JPH0218504A - 光導波体 - Google Patents

光導波体

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JPH0218504A
JPH0218504A JP63166912A JP16691288A JPH0218504A JP H0218504 A JPH0218504 A JP H0218504A JP 63166912 A JP63166912 A JP 63166912A JP 16691288 A JP16691288 A JP 16691288A JP H0218504 A JPH0218504 A JP H0218504A
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寛人 黒田
Naoki Sugimoto
直樹 杉本
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秀 中村
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(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、含フッ素脂肪族環構造を有するポリマーから
なる表面層を有する光導波体に関するものである。
[従来の技術] 従来、光を発振したり増幅したり、光の方向を変えたり
、分光したりする光学部品の中で、媒質(光学部品)と
その周囲との境界面での全反射を利用する光導波体とし
て、スラブ型レーザーガラス、プリズムなどが知られて
いる。特にスラブ型レーザーガラスはその形状と光導波
メカニズムから、冷却効率が良い、熱歪の影響をキャン
セルできるなどの本質的な特徴を有するため、高速繰り
返し可能なレーザー材料として近年注目を集めている。
しかし、レーザーガラス材料は耐水性が悪いため直接水
冷するとガラス表面すなわち全反射面が水に溶解し平滑
さが失われてしまうため、冷却に水を用いることができ
ない。そのため、十分な冷却効率が得られておらず、高
速繰り返しが達成されていない。また、スラブ型レーザ
ーガラスの保持固定は、0−リングを介して行なうが、
0−リングとレーザーガラスとの屈折率差がほとんど無
いためO−リングとレーザーガラスの接する部分で一部
の光が損失してしまう。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、前述のような欠点を解消し、直接水冷が可能
で、かつ光の損失が無い先導波体を新規に提供すること
を目的とするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明者は、前述の目的のもとに鋭意検討を重ねた結果
、含フッ素脂肪族環構造を有するポリマーからなる表面
層を有する光導波体が直接水冷が可能でかつ光の損失が
無いことを新規に見出すに至った。
か(して本発明は、上記知見に基いて完成されたもので
あり、含フッ素脂肪族環構造を有するポリマーからなる
表面層を有することを特徴とする光導波体を新規に提供
するものである。
本発明において、含フッ素脂肪族環構造を有するポリマ
ーとしては、従来より公知乃至周知のものを含めて広範
囲にわたって例示され得る。而して、本発明においては
、主鎖に上記特定の環構造を有する含フッ素ポリマーが
好適に採用される。
例えば−飲代 一般式(CF−CF矢(ただし、R1はF又はCF3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
F2 CF3 FCI これら重合体の製造法を示すと、次の2通りである。た
だし、これら製造法に限定されるものではない。
1、環化重合によるもの 2、環状モノマーを使用するもの(USP 39780
30)CF = CF          (CF −
CF矢(USP 3418303. GB 11063
44など)上記では、パーフルオロ脂肪族環構造を有す
るポリマーを例示したが、本発明においては、上記例示
のフッ素原子の一部が他の水素原子や有機基で置換され
たもの、あるいはメタセシス重合で得られる (USP 3202643など) の如き環構造を有するものなども挙げられる。
而して、本発明における特定の環構造を有するポリマー
は、上記の如き環化重合により円滑有利に得られるが、
特に、分子内に重合性の異なる二つの重合性基を有し且
つこれら二つの重合性基を連結する連結鎖の直鎖部分の
原子数が2〜7個であるモノマーを用いることにより、
超高圧条件や大希釈条件を採用しなくても、ゲル化の副
生を抑えて円滑有利に環化重合を進行せしめ得るもので
ある。
上記の如き環化重合に好適なモノマーとしては、まず第
一に、重合性の異なる炭素−炭素多重結合を二つ有する
ことが望ましい。通常は炭素−炭素二重結合が採用され
、種類あるいは構造などの異なる二つの多重結合が採用
される。例えば、左右対称構造でない二つの多重結合を
有する含フッ素単量体、ビニル基とアリル基、ビニルエ
ーテル基とビニル基、含フッ素多重結合と炭化水素多重
結合、パーフルオロ多重結合と部分フッ素化多重結合の
如きが挙げられる。第二に、これら二つの炭素−炭素多
重結合を連結する連結鎖の直鎖部分の原子数が2〜7で
あることが望ましい。連結鎖の直鎮部分の原子数が0〜
1個の場合には環化重合が生起し難く、また8個以上の
場合にも同様である。通常好ましくは、この原子数が2
〜5個の場合である。また、連結鎖は直鎖状に限られず
、側鎖構造あるいは環構造を有していても良く、さらに
構成原子は炭素原子に限られず、○、S  Nの如きペ
テロ原子を含んでいても良い。第三に、フッ素含有率が
10重量%以上のものが望ましい。フッ素含有率が余り
に少ない場合には、フッ素原子の有する特異性が発揮さ
れ難くなる。当然のことであるが、パーフルオロ単量体
が好適に採用される。
上記の特定の含フッ素単量体の具体例としては、 CF、=CFOCF2CF=CF2.  CF2=CF
OCF2CF、CF=CF。
CF2.CFOCF2CF=C)I2゜CF2=C:F
OCF20CF2CF=CF2CF2=CFOCF、C
F2CH=CH□。
CF、=(:FOCF2(CH2)、NHCCH=CH
21〜4の整数)。
(ただし、Xは CF、=CH0CH2CH2CF=CF2.  CH2
=CFCOCH2CH2CF=CF2CH2=C:HO
C,H2(1:H2CF、CF=CF2などが例示され
得る。本発明においては、CF2=CFO−なるビニル
エーテル基な一つ有するものが重合反応性、環化重合性
、ゲル化抑制などの点て好ましく採用され、特にパーフ
ルオロアリルビニルエーテル(CF2=CFOCF2C
F=CF、)及びパーフルオロブテニルビニルエーテル
(CF2=CFOCF2CF、CF=CF2)が好適な
例として挙げられる。
上記の如き単量体成分は単独で又は二種以上で使用され
得ると共に、さらにはこれらの成分の本質を損なわない
程度に他の共重合成分と併用して共重合しても何ら差し
支えがないし、必要ならば何らかの方法でポリマーを架
橋しても良い。
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ッ素系
、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
記特定の環構造を導入し得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、弗化ヒニリ
デン、弗化ビニル、クロロl−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、本発明で目的とする特定含フッ
素脂肪族環構造の特性を生かすために、環状構造の組成
が20%以上であることが好ましく、更に好ましくは4
0%以上であることが望ましい。
本発明において、含フッ素ポリマーの架橋方法としては
、通常行なわれている方法などを適宜用いることができ
る。例えば、架橋部位をもつ単量体を共重合させて架橋
せしめたり、架橋剤を添加して架橋せしめたり、あるい
は放射線などを用いて架橋せしめることができる。
また、本発明における含フッ素ポリマーには、実用性を
向上させるために、酸化防止剤、紫外線安定剤等の各種
添加剤を添加することも可能である。
本発明における特定の環構造を有するポリマーは、フッ
素系溶剤などに可溶なため、溶液へのディッピング法、
スプレー法、スピンコード法などにより均一な厚みの表
面層を形成することが可能である。また、熱可塑性樹脂
として溶融温度が低く、溶融粘度も比較的低いので、熱
溶融成形も容易である。
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O,01wt%〜
50wt%で、好ましくは0.1wt%〜20wt%で
ある。
本発明において、含フッ素脂肪族環構造を有するポリマ
ーからなる表面層の厚みは、0.1μm以上であれば、
前記目的を十分達成し得るので好ましい。
本発明における特定の環構造を有する含フッ素ポリマー
は、従来知られているCR−39、アクリル樹脂などの
プラスチック材料に比べて、屈折率1.49以下と低く
、またフッ素樹脂であるにかかわらず透明であり、レー
ザーガラスのボンピングを、ランプなどを用いて効率よ
く行なうことが可能である。また、フッ素含有率の高い
ものは1.40以下という低屈折率も達成可能であり、
任意の全反射条件を有する各種光導波体の設計が可能で
あり、例えば冷却水の屈折率1.33に近い屈折率を持
つ表面層を有する光導波体の作成も可能である。
[作用] 本発明において、含フッ素脂肪族環構造を有するポリマ
ーは、結晶性が小さいか又は殆ど結晶性がないために、
フッ素樹脂であるにもかかわらず高い透明性を示し且つ
高い光線透過率を示すものであり、また含フッ素ポリマ
ーであるが故に、通常の炭化水素系の樹脂よりも低屈折
率で、耐水性、耐紫外線性にも優れているものと考えら
れる。ただし、かかる説明は本発明の理解の助けとする
ものであり、本発明を何ら限定するものでないことは勿
論である。
[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
、この説明が本発明を限定するものでないことは勿論で
ある。
合成例1 パーフルオロアリルビニルエーテルの35g、 トリク
ロロトリフルオロエタン(以下、R−113と略記する
)の5g、イオン交換水の150g、及び重合開始剤と
して(C3F7CO)2の35mgを、内容積200m
1の耐圧ガラス製オートクレーブに入れた。系内な3回
窒素で置換した後、26℃で23時間懸濁重合を行った
。その結果、重合体を28g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1660cm−’
 、 1840cm−’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+9
p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この重合体の固有粘度
[η]は、°°フロリナート’FC−75(商品名=3
M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。重合体のガラス転移点
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°C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%と高かった。
合成例2 1.1,2,4,4,5.5−ヘプタフルオロ−3−オ
キサ−16−へブタジェンの20g及びR−113の4
0gを窒素置換した三ツロフラスコに入れ、重合間始剤
として(CaFyCO)zの20mgを加え、さらに系
内を窒素置換した後に、18°Cで10時間重合した。
その結果、重合体を10g得た。この重合体はR−11
3に溶解するポリマーであり、メタキシレンヘキサフル
オライド中30℃での固有粘度[ηコは0.96であっ
た。”F NMR及びHNMRにより、主鎖に環状構造
を有する重合体であることを確認した。
また、この重合体は無色透明であり、屈折率は1.36
と低(、光線透過率は93%と高かった。
実施例1〜2 合成例1及び2で得られたポリマーをそれぞれ゛°アフ
ルード°゛(商品名:旭硝子社製のフッ素系溶剤)及び
R−113に溶解し、5wt%の溶液を作製した。この
溶液中に15mmX 4 mmX 70mmののスラブ
型レーザーガラスLHG−5(商品名=HOYA社製)
をディッピングし、コーティングした後、室温で1時間
乾燥し、厚さ10LLmの表面層を形成した。この表面
層を形成したスラブ型レーザーガラスをシリコンゴム製
0−リングを用いてランプハウス内に固定し、5℃/m
inで冷却水を流しながら、1フラツシユ当たり200
JのエネルギーでXeランプを照射し、IHzの繰り返
し速度で50時間連続してレーザー発振を行なった。5
0時間後経過後もレーザー出力の低下は見られず、また
CCDカメラによりレーザーパターンを観察したところ
、0−リングに起因する光損失パターンは見られなかっ
た。50時間経過後、レーザーガラスをランプハウスか
ら取り出し、表面層及びガラス面を肉眼及び光学顕微鏡
を用いて観察したところ、着色、透明度の変化、クラッ
クの発生、はがれ、及び溶解によるガラス面の変化は全
(認められなかった。
実施例3 合成例1で得られたポリマーを実施例1と同様のスラブ
型レーザーガラス表面に250°Cで熱融着を行ない、
厚さ100μmの表面層を形成した。この表面層を形成
したスラブ型レーザーガラスについて、実施例1と同様
の試験を行ない評価を行を行なったところ、レーザー出
力の低下、O−リングに起因する光損失は認められなか
った。また、表面層の着色、透明度の変化、クラックの
発生、はがれは認められず、溶解によるガラス面の変化
も全(認められなかった。
[発明の効果] 本発明は、含フッ素脂肪族環構造を有するポリマーを表
面層として形成させることにより、直接水冷が可能で、
かつ光の損失が無い光導波体を得るという優れた効果を
有し、特にフッ素含有量の高いものは、耐熱性、耐水性
、耐紫外線性も兼ね備え、屈折率も1.40以下にでき
るため広い範囲の全反射角度条件を設定できるという効
果も認められる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、含フッ素脂肪族環構造を有するポリマーからなる表
    面層を有することを特徴とする光導波体。 2、ポリマーの屈折率が1.49以下である請求項1記
    載の光導波体。
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