JPH0429043B2 - - Google Patents
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Description
本発明は屈折率が次第に変化するような屈折率
分布を有する光伝送損失の小さい合成樹脂光伝送
体を製造する方法に関するものである。 屈折率分布が(1)式で示される合成樹脂光伝送体
は特公昭54−30301（特願昭50−11723）に提案さ
れている。 Ｎ＝NO（１−１／２Ar2） (1) ここでNOは中心軸の屈折率、Ｎは中心軸からｒ
の距離にある点の屈折率で、Ａは屈折率分布の定
数である。 前記特許は重合の進行とともに共重合体の組成
が変動することを利用し、単量体M1およびM2と
してそれが重合体になつたときの屈折率の値が互
に異なり、しかも透明な共重合体を形成するもの
を選び、所定の形状に保つた単量体混合物体の所
定の一部分から共重合が開始し、ついで生成共重
合体を反応系内で連続的に析出させるように共重
合条件を選ぶことによつて、屈折率勾配を有する
光伝送体を製造するものである。 前記特許には、屈折率勾配を有する合成樹脂光
伝送体の製造法として、重合体になつたときの屈
折率の差が0.005またはそれよりも大きくなるよ
うな２種の単量体（単量体混合物を含む）M1お
よびM2であつて、かつ単量体M1およびM2のそ
れらの共重合反応における単量体反応性比をそれ
ぞれr1およびr2とし、単量体M1と単量体M2との
混合モル比を（M1／M2）nとすれば、 r1（M1／M2）n＋１／（M1／M2）n＋r2 (2) の値が1.1以上であるかまたは１／1.1以下になるよ うな単量体M1と単量体M2との混合物を所定の形
状たとえば円柱状に保持すること、その所定形状
の混合物体に対して場所的に不均一な共重合条件
を付与することによつて最初に前記混合物体のう
ちの所定の部分たとえば円柱形状の混合物体の外
周部分のみが前記混合比とは異なるM1成分とM2
成分の比の共重合体を局部的に形成しついでその
部分から他の部分たとえば中心部分に向かつて
徐々に共重合が進行するようにして共重合物体の
内部において、前記所定の部分から他の部分に向
かつて、M1成分とM2成分との含有比が次第に変
化するような濃度勾配を持たせることからなる屈
折率勾配を有する合成樹脂光伝送体を製造する方
法が記載されている。 そしてこの単量体M1とM2の組み合わせの例と
して、M1がメタクリル酸メチル、M2が安息香酸
ビニルその他が挙げられている。しかしながらこ
こに挙げた単量体の組合せから得られる光学繊維
では光伝送損失が大きく、極めて短距離の光伝送
にしか使用の見込はない。 本発明者はこのような光伝送損失は散乱損失に
よるものであることを見出し、散乱損失を少くす
べく鋭意研究の結果、本発明に至つた。すなわち
前記特許に挙げた単量体の組合せ条件を満足する
だけでなく、散乱損失の少い共重合体を与える単
量体の組合せとしてM1にメタクリル酸メチル
（MMA）を、M2にフエニル酢酸ビニル（VPA）
を用いることにより屈折率分布形合成樹脂光学繊
維の伝送損失を1dB／ｍ以下とすることができ
た。 すなわち本発明は、重合体になつたときに互に
屈折率が異なる２種の単量体（単量体混合物を含
む）M1およびM2の混合物を所定の形状に保持す
ること、その所定形状の混合物体に対して場所的
に不均一な共重合条件を付与することによつて最
初に前記混合物体のうちの所定の部分のみが前記
混合比とは異なるM1成分とM2成分の比の共重合
体を局部的に形成しついでその部分から他の部分
に向かつて徐々に共重合が進行するようにして、
共重合物体の内部において、前記所定の部分から
他の部分に向かつて、M1成分とM2成分との含有
比が次第に変化するような濃度勾配を持たせる屈
折率勾配を有する合成樹脂光伝送体を製造する方
法において、前記単量体M1としてメタクリル酸
メチルを、前記単量体M2としてフエニル酢酸ビ
ニルをそれぞれ用いることにより光の伝送損失を
減少させたことを特徴とする合成樹脂光伝送体を
製造する方法である。 本発明において単量体M1とM2の混合比は製造
すべき光伝送体の形状、屈折率分布、および重合
条件によつて異なるけれども一般には単量体M1
と単量体の重量混合比M1／M2は0.05〜20の範囲
内で用いられ、好ましくは0.1〜10の範囲内で用
いられる。 本発明において単量体M1・MMA 単量体
M2。VPAの単量体反応性比はそれぞれr1＝22.5、
r2＝0.005であり前記(2)式の値は両単量体の混合
比にかかわらず約23〜200の範囲内にあつて1.1以
上という条件を満足するので、重合物内部に十分
な組成比の勾配が生じ従つて光伝送に必要な屈折
率勾配を形成させることができる。 そしてM1であるMMAとM2であるVPAのそれ
ぞれのホモポリマーの屈折率は1.49，1.57であつ
てその差は0.08であるので中心軸付近では(1)式に
示すような屈折率分布を持つた光伝送体を得るこ
とができる。また、メタクリル酸メチルおよびフ
エニル酢酸ビニルはいずれも二重結合を１個有す
る単量体であるから、この単量体の組合せからは
線状重合体からなる光伝送体が得られ、これを加
熱延伸することができる。 本発明において、単量体M1としてメタクリル
酸メチルを、単量体M2としてフエニル酢酸ビニ
ルを用いて光伝送損失の小さい光伝送体を製造で
きることは、光伝送体の光損失を直接に測定する
他に、次のような単量体M1とM2の共重合体の散
乱損失の測定により確かめることができる。 共重合体の散乱損失は次のようにして評価する
ことができる。単量体M1とM2の種々の比の混合
物に過酸化ベンゾイル（BPO）を1.0wt％溶解
し、内径10mmの円筒状容器中で均一に加温し、ゆ
つくり重合させて気泡の入つていない内部の組成
比が均一の共重合体固体を得る。容器より取り出
した円筒状固体の端面を中心軸に垂直に研磨して
仕上げる。端面中心から中心軸に平行に6328Åの
レーザー光を入射させ光束に対し直角方向の散乱
光強度（SL）を求める。これとは別に単量体混
合物のかわりにメタクリル酸メチル（MMA）の
みを用いて作成したポリメタクリル酸メチル固体
の散乱光強度（SLo）を同様にして求める。前記
特許の典型的な単量体の組合せであるMMA
（M1）−安息香酸ビニル（VB，M2）共重合体の
場合のSL／SLoを図１の曲線Ａに示した。単量
体混合物中のVB含有量の増加とともにSL／SLo
は急速に増大する。本発明のMMA−VPAの場
合には曲線Ｂのようになり、共重合体の散乱損失
はポリメタクリル酸メチルの４倍以下である。こ
のようにMMA−VPA共重合体の散乱損失は少
く、その結果後に述べる実施例表１に示すように
波長6328Åの光の伝送損失が1dB／ｍ以下の屈折
率分布形の合成樹脂光学繊維が得られる。これに
対しMMA／VB＝5.0（wt／wt）の光学繊維では
光の伝送損失は4.6dB／ｍに達した。 本発明において、単量体M1と単量体M2との混
合物は所定の形状に保持される。この混合物は通
常は、液体状態であるので、所定の内側形状を有
する型容器内にこの混合物を入れることによつて
所定形状、例えば棒状（円柱状）または繊維状、
板状等の形状に保持される。 所定の形状に保持されたM1とM2との混合物体
に対して、次に場所的に不均一な共重合条件を付
与する。たとえば加熱によつて共重合を生ぜしめ
る場合には、混合物体の内部に不均一な温度分布
を与えることにより、また紫外線、可視光線、ま
たは放射線の照射によつて共重合を生ぜしめる場
合には、混合体内部でこれらの照射量が不均一に
分布するようにすることにより、不均一な共重合
条件は付与される。この不均一な共重合条件は、
前記混合物体中の所定の部分のみが前記混合比に
比してより多くのM1成分を含有する共重合体を
局部的に形成しついでその部分から他の部分に向
かつて徐々に共重合が進行するように選ばれる。
可視光線を照射する場合には増感のために透明度
をそれほど妨げない程度に増減剤を前記混合物中
に混入させることが好ましい。本発明におけるよ
うに(1)式の値すなわちＱの値が1.1以上の場合に
は、最初に局部的に形成される所定部分の共重合
体は前記混合比に比してより多くのM1成分を含
有し、所定部分から他の部分に向かつてM1成分
とM2成分との含有比が次第に減少するような濃
度勾配をもつ共重合物体が得られる。M1の屈折
率がM2の屈折率よりも小さいので前記所定部分
から他の部分に向かつて次第に増大する屈折率勾
配が得られる。 棒状または繊維状であつてその横断面において
その中心から半径方向外側に向かつて連続的に屈
折率が減少または増大するような屈折率勾配特に
(1)式で近似される屈折率勾配を有する光伝送体
は、単量体M1と単量体M2との混合物を棒状形状
に保持し、その棒状混合物体の外周部分が最初に
共重合体を形成し、ついでその中心軸に向かつて
半径方向内向きに徐々に共重合が進行するように
不均一な共重合条件を棒状混合物体に付与するこ
とにより得られる。単量体M1であるメタクリル
酸メチルの重合体屈折率N1は単量体M2であるフ
エニル酢酸ビニルの重合体屈折率N2よりも小さ
いので、得られた棒状共重合物体は中心から半径
方向外向きに連続的に屈折率が減少するような屈
折率勾配を有する。 上記の、棒状の単量体混合物体内で外周部分か
ら中心に向かつて共重合を進行させるための不均
一な共重合条件は、たとえば光重合による場合、
次のようにして付与することができる。すなわち
透明な、たとえばガラス管容器内にM1とM2の単
量体混合物を入れて混合物を棒状形状に保持し、
ついでガラス管外側の比較的近傍に紫外線または
可視光線の光源を配置し、光の照射が管内の中心
軸に対称になるように、ガラス管をその中心のま
わりに徐々に回転させるかまたは光源をガラス管
のまわりに回転させる。光源に近い部分ほど照射
される光量は大であるので、棒状混合物体のガラ
ス管に接する最も外側の部分がまずはじめに共重
合体を形成し、ついで中心に向かつて徐々に共重
合が進行する。熱重合または放射線重合を用いる
場合も、同様に棒状単量体混合物体の外周部がま
ずはじめに共重合体を形成するように、温度また
は放射線照射密度が混合物外周部において大とな
るように調節すればよい。 次に光重合によつて上記の棒状の光伝送体を製
造する例について説明する。 いまM1から生ずる重合体をP1，P1の屈折率を
N1，M2から生ずる重合体をP2，P2の屈折率を
N2とし、かつN1はN2より小さいものとする。メ
タクリル酸メチルM1とフエニル酢酸ビニルM2の
混合物に必要に応じて光増感剤を添加し、これを
適当な透明管状容器に充たし、管状容器を一定速
度で廻転させながら紫外線（又は可視光線）を照
射する。 透明管状容器としては石英管、ガラス管のほか
にポリプロピレンチユーブのような単量体に溶解
しない有機物も使用することができる。照射によ
つて共重合が始まり、反応系は次第に粘稠とな
り、管の内壁に重合体層が形成される。これは管
の内壁に近いほど紫外線の強度が強いから、内壁
に近いほどより多くのラジカルが生成し重合が開
始され、共重合体ラジカルが生ずる。最初のうち
はラジカルは反応系（単量体相）を容易に拡散し
得るから、系全体で反応が進行し、系の粘度が増
大する。粘度が増大するにつれてラジカルの拡散
は遅くなり、ラジカルは内壁近くで急速度に成長
して高分子量の共重合体となる。（ゲル効果）。そ
して内壁近くに共重合体層が形成される。共重合
体層は時間と共に厚くなり遂には中心部まで固化
するようになる。前述したように重合初期には
M1成分の含有量の高い共重合体ができ、重合時
間とともにM1成分の含有量の低い共重合体が生
成するようになるから、中心部に近づくほどM1
成分が連続的に減少するようになる。ただ共重合
体層の形成は、反応系の粘度が増大し、ラジカル
の拡散が困難となつてから顕著となるので内壁近
くにM1成分の勾配がほとんどみられない層が生
ずることが多い。 共重合体の屈折率は単量体成分の屈折率に依存
する。N1＞N2であるから、共重合体中のM1成分
が増すほど共重合体の屈折率は低下する。したが
つてこの場合には中心軸で屈折率が最も高く、中
心軸からはなれるにつれて、屈折率が連続的に減
少する透明な光伝送体が得られる。 本発明によつて製造される光伝送体が前記(1)式
で表わされるような棒状または繊維状光伝送体で
ある場合、そのＡの絶対値は通常0.001〜0.005mm
-2の範囲内にあつて直径が0.1〜20mmのものが得
られる。 一般にいわゆる光集積回路に用いられる光伝送
体として、低い屈折率を有する透明な基板に、そ
の表面に沿つて細長く伸びる高い屈折率を有する
光の通路を設けたものが利用し得ることが知られ
ている。このようなものは本発明の方法によつて
次のように製造することができる。まず単量体混
合物を平底の型容器内に注ぎ込むことにより混合
物を板状に保持し、この板状混合物体の表面に、
光の通路を作るべき部分を適当な遮蔽物で覆い、
板状混合物体の上方から共重合用の光を照射して
光の通路を作るべき部分を除いた他の部分が最初
に共重合体を形成するようにし、次に遮蔽物を除
いて通路部分も共重合させる。 本発明によつて、中心から半径方向外側に向か
つて連続的に屈折率が増大または減少し好ましく
は前記(1)式で表わされる屈折率勾配を有する棒状
または繊維状の光伝送体や、光集積回路に用いら
れる光伝送体の他に、光の進行方向を横切る方向
に屈折率勾配を設けて光を屈折させるようにした
各種の光伝送体や、光の進行方向に沿つて屈折率
勾配を形成させた光伝送体等を製造することがで
きる。 本発明によれば屈折率分布を有する光伝送損失
の小さな光伝送体が製造され、また本発明によれ
ば棒状または繊維状の光伝送体を容易に製造する
ことができ、これを加熱延伸することによつて直
径の小さい繊維状光伝送体が製造できる。 次に本発明の実施例について詳細を説明する。
まず、所定量のメタクリル酸メチル（MMA）と
フエニル酢酸ビニル（VPA）を混合し、これに
所定量の過酸化ベンゾイル（BPO）を溶解し、
これを内径が2.9mmであり一端を閉じたガラス管
に満たし第２図に示す装置によつて光共重合す
る。管状の紫外線ランプ１が装置中心にあり、ラ
ンプ１の上部と下部には円筒状の遮光板２が取り
付けてあつて、管の中心部の部分から放出される
紫外線のみによつてガラス管内の混合物が照射さ
れるようにしてある。なお１１は、ランプ１から
の光が遮光板２の間隔70mmだけに放出するように
設けたつば状の遮光補助板である。紫外線強度は
シリコンフオトセル３でモニターされている。紫
外線ランプ１から10cmの距離に上記単量体混合物
を満たした複数本のガラス管４を支持部材５に装
着し、モーター６で40RPMで廻転させておく。
最初紫外線ランプ１をガラス管４の下端より低い
位置に置き、ランプ１をモーター７によつて一定
速度Ｖ（mm／min）で上方に移動させながら紫外
線を照射する。装置内部には20℃の空気を入口８
からフアン９で送り込み排出口１０より排出して
いるが、ランプ１の発熱のために20℃より或る程
度高い温度（約25℃）で一定となつている。光共
重合はガラス管４の底部よりおこる。重合によつ
て体積が収縮するが、ガラス管の上部にある重合
していない部分から単量体混合物が常に供給され
るので重合体内部に空隙が生じることはない。ラ
ンプ１の移動とともに重合する部分は次第に上部
に移動し、遂にガラス管４内の単量体混合物がす
べて固化する。照射開始してから約10時間後に照
射終了後ガラス管４を装置より取り外し80℃に24
時間加熱して残在単量体をできるだけ重合させて
おく。ついでガラス管４を破砕し、共重合体ロツ
ドを取り出す。ロツドは両端の部分を除き、ロツ
ド全体に亘つて屈折率分布定数Ａは一定値を示
す。 ロツドの加熱延伸に先立ち、ロツドに微量含ま
れている揮発性物質を除去するために10-3〜10-4
mmHgの減圧下に50℃３〜４日間おく。次に第３
図に原理を示した熱延伸装置によつて延伸する。
すなわち上記の合成樹脂ロツドをプリフオーム２
１として支持部材２２に装着し速度V1（mm／sec）
で降下させ、一定温度Tdの定温加熱器２３の間
を通過させ、下方のドライブロール２４により速
度V2mm／secで引張り、延伸する。V2／V1が延
伸率となる。得られた合成樹脂光学繊維２５を切
断研磨して長さ１〜２mmのロツドレンズに仕上
げ、そのレンズ作用から(1)式の屈折率分布定数Ａ
を求める。また、合成樹脂光学繊維をドラムに巻
きつけ、一端より6328Åのレーザー光を入射さ
せ、他端より射出する光の強度を測定する。繊維
の長さと射出光の強度の関係から伝送損失を求め
る。 実施例として４種類選びそれらの重合・延伸条
件および特性を表１にまとめて示した。伝送損失
が1dB／ｍ以下の屈折率分布形合成樹脂光学繊維
が得られている。 比較のためにM1としてメタクリル酸メチル50
部およびM2として安息香酸ビニル10部を用いて
他は上記実施例記載の方法で光伝送繊維を製造し
たがその条件および特性を表１に示している。
分布を有する光伝送損失の小さい合成樹脂光伝送
体を製造する方法に関するものである。 屈折率分布が(1)式で示される合成樹脂光伝送体
は特公昭54−30301（特願昭50−11723）に提案さ
れている。 Ｎ＝NO（１−１／２Ar2） (1) ここでNOは中心軸の屈折率、Ｎは中心軸からｒ
の距離にある点の屈折率で、Ａは屈折率分布の定
数である。 前記特許は重合の進行とともに共重合体の組成
が変動することを利用し、単量体M1およびM2と
してそれが重合体になつたときの屈折率の値が互
に異なり、しかも透明な共重合体を形成するもの
を選び、所定の形状に保つた単量体混合物体の所
定の一部分から共重合が開始し、ついで生成共重
合体を反応系内で連続的に析出させるように共重
合条件を選ぶことによつて、屈折率勾配を有する
光伝送体を製造するものである。 前記特許には、屈折率勾配を有する合成樹脂光
伝送体の製造法として、重合体になつたときの屈
折率の差が0.005またはそれよりも大きくなるよ
うな２種の単量体（単量体混合物を含む）M1お
よびM2であつて、かつ単量体M1およびM2のそ
れらの共重合反応における単量体反応性比をそれ
ぞれr1およびr2とし、単量体M1と単量体M2との
混合モル比を（M1／M2）nとすれば、 r1（M1／M2）n＋１／（M1／M2）n＋r2 (2) の値が1.1以上であるかまたは１／1.1以下になるよ うな単量体M1と単量体M2との混合物を所定の形
状たとえば円柱状に保持すること、その所定形状
の混合物体に対して場所的に不均一な共重合条件
を付与することによつて最初に前記混合物体のう
ちの所定の部分たとえば円柱形状の混合物体の外
周部分のみが前記混合比とは異なるM1成分とM2
成分の比の共重合体を局部的に形成しついでその
部分から他の部分たとえば中心部分に向かつて
徐々に共重合が進行するようにして共重合物体の
内部において、前記所定の部分から他の部分に向
かつて、M1成分とM2成分との含有比が次第に変
化するような濃度勾配を持たせることからなる屈
折率勾配を有する合成樹脂光伝送体を製造する方
法が記載されている。 そしてこの単量体M1とM2の組み合わせの例と
して、M1がメタクリル酸メチル、M2が安息香酸
ビニルその他が挙げられている。しかしながらこ
こに挙げた単量体の組合せから得られる光学繊維
では光伝送損失が大きく、極めて短距離の光伝送
にしか使用の見込はない。 本発明者はこのような光伝送損失は散乱損失に
よるものであることを見出し、散乱損失を少くす
べく鋭意研究の結果、本発明に至つた。すなわち
前記特許に挙げた単量体の組合せ条件を満足する
だけでなく、散乱損失の少い共重合体を与える単
量体の組合せとしてM1にメタクリル酸メチル
（MMA）を、M2にフエニル酢酸ビニル（VPA）
を用いることにより屈折率分布形合成樹脂光学繊
維の伝送損失を1dB／ｍ以下とすることができ
た。 すなわち本発明は、重合体になつたときに互に
屈折率が異なる２種の単量体（単量体混合物を含
む）M1およびM2の混合物を所定の形状に保持す
ること、その所定形状の混合物体に対して場所的
に不均一な共重合条件を付与することによつて最
初に前記混合物体のうちの所定の部分のみが前記
混合比とは異なるM1成分とM2成分の比の共重合
体を局部的に形成しついでその部分から他の部分
に向かつて徐々に共重合が進行するようにして、
共重合物体の内部において、前記所定の部分から
他の部分に向かつて、M1成分とM2成分との含有
比が次第に変化するような濃度勾配を持たせる屈
折率勾配を有する合成樹脂光伝送体を製造する方
法において、前記単量体M1としてメタクリル酸
メチルを、前記単量体M2としてフエニル酢酸ビ
ニルをそれぞれ用いることにより光の伝送損失を
減少させたことを特徴とする合成樹脂光伝送体を
製造する方法である。 本発明において単量体M1とM2の混合比は製造
すべき光伝送体の形状、屈折率分布、および重合
条件によつて異なるけれども一般には単量体M1
と単量体の重量混合比M1／M2は0.05〜20の範囲
内で用いられ、好ましくは0.1〜10の範囲内で用
いられる。 本発明において単量体M1・MMA 単量体
M2。VPAの単量体反応性比はそれぞれr1＝22.5、
r2＝0.005であり前記(2)式の値は両単量体の混合
比にかかわらず約23〜200の範囲内にあつて1.1以
上という条件を満足するので、重合物内部に十分
な組成比の勾配が生じ従つて光伝送に必要な屈折
率勾配を形成させることができる。 そしてM1であるMMAとM2であるVPAのそれ
ぞれのホモポリマーの屈折率は1.49，1.57であつ
てその差は0.08であるので中心軸付近では(1)式に
示すような屈折率分布を持つた光伝送体を得るこ
とができる。また、メタクリル酸メチルおよびフ
エニル酢酸ビニルはいずれも二重結合を１個有す
る単量体であるから、この単量体の組合せからは
線状重合体からなる光伝送体が得られ、これを加
熱延伸することができる。 本発明において、単量体M1としてメタクリル
酸メチルを、単量体M2としてフエニル酢酸ビニ
ルを用いて光伝送損失の小さい光伝送体を製造で
きることは、光伝送体の光損失を直接に測定する
他に、次のような単量体M1とM2の共重合体の散
乱損失の測定により確かめることができる。 共重合体の散乱損失は次のようにして評価する
ことができる。単量体M1とM2の種々の比の混合
物に過酸化ベンゾイル（BPO）を1.0wt％溶解
し、内径10mmの円筒状容器中で均一に加温し、ゆ
つくり重合させて気泡の入つていない内部の組成
比が均一の共重合体固体を得る。容器より取り出
した円筒状固体の端面を中心軸に垂直に研磨して
仕上げる。端面中心から中心軸に平行に6328Åの
レーザー光を入射させ光束に対し直角方向の散乱
光強度（SL）を求める。これとは別に単量体混
合物のかわりにメタクリル酸メチル（MMA）の
みを用いて作成したポリメタクリル酸メチル固体
の散乱光強度（SLo）を同様にして求める。前記
特許の典型的な単量体の組合せであるMMA
（M1）−安息香酸ビニル（VB，M2）共重合体の
場合のSL／SLoを図１の曲線Ａに示した。単量
体混合物中のVB含有量の増加とともにSL／SLo
は急速に増大する。本発明のMMA−VPAの場
合には曲線Ｂのようになり、共重合体の散乱損失
はポリメタクリル酸メチルの４倍以下である。こ
のようにMMA−VPA共重合体の散乱損失は少
く、その結果後に述べる実施例表１に示すように
波長6328Åの光の伝送損失が1dB／ｍ以下の屈折
率分布形の合成樹脂光学繊維が得られる。これに
対しMMA／VB＝5.0（wt／wt）の光学繊維では
光の伝送損失は4.6dB／ｍに達した。 本発明において、単量体M1と単量体M2との混
合物は所定の形状に保持される。この混合物は通
常は、液体状態であるので、所定の内側形状を有
する型容器内にこの混合物を入れることによつて
所定形状、例えば棒状（円柱状）または繊維状、
板状等の形状に保持される。 所定の形状に保持されたM1とM2との混合物体
に対して、次に場所的に不均一な共重合条件を付
与する。たとえば加熱によつて共重合を生ぜしめ
る場合には、混合物体の内部に不均一な温度分布
を与えることにより、また紫外線、可視光線、ま
たは放射線の照射によつて共重合を生ぜしめる場
合には、混合体内部でこれらの照射量が不均一に
分布するようにすることにより、不均一な共重合
条件は付与される。この不均一な共重合条件は、
前記混合物体中の所定の部分のみが前記混合比に
比してより多くのM1成分を含有する共重合体を
局部的に形成しついでその部分から他の部分に向
かつて徐々に共重合が進行するように選ばれる。
可視光線を照射する場合には増感のために透明度
をそれほど妨げない程度に増減剤を前記混合物中
に混入させることが好ましい。本発明におけるよ
うに(1)式の値すなわちＱの値が1.1以上の場合に
は、最初に局部的に形成される所定部分の共重合
体は前記混合比に比してより多くのM1成分を含
有し、所定部分から他の部分に向かつてM1成分
とM2成分との含有比が次第に減少するような濃
度勾配をもつ共重合物体が得られる。M1の屈折
率がM2の屈折率よりも小さいので前記所定部分
から他の部分に向かつて次第に増大する屈折率勾
配が得られる。 棒状または繊維状であつてその横断面において
その中心から半径方向外側に向かつて連続的に屈
折率が減少または増大するような屈折率勾配特に
(1)式で近似される屈折率勾配を有する光伝送体
は、単量体M1と単量体M2との混合物を棒状形状
に保持し、その棒状混合物体の外周部分が最初に
共重合体を形成し、ついでその中心軸に向かつて
半径方向内向きに徐々に共重合が進行するように
不均一な共重合条件を棒状混合物体に付与するこ
とにより得られる。単量体M1であるメタクリル
酸メチルの重合体屈折率N1は単量体M2であるフ
エニル酢酸ビニルの重合体屈折率N2よりも小さ
いので、得られた棒状共重合物体は中心から半径
方向外向きに連続的に屈折率が減少するような屈
折率勾配を有する。 上記の、棒状の単量体混合物体内で外周部分か
ら中心に向かつて共重合を進行させるための不均
一な共重合条件は、たとえば光重合による場合、
次のようにして付与することができる。すなわち
透明な、たとえばガラス管容器内にM1とM2の単
量体混合物を入れて混合物を棒状形状に保持し、
ついでガラス管外側の比較的近傍に紫外線または
可視光線の光源を配置し、光の照射が管内の中心
軸に対称になるように、ガラス管をその中心のま
わりに徐々に回転させるかまたは光源をガラス管
のまわりに回転させる。光源に近い部分ほど照射
される光量は大であるので、棒状混合物体のガラ
ス管に接する最も外側の部分がまずはじめに共重
合体を形成し、ついで中心に向かつて徐々に共重
合が進行する。熱重合または放射線重合を用いる
場合も、同様に棒状単量体混合物体の外周部がま
ずはじめに共重合体を形成するように、温度また
は放射線照射密度が混合物外周部において大とな
るように調節すればよい。 次に光重合によつて上記の棒状の光伝送体を製
造する例について説明する。 いまM1から生ずる重合体をP1，P1の屈折率を
N1，M2から生ずる重合体をP2，P2の屈折率を
N2とし、かつN1はN2より小さいものとする。メ
タクリル酸メチルM1とフエニル酢酸ビニルM2の
混合物に必要に応じて光増感剤を添加し、これを
適当な透明管状容器に充たし、管状容器を一定速
度で廻転させながら紫外線（又は可視光線）を照
射する。 透明管状容器としては石英管、ガラス管のほか
にポリプロピレンチユーブのような単量体に溶解
しない有機物も使用することができる。照射によ
つて共重合が始まり、反応系は次第に粘稠とな
り、管の内壁に重合体層が形成される。これは管
の内壁に近いほど紫外線の強度が強いから、内壁
に近いほどより多くのラジカルが生成し重合が開
始され、共重合体ラジカルが生ずる。最初のうち
はラジカルは反応系（単量体相）を容易に拡散し
得るから、系全体で反応が進行し、系の粘度が増
大する。粘度が増大するにつれてラジカルの拡散
は遅くなり、ラジカルは内壁近くで急速度に成長
して高分子量の共重合体となる。（ゲル効果）。そ
して内壁近くに共重合体層が形成される。共重合
体層は時間と共に厚くなり遂には中心部まで固化
するようになる。前述したように重合初期には
M1成分の含有量の高い共重合体ができ、重合時
間とともにM1成分の含有量の低い共重合体が生
成するようになるから、中心部に近づくほどM1
成分が連続的に減少するようになる。ただ共重合
体層の形成は、反応系の粘度が増大し、ラジカル
の拡散が困難となつてから顕著となるので内壁近
くにM1成分の勾配がほとんどみられない層が生
ずることが多い。 共重合体の屈折率は単量体成分の屈折率に依存
する。N1＞N2であるから、共重合体中のM1成分
が増すほど共重合体の屈折率は低下する。したが
つてこの場合には中心軸で屈折率が最も高く、中
心軸からはなれるにつれて、屈折率が連続的に減
少する透明な光伝送体が得られる。 本発明によつて製造される光伝送体が前記(1)式
で表わされるような棒状または繊維状光伝送体で
ある場合、そのＡの絶対値は通常0.001〜0.005mm
-2の範囲内にあつて直径が0.1〜20mmのものが得
られる。 一般にいわゆる光集積回路に用いられる光伝送
体として、低い屈折率を有する透明な基板に、そ
の表面に沿つて細長く伸びる高い屈折率を有する
光の通路を設けたものが利用し得ることが知られ
ている。このようなものは本発明の方法によつて
次のように製造することができる。まず単量体混
合物を平底の型容器内に注ぎ込むことにより混合
物を板状に保持し、この板状混合物体の表面に、
光の通路を作るべき部分を適当な遮蔽物で覆い、
板状混合物体の上方から共重合用の光を照射して
光の通路を作るべき部分を除いた他の部分が最初
に共重合体を形成するようにし、次に遮蔽物を除
いて通路部分も共重合させる。 本発明によつて、中心から半径方向外側に向か
つて連続的に屈折率が増大または減少し好ましく
は前記(1)式で表わされる屈折率勾配を有する棒状
または繊維状の光伝送体や、光集積回路に用いら
れる光伝送体の他に、光の進行方向を横切る方向
に屈折率勾配を設けて光を屈折させるようにした
各種の光伝送体や、光の進行方向に沿つて屈折率
勾配を形成させた光伝送体等を製造することがで
きる。 本発明によれば屈折率分布を有する光伝送損失
の小さな光伝送体が製造され、また本発明によれ
ば棒状または繊維状の光伝送体を容易に製造する
ことができ、これを加熱延伸することによつて直
径の小さい繊維状光伝送体が製造できる。 次に本発明の実施例について詳細を説明する。
まず、所定量のメタクリル酸メチル（MMA）と
フエニル酢酸ビニル（VPA）を混合し、これに
所定量の過酸化ベンゾイル（BPO）を溶解し、
これを内径が2.9mmであり一端を閉じたガラス管
に満たし第２図に示す装置によつて光共重合す
る。管状の紫外線ランプ１が装置中心にあり、ラ
ンプ１の上部と下部には円筒状の遮光板２が取り
付けてあつて、管の中心部の部分から放出される
紫外線のみによつてガラス管内の混合物が照射さ
れるようにしてある。なお１１は、ランプ１から
の光が遮光板２の間隔70mmだけに放出するように
設けたつば状の遮光補助板である。紫外線強度は
シリコンフオトセル３でモニターされている。紫
外線ランプ１から10cmの距離に上記単量体混合物
を満たした複数本のガラス管４を支持部材５に装
着し、モーター６で40RPMで廻転させておく。
最初紫外線ランプ１をガラス管４の下端より低い
位置に置き、ランプ１をモーター７によつて一定
速度Ｖ（mm／min）で上方に移動させながら紫外
線を照射する。装置内部には20℃の空気を入口８
からフアン９で送り込み排出口１０より排出して
いるが、ランプ１の発熱のために20℃より或る程
度高い温度（約25℃）で一定となつている。光共
重合はガラス管４の底部よりおこる。重合によつ
て体積が収縮するが、ガラス管の上部にある重合
していない部分から単量体混合物が常に供給され
るので重合体内部に空隙が生じることはない。ラ
ンプ１の移動とともに重合する部分は次第に上部
に移動し、遂にガラス管４内の単量体混合物がす
べて固化する。照射開始してから約10時間後に照
射終了後ガラス管４を装置より取り外し80℃に24
時間加熱して残在単量体をできるだけ重合させて
おく。ついでガラス管４を破砕し、共重合体ロツ
ドを取り出す。ロツドは両端の部分を除き、ロツ
ド全体に亘つて屈折率分布定数Ａは一定値を示
す。 ロツドの加熱延伸に先立ち、ロツドに微量含ま
れている揮発性物質を除去するために10-3〜10-4
mmHgの減圧下に50℃３〜４日間おく。次に第３
図に原理を示した熱延伸装置によつて延伸する。
すなわち上記の合成樹脂ロツドをプリフオーム２
１として支持部材２２に装着し速度V1（mm／sec）
で降下させ、一定温度Tdの定温加熱器２３の間
を通過させ、下方のドライブロール２４により速
度V2mm／secで引張り、延伸する。V2／V1が延
伸率となる。得られた合成樹脂光学繊維２５を切
断研磨して長さ１〜２mmのロツドレンズに仕上
げ、そのレンズ作用から(1)式の屈折率分布定数Ａ
を求める。また、合成樹脂光学繊維をドラムに巻
きつけ、一端より6328Åのレーザー光を入射さ
せ、他端より射出する光の強度を測定する。繊維
の長さと射出光の強度の関係から伝送損失を求め
る。 実施例として４種類選びそれらの重合・延伸条
件および特性を表１にまとめて示した。伝送損失
が1dB／ｍ以下の屈折率分布形合成樹脂光学繊維
が得られている。 比較のためにM1としてメタクリル酸メチル50
部およびM2として安息香酸ビニル10部を用いて
他は上記実施例記載の方法で光伝送繊維を製造し
たがその条件および特性を表１に示している。
【表】
第１図は本発明の原理を説明するグラフ、第２
図は本発明を実施例を示す１部断面の側面図、第
３図は本発明を第２図に続いて実施する１例を示
す側面図である。
図は本発明を実施例を示す１部断面の側面図、第
３図は本発明を第２図に続いて実施する１例を示
す側面図である。
Claims (1)
- １ 重合体になつたときに互いに屈折率が異なる
２種の単量体（単量体混合物を含む）M1および
M2の混合物を所定の形状に保持すること、その
所定形状の混合物体に対して場所的に不均一な共
重合条件を付与することによつて最初に前記混合
物体のうち所定の部分のみが前記混合比とは異な
るM1成分とM2成分の比の共重合体を局部的に形
成しついでその部分から他の部分に向かつて徐々
に共重合が進行するようにして、共重合物体の内
部において、前記所定の部分から他の部分に向か
つて、M1成分とM2成分との含有比が次第に変化
するような濃度勾配を持たせる屈折率勾配を有す
る合成樹脂光伝送体を製造する方法において、前
記単量体M1としてメタクリル酸メチルを、前記
単量体M2としてフエニル酢酸ビニルをそれぞれ
用いることにより光の伝送損失を減少させたこと
を特徴とする合成樹脂光伝送体を製造する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5392080A JPS56149004A (en) | 1980-04-22 | 1980-04-22 | Production of synthetic resin optical transmission body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5392080A JPS56149004A (en) | 1980-04-22 | 1980-04-22 | Production of synthetic resin optical transmission body |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56149004A JPS56149004A (en) | 1981-11-18 |
| JPH0429043B2 true JPH0429043B2 (ja) | 1992-05-15 |
Family
ID=12956145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5392080A Granted JPS56149004A (en) | 1980-04-22 | 1980-04-22 | Production of synthetic resin optical transmission body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56149004A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022195375A1 (en) | 2021-03-17 | 2022-09-22 | Ricoh Company, Ltd. | Image processing method, recording medium, image processing apparatus, and image-capturing apparatus |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60211404A (ja) * | 1984-04-05 | 1985-10-23 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 合成樹脂光伝送体の製造方法 |
| JPS62222203A (ja) * | 1986-03-24 | 1987-09-30 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 合成樹脂光学素子の製造方法 |
-
1980
- 1980-04-22 JP JP5392080A patent/JPS56149004A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022195375A1 (en) | 2021-03-17 | 2022-09-22 | Ricoh Company, Ltd. | Image processing method, recording medium, image processing apparatus, and image-capturing apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56149004A (en) | 1981-11-18 |
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