する。

以下に更に詳細に説明するように、ポリジメチルシロキ
サンは、架橋および／または硬化のために典型的には、
ビニル（−ＣＨ−ＣＨ，）またはヒドリド（−３ｉ−Ｈ
）末端基を有する。更に、同じ目的のために、メチルビ
ニルシロキサン繰り返し単位：ＣＨ＝ＣＨ２ ■ ＣＨ。

を有してよい。

適当なポリシロキサン（ａ）の例は、商品名シン・エラ
（Ｓｈｉｎ　　Ｅｔｓｕ）　ＫＥ　Ｉ　Ｏ６で市販され
ているものである。

コポリシロキサン（ｂ）は、ジメチルシロキサン繰り返
し単位と共重合されたメチルフェニルシロキサン：Ｃ，Ｈ。

０−５ｉ− ＣＨ。

および／またはジフェニルシロキサン：ａＨｓ ■ ０−５ｉ− ■ Ｃ，Ｈ。

繰り返し単位を有するフェニル化コポリシロキサンであ
る。コポリマーはランダム、ブロックまたは交互共重合
体であってよい。フェニル化繰り返し単位（ｉ）のジメ
チル繰り返し単位（ｉｉ）に対するモル比は、繰り返し
単位（ｉ）がメチルフェニルシロキサンである場合は、
約３０　：　７０〜約８０：２０であり、繰り返し単位
（ｉ）がジフェニルシロキサンである場合は、約２０：
８０〜約５０　：　５０であるのが好ましい。典型的に
は、後で詳細に説明するように、架橋および／または硬
化のためにコポリマーはビニル（−ＣＨ−ＣＨ２）また
はハイドライド（−３ｉ−Ｈ）末端基を有する。更に、
同じ目的で、コポリマーは、メチルビニルシロキサン繰
り返し単位を有してよい。適当なコポリシロキサン（ｂ
）は、東芝（Ｔｏｓｈｉｂａ）ＸＥ５８４４、ペトラー
ク（Ｐｅｔｒａｒｃｈ）　Ｐ　５２０６６、シン・エラ
（Ｓｈｉｎ　　Ｅｔｓｕ）　ＯＦ　ｌ　ｌ　３、マクガ
ーン・メチル（ＭｃＧａｈｎ　　Ｎｕｓｉｌ）　８１７
０およびＣｌ１６７５５の商品名で市販されているもの
である。

ポリジメチルシロキサン（ａ）のコポリシロキサン（ｂ
）に対する重量比は、好ましくは約ｌＯ：９０〜約５０
＝５０、より好ましくは約１５＝８５〜約４０：６０で
ある。当業者であれば、−船釣にポリシロキサン（ａ）
および（ｂ）を、通常それぞれ成分Ａおよび成分Ｂと呼
び、相互に反応性であり、所望の硬化レベルに達するの
に適当である割合で使用直前に混合する２成分系として
使用することが考えられるであろう。本明細書において
ポリシロキサン（ａ）または（ｂ）の量を引用する場合
、適当な化学量論量で成分Ａおよび成分Ｂを混合する量
を意味するものとして理解されよう。

第１図および第２図は、それぞれ断面図および切除図で
あり、本発明の保護ファイバー状光導波路ｌを示す。コ
ア２は、クラッド３により包囲され、次に、クラッド３
は、本明細書で説明する組成物を有する緩衝層被覆４に
より包囲されている。

緩衝層被覆は、通常、未硬化状態でファイバーに適用さ
れ、その後、以下の式に従って硬化される：当該分野でよく知られているように、白金触媒、例えば
ヘキサクロロ白金酸または過酸化物により硬化してよい
。−船釣に、約１００〜約２５０℃、好ましくは約１２
５〜約２００℃に予熱した加熱器に被覆した７アイバー
を通して緩衝層被覆を硬化する。未硬化緩衝層被覆を「
そのまま」、即ち、純液体として適用してよい。別法で
は、メチルイソブチルケトンのような揮発性溶媒に溶解
してよく、その場合、加熱サイクルの間、緩衝層被覆が
硬化する間に同時に溶媒が蒸発する。当業者であれば、
硬化度を変えることにより被覆の物性を変えることがで
きることが考えられよう。例えば、硬化度を高くすると
、より大きい引っ張り強度を有する材料となる。

驚くべきことに、本発明の緩衝層被覆は、ミルク状の白
色外観を有し、ポリジメチルシロキサン（ａ）およびコ
ポリシロキサン（ｂ）が不相溶性であることを示唆して
いるが、ファイバーの光学的特性に悪影響を与えるない
。好ましくは、分散相がｌｎｍ以下の領域を形成するよ
うな方法で分散させる必要がある。本発明の緩衝層被覆
が不透明であることは、透明な緩衝層被覆の場合のよう
に、周囲の光がファイバーに入って信号を妨害すること
を防止するという利点がある。

本発明の好ましい態様では、緩衝層オーバーコーテイン
グが緩衝層被覆の上でその周囲に配置されて緩衝層被覆
と接触している。緩衝層オーバーコーテイングは追加の
保護を提供する。緩衝層オーバーコーテイングは、容易
に変形でき、それによりコアおよびクラッドを外部から
加えられる圧力から遮蔽するように機能する比較的柔ら
かい材料から成るのが好ましい。ポリジメチルシロキサ
ンは、好ましいオーバーコーテイング材料である。

この態様を、第３図および第４図にそれぞれ断面図およ
び切除図に示す。保護導波路５はコア６を有して成り、
次に、コア６は、クラッド７、緩衝層被覆８および緩衝
層オーバーコーテイング９により順次包囲されている。

コアは、液体、ガラスまたはポリマーのような光伝達材
料から作られている。クラッドは、コアより小さい屈折
率を有する材料から作られ、ガラスまたはポリマーから
作られてよい。コアおよびクラッドは双方共ガラスから
作られているのが好ましい。

熱分解法シリカ（商品名キャブ・オー・シル（Ｃａｂ−
０−５ｉｔ）で市販）のような材料を加えて緩衝層被覆
の靭性を促進できる。典型的には、緩衝層被覆材料に対
して約１〜約２０重量％の量で使用するが、当業者によ
り容易に決められるように特定の用途に適合するように
それより多くまたは少なく使用することも可能である。

例えば接続するためにファイバ一端を準備するために、
緩衝層被覆を剥離する場合、クラッド表面に残留物が残
らず、ファイバーを傷付けないで被覆を完全に除去でき
るのが望ましい。種々の緩衝層被覆の可剥性については
、種々の緩衝層被覆を有するファイバーで実際に剥離し
、また、アクリレート・ストリッパー（Ａｃｒｙｌａｔ
ｅ　　Ｓ　ｔｒｉｐｐｅｒ）Ｎｏ、８４２０１．６００
０　（エリクソン・ライト・ウニイブ（Ｅｒｉｃｓｓｏ
ｎ　　Ｌｉｇｈｔ　　Ｗａｖｅ）　、カンザス）のよう
な剥離治具を使用して試験剥離することにより評価でき
る。しかしながら、短時間で多くの異なる材料を評価す
るにはそのような方法では不十分である。緩衝層被覆材
料の可剥性は、その機械的特性と相関が有り、より良好
な機械的特性を有するものはより容易に剥離できること
が見出された。第１表は、ジメチルシロキサン−ジフェ
ニルシロキサンコポリマー（東芝（Ｔｏｓｈｉｂａ）　
ＸＥ５８４４）の機械的特性（および従って可剥性）に
与えるポリ（ジメチルシロキンサン）（シン・エラＫＥ
　Ｉ　Ｏ６）の量の影響を示す：第１表また、緩衝層被覆材料の機械的可剥性は、圧縮強さと相
関関係がある。このパラメーターによっても、本発明の
材料は優秀である。ポリシロキサンを厚さ９５ミル（０
，０９５インチ）のスラブにキャストした。インストロ
ン試験機で直径０゜２インチのマンドレルを使用し、ク
ロスヘツド速度０．０４インチ／分でこのスラブのＩＸ
Ｉインチ片を圧縮強さ試験に付した。（荷重対伸び曲線
における荷重の急降下により示されるように、）試料が
破壊する荷重として定義される圧縮強さを測定する。そ
の結果を第■表に示す。この結果より、乏しい剥離性に
対応して東芝ＸＥ５８４４の圧縮強さは、試験した材料
の中で最も小さく、シン・エラＫＥ１０６材料を配合す
ることにより圧縮強さが相当改善され得ることが判る。

第■表静的疲労により、短時間のバイアス時ではファイバーを
破壊するほどではない加えられる荷重のために光ファイ
バーが偶発的に破壊することがある。ファイバーの耐静
的疲労性の試験法は、先に引用したキューラ−らの文献
で説明されているように、固定プレート間で２点曲げモ
ードでファイバーを配置して、所定条件下における破壊
に到るまでの時間を測定する方法である。本発明のブレ
ンド（ポリジメチルシロキサン（シン・エラＫＥ１０６
）２０重量％およびジフェニルシロキサン基を有するコ
ポリシロキサン（東芝ＸＥ５８４４）８０重量％）から
作った緩衝層被覆を有する光ファイバーの耐静的疲労性
は、非配合ポリジメチルシロキサンまたはコポリシロキ
サンから作った緩衝層被覆を有する光ファイバーの耐静
的疲労性に匹敵した。ブレンドした緩衝層被覆を有する
ファイバーは、コポリシロキサン被覆を有するファイバ
ーの寿命に近い寿命を有することが判った。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の保護ファイバー状光導波路の断面図
、第２図は、同じ導波路の切除図、第３図は、ファイバ
ー状光導波路が緩衝層被覆およびオーバーコーテイング
により保護されている本発明の好ましい態様の断面図、
第４図は、同じ態様の切除図である。ｌ・・・光導波路、２・・・コア、３・・・クラッド、
４・・・緩衝層被覆、５・・・光導波路、６・・・コア
、７・・・クラッド、８・・・緩衝層被覆、９・・・オ
ーバーコーテイング。特許出願人　レイケム・コーポレイション代理人弁理士
青山　葆　はか１名ＦＩＧ　　３

Claims

【特許請求の範囲】１、（ I ）コア、（II）コアの外側表面上でその周囲に配置されてコアの
外側表面と接触しているクラッド、および（III）クラッドの外側表面上でその周囲に配置されて
クラッドの外側表面と接触している緩衝層被覆を有して
成る保護ファイバー状光導波路であって、緩衝層被覆は、（ａ）ポリジメチルシロキサン、ならびに（ｂ）（ｉ）メチルフェニルシロキサンとジフェニルシ
ロキサンから成る群から選択される繰り返し単位、およ
び（ｉｉ）ジメチルシロキサン繰り返し単位から成るコポリシロキサンを含んで成るポリシロキサン材料から成り、繰り返し単
位（ｉ）がメチルフェニルシロキサンである場合、繰り
返し単位（ｉ）の繰り返し単位（ｉｉ）に対するモル比
は、約１０：９０〜約８０：２０であり、繰り返し単位
（ｉ）がジフェニルシロキサンである場合は、該モル比
は約５：９５〜約５０：５０であり、ポリジメチルシロキサン（ａ）のコポリシロキサン（ｂ
）に対する重量比は約５：９５〜約８５：１５である保
護導波路。２、繰り返し単位（ｉ）はメチルフェニルシロキサンで
ある特許請求の範囲第１項記載の保護導波路。３、繰り返し単位（ｉ）の繰り返し単位（ｉｉ）に対す
るモル比は約３０：７０〜約８０：２０である特許請求
の範囲第２項記載の保護導波路。４、繰り返し単位（ｉ）はジフェニルシロキサンである
特許請求の範囲第１項記載の保護導波路。５、繰り返し単位（ｉ）の繰り返し単位（ｉｉ）に対す
るモル比は約２０：８０〜約５０：５０である特許請求
の範囲第４項記載の保護導波路。６、ポリジメチルシロキサン（ａ）のコポリシロキサン
（ｂ）に対する重量比は、約１０：９０〜約５０：５０
である特許請求の範囲第１項記載の保護導波路。７、ポリジメチルシロキサン（ａ）のコポリシロキサン
（ｂ）に対する重量比は、約１５：８５〜約４０：６０
である特許請求の範囲第１項記載の保護導波路。８、緩衝層被覆はビニルおよびハイドライド硬化部位の
反応により硬化されている特許請求の範囲第１項記載の
保護導波路。９、緩衝層被覆は熱分解法シリカを更に含んで成る特許
請求の範囲第１項記載の保護導波路。１０、緩衝層被覆上でその周囲に配置され、緩衝層被覆
と接触している緩衝層オーバーコーティングを更に有し
て成る特許請求の範囲第１項記載の保護導波路。１１、緩衝層オーバーコーティングはポリジメチルシロ
キサンから成る特許請求の範囲第１項記載の保護導波路
。１２、コアおよびクラッドはそれぞれガラスからできて
いる特許請求の範囲第１項記載の保護導波路。１３、（ I ）コアの外側表面上でその周囲に配置され
てコアの外側表面と接触しているクラッドを有するコア
を有して成るファイバー状光導波路を供給する工程、（II）クラッドの外側表面の周囲にクラッドの外側表面
と接触して未硬化緩衝層被覆を適用する工程であって、緩衝層被覆は、（ａ）ポリジメチルシロキサン、ならびに（ｂ）（ｉ）メチルフェニルシロキサンとジフェニルシ
ロキサンから成る群から選択される繰り返し単位、およ
び（ｉｉ）ジメチルシロキサン繰り返し単位から成るコポリシロキサンを含んで成るポリシロキサン材料から成り、繰り返し単
位（ｉ）がメチルフェニルシロキサンである場合、繰り
返し単位（ｉ）の繰り返し単位（ｉｉ）に対するモル比
は、約１０：９０〜約８０：２０であり、繰り返し単位
（ｉ）がジフェニルシロキサンである場合は、該モル比
は約５：９５〜約５０：５０であり、ポリジメチルシロキサン（ａ）のコポリシロキサン（ｂ
）に対する重量比は約５：９５〜約８５：１５である工
程、ならびに（III）約１００〜約２５０℃の所定の温度に導波路緩
衝層被覆組合物を加熱して緩衝層被覆を硬化する工程を含んで成る方法。１４、工程（III）の後に、未硬化緩衝層オーバーコー
ティングを緩衝層被覆の周囲に接触して適用し、次に硬
化する工程を更に含んで成る特許請求の範囲第１３項記
載の方法。１５、（ａ）ポリジメチルシロキサン、ならびに（ｂ）（ｉ）メチルフェニルシロキサンとジフェニルシ
ロキサンから成る群から選択される繰り返し単位、およ
び（ｉｉ）ジメチルシロキサン繰り返し単位から成るコポリシロキサンのブレンドを含んで成り、繰り返し単位（ｉ）がメチル
フェニルシロキサンである場合、繰り返し単位（ｉ）の
単位（ｉｉ）に対するモル比は約１０：９０〜約８０：
２０であり、繰り返し単位（ｉ）がジフェニルシロキサ
ンである場合は、該モル比は約５：９５〜約５０：５０
であり、ポリジメチルシロキサン（ａ）のコポリシロキサン（ｂ
）に対する重量比は約５：９５〜約８５：１５であるポ
リシロキサン材料。１６、繰り返し単位（ｉ）がメチルフェニルシロキサン
である特許請求の範囲第１５項記載のポリシロキサン材
料。１７、繰り返し単位（ｉ）がジフェニルシロキサンであ
る特許請求の範囲第１５項記載のポリシロキサン材料。１８、硬化されている特許請求の範囲第１５項記載のポ
リシロキサン材料。