JPH08304638A - プラスチック光ファイバー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 屈折率分布型光ファイバーの必要樹脂量を
最小限に抑えて、かつ従来と同等以上の低伝送損失、高
伝送帯域、接続の容易さを達成する。 【構成】 接続部である両末端部分の直径が、その他
の大部分のファイバー直径よりも大きく、屈折率がファ
イバー中心から外周に向かって一方向に連続的に低下す
る、屈折率分布型含フッ素プラスチック光ファイバー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は耐熱性、難燃性、及び耐
溶剤性に優れた、低伝送損失かつ高伝送帯域を有する接
続が容易なプラスチック光ファイバーに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバー（以下、本発明では特に言
及しない限り光ファイバー素線及びこれに被覆層を設け
た光ファイバーコードを意味する。）としては広い波長
にわたって優れた光伝送性を有する無機ガラス系光ファ
イバーが知られているが、加工性が悪く曲げ応力が弱い
ばかりでなく、高価であることから、プラスチックを基
材とする光ファイバーが開発され実用化されている。こ
のプラスチック光ファイバーは光の透過性の良好なポリ
メチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレ
ンなどの重合体を基材とするコア層とこれより屈折率が
小さく、かつ実質的に透明な含フッ素ポリマー等の重合
体を基材とするクラッド層とを基本構成単位としてい
る。また特開平２−２４４００７号公報にはコアとクラ
ッドに含フッ素樹脂を用いた提案もされている。

【０００３】光ファイバーとしてコアとクラッドとから
なる屈折率段階型光ファイバーとともに、屈折率分布型
（ＧＩ型）光ファイバーが知られている。屈折率分布型
光ファイバーの屈折率分布は、中心から半径方向に向か
って屈折率が放物線に近い曲線で低下している（詳細は
下記文献参照）のものをいう。屈折率分布型プラスチッ
ク光ファイバーとしては、たとえば「化学と工業」第４
５巻第７号（１９９２）１２６１−１２６４、特開平５
−１７３０２６号公報、ＷＯ９４／０４９４９、ＷＯ９
４／１５００５などが知られている。

【０００４】これらの光ファイバー（光ファイバー素
線）の製品形態としては、光ファイバー素線を被覆材で
被覆した光ファイバーコード及び光ファイバーコードを
兼ねたバンドルファイバーやバンドルファイバー等をテ
ンションメンバー等とを組み合わせた光ファイバーケー
ブルなどが挙げられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この様にプラスチック
光ファイバーは無機ガラス系光ファイバーにはない特徴
を有するが、従来の屈折率段階型プラスチック光ファイ
バーでは伝送帯域が狭いという点で、また、ポリメチル
メタクリレートを主体とする屈折率分布型のプラスチッ
ク光ファイバーでは近赤外光における伝送損失が大きい
という点で、通信用光ファイバーとしては実用的なもの
が得られていない。又、プラスチックファイバーどう
し、あるいは他の光学機器、光学素子などとの接続が容
易なものが求められていた。

【０００６】本発明は、ポリメチルメタクリレート系、
ポリスチレン系、ポリカーボネート系等の光伝送体では
達し得なかった自動車、ＯＡ（オフィスオートメショ
ン）、家電機器用途等で要求される、耐熱性、耐湿性、
耐薬品性、不燃性を有するものであり、またアクリル
系、ポリカーボネート系、ノルボルネン系等の光伝送体
では達し得なかった可視光（５００〜７００ｎｍ）と近
赤外光（７００〜１６００ｎｍ）を利用可能とし、さら
に広範囲の伝送領域帯で低い光伝送損失と高い伝送帯域
を有し、接続が容易な形状を有する屈折率分布型プラス
チック光ファイバーを新規に提供することを目的とする
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
点の認識に基づいて鋭意検討を重ねた結果、耐熱性、耐
湿性、耐薬品性、不燃性を付与し、かつ近赤外光で光吸
収が起こるＣ−Ｈ結合（すなわち、炭素−水素結合）を
なくすためには、Ｃ−Ｈ結合をＣ−Ｆ結合（すなわち、
炭素−フッ素結合）に変換した含フッ素重合体が最適で
あるとの知見を先に得た。

【０００８】さらに、段階屈折率型含光ファイバーの場
合、マルチモードの光はコアとクラッドの界面で反射さ
れながら伝搬するためモード分散が起こり伝送帯域が低
下する。しかし屈折率分布型光ファイバーではモード分
散が起こりにくく伝送帯域は増加する。

【０００９】そこで実質的にＣ−Ｈ結合を有しない非結
晶性の含フッ素重合体のマトリックスを用いて屈折率分
布型の光ファイバーとし、コア直径を通常のプラスチッ
ク光ファイバーよりも細くして伝送帯域を広くし、かつ
他のコア直径を大きくすることにより接続を容易にし、
前記の問題点を解決できることを見出し本発明に至っ
た。ここで、コア直径とは光が伝搬する導光路となる屈
折率分布型光ファイバー素線の直径を意味する。

【００１０】即ち、本発明は以下の（１）〜（６）であ
る。

【００１１】（１）実質的にＣ−Ｈ結合を有しない非結
晶性含フッ素重合体をマトリックスとする屈折率分布型
光ファイバーにおいて、一部分のコア直径が大きく、そ
れ以外の部分はそれより小さい直径を持つことを特徴と
するプラスチック光ファイバー。

【００１２】（２）非結晶性含フッ素重合体が主鎖に環
構造を有する含フッ素重合体である前記（１）記載のプ
ラスチック光ファイバー。

【００１３】（３）主鎖に環構造を有する含フッ素重合
体が以下の（Ｉ）〜（ＩＶ）から選ばれる繰り返し単位
を有する前記（２）記載のプラスチック光ファイバー。

【００１４】

【化２】

【００１５】［上記（Ｉ）〜（ＩＶ）式において、ｌは
０〜５、ｍは０〜４、ｎは０〜１、ｌ＋ｍ＋ｎは１〜
６、ｏ，ｐ，ｑはそれぞれ０〜５、ｏ＋ｐ＋ｑは１〜
６、Ｒ³、Ｒ⁴はＦまたはＣＦ₃、Ｒ⁵はＦまたはＣＦ₃、
Ｒ⁶はＦまたはＣＦ₃、Ｘ¹はＦまたはＣｌ、Ｘ²はＦまた
はＣｌである。］ （４）両端部のみが大きな直径を有する前記（１）記載
のプラスチック光ファイバー。

【００１６】（５）両端部のコア直径Ｒ１が１２５〜１
０００μｍであり、その他の部分の直径Ｒ２が１０〜５
００μｍであり、かつＲ１＞Ｒ２を満たす構造を有する
請求項１記載のプラスチック光ファイバー。

【００１７】（６）前記（１）〜（５）のいずれか１つ
のプラスチック光ファイバーの複数本が束ねられてバン
ドル化されてなることを特徴とするバンドルファイバ
ー。

【００１８】本発明によると、例えばプラスチック光フ
ァイバーの両末端部分だけの直径を大きくすることによ
り、プラスチック光ファイバーの利点である、光ファイ
バー同士、あるいはまた光源、その他の光デバイスとの
接続が容易であるという特色を保持したまま、かつ、他
の光導波路部分の直径は細いため理論的に伝送帯域がよ
り一層向上し、さらには単位長さ当たりの必要樹脂量が
半径の２乗に比例して減少でき、資源の節約、コスト低
下を図るものである。

【００１９】本発明のプラスチック光ファイバーは、マ
トリックスが非結晶性樹脂であるため光の散乱がなくし
かも可視光から近赤外光まで広範囲の波長帯で透明性が
高いため、多種多様な波長の光システムに有効利用が可
能である。特に通信分野において幹線石英シングルモー
ド光ファイバーに利用されている波長である１３００ｎ
ｍ、１５５０ｎｍで低損失である光ファイバーを与える
ものである。

【００２０】本発明における屈折率分布型プラスチック
光ファイバーは、実質的にＣ−Ｈ結合を有しない非結晶
性含フッ素重合体（以下、含フッ素重合体（ａ）とい
う）をマトリックス屈折率の分布を与える物質（以下、
物質（ｂ）という）を分布させて得られる。

【００２１】本発明における含フッ素重合体（ａ）とし
ては、Ｃ−Ｈ結合を有しない非結晶性の含フッ素重合体
であれば何ら限定されないが、主鎖に環構造を有する含
フッ素重合体が好ましい。主鎖に環構造を有する含フッ
素重合体としては、含フッ素脂肪族環構造、含フッ素イ
ミド環構造、含フッ素トリアジン環構造または含フッ素
芳香族環構造を有する含フッ素重合体が好ましい。含フ
ッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体では含フッ素
脂肪族エーテル環構造を有するものがさらに好ましい。
含フッ素重合体（ａ）としては、含フッ素ポリイミド環
構造を有する含フッ素重合体と含フッ素脂肪族環構造を
有する含フッ素重合体が好ましく、特に後者が好まし
い。

【００２２】含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重
合体は、含フッ素イミド環構造、含フッ素トリアジン環
構造または含フッ素芳香族環構造を有する含フッ素重合
体に比べ、後述の熱延伸または溶融紡糸によるファイバ
ー化に際してもポリマー分子が配向しにくく、その結果
光の散乱を起こすこともないなどの理由から、より好ま
しい重合体である。

【００２３】含フッ素重合体（ａ）の溶融状態における
粘度は、溶融温度２００℃〜３００℃において１０³〜
１０⁵ポイズが好ましい。溶融粘度が高すぎると溶融紡
糸が困難なばかりでなく、屈折率分布の形成に必要な、
物質（ｂ）の拡散が起こりにくくなり、屈折率分布の形
成が困難になる。また、溶融粘度が低過ぎると実用上問
題が生じる。すなわち、電子機器や自動車等での光伝送
体として用いられる場合に高温にさらされ軟化し、光の
伝送性能が低下する。

【００２４】含フッ素重合体（ａ）の数平均分子量は、
１０，０００〜５０００，０００が好ましく、より好ま
しくは５０，０００〜１０００，０００である。分子量
が小さ過ぎると耐熱性を阻害することがあり、大き過ぎ
ると屈折率分布を有する光伝送体の形成が困難になるた
め好ましくない。

【００２５】含フッ素脂肪族環構造を有する重合体とし
ては、含フッ素環構造を有するモノマーを重合して得ら
れるものや、少なくとも２つの重合性二重結合を有する
含フッ素モノマーを環化重合して得られる主鎖に含フッ
素脂肪族環構造を有する重合体が好適である。

【００２６】含フッ素脂肪族環構造を有するモノマーを
重合して得られる主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する
重合体は、特公昭６３−１８９６４号公報等により知ら
れている。即ち、パーフルオロ（２，２−ジメチル−
１，３−ジオキソール）等の含フッ素脂肪族環構造を有
するモノマーを単独重合することにより、またこのモノ
マーをテトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエ
チレン、パーフルオロ（メチルビニールエーテル）など
のラジカル重合性モノマーと共重合することにより主鎖
に含フッ素脂肪族環構造を有する重合体が得られる。こ
のような重合体の繰り返し単位の例を前述の（ＩＶ）に
示す。

【００２７】また、少なくとも２つの重合性二重結合を
有する含フッ素モノマーを環化重合して得られる主鎖に
含フッ素脂肪族環構造を有する重合体は、特開昭６３−
２３８１１１号公報や特開昭６３−２３８１１５号公報
等により知られている。即ち、パーフルオロ（アリルビ
ニルエーテル）、パーフルオロ（ブテニルビニルエーテ
ル）、ＣＦ₂＝ＣＦ−ＣＦ₂−ＣＦＣｌ−ＣＦ₂−ＣＦ＝
ＣＦ₂等のモノマーを環化重合することにより、または
このようなモノマーをテトラフルオロエチレン、クロロ
トリフルオロエチレン、パーフルオロ（メチルビニール
エーテル）などのラジカル重合性モノマーと共重合する
ことにより主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する重合体
が得られる。このような重合体の繰り返し単位の例を前
述の（Ｉ）〜（ＩＩＩ）に示す。

【００２８】また、パーフルオロ（２，２−ジメチル−
１，３−ジオキソール）等の含フッ素脂肪族環構造を有
するモノマーとパーフルオロ（アリルビニルエーテル）
やパーフルオロ（ブテニルビニルエーテル）等の少なく
とも２つの重合性二重結合を有する含フッ素モノマーと
を共重合することによっても主鎖に含フッ素脂肪族環構
造を有する重合体が得られる。

【００２９】含フッ素脂肪族環構造を有する重合体は、
主鎖に環構造を有する重合体が好適であるが、環構造を
有する重合単位を２０モル％以上、好ましくは４０モル
％以上含有するものが透明性、機械的特性等の面から好
ましい。

【００３０】含フッ素脂肪族環構造を有する重合体は、
主鎖に環構造を有する重合体が好適であるが、環構造を
有する繰り返し単位を２０モル％以上、好ましくは４０
モル％以上含有するものが透明性、機械的特性等の面か
ら好ましい。

【００３１】含フッ素ポリイミドの製造法は特に限定さ
れないが、例えばパーフルオロピロメリット酸無水物な
どの全ての水素原子がフッ素原子で置換された芳香族テ
トラカルボン酸無水物とパーフルオロｐ，ｐ’−ジアミ
ノジフェニルエーテルなどの全ての水素原子がフッ素原
子で置換された芳香族ジアミンの反応でポリアミド酸を
生成し、これを更に加熱して含フッ素ポリイミドとする
方法などによって生成される。

【００３２】含フッ素ポリイミドとしては、具体的には
下記の（Ｖ）式から選ばれた繰り返し単位を有すること
を特徴とするものが例示される。なお、これらの含フッ
素重合体（ａ）中のフッ素原子は、屈折率を高めるため
に一部塩素原子で置換されていてもよい。

【００３３】

【化３】

【００３４】［上記（Ｖ）式において、Ｒ¹は

【００３５】

【化４】

【００３６】から選ばれ、Ｒ²は

【００３７】

【化５】

【００３８】から選ばれる。ここで、Ｒ_fはフッ素原
子、パーフルオロアルキル基、パーフルオロアリール
基、パーフルオロアルコキシ基、パーフルオロフェノキ
シ基から選ばれ、これらは各々同一であっても異なって
いてもよい。Ｙは、

【００３９】

【化６】

【００４０】から選ばれる。ここで、Ｒ’_fはパーフル
オロアルキレン基、パーフルオロアリーレン基から選ば
れ、これらは各々同一であっても異なっていてもよい。
ｒは１〜１０である。又、Ｙと２つのＲ_fが炭素をはさ
んで環を形成してもよく、その場合、環は飽和環でも不
飽和環でもよい。］ 物質（ｂ）は、含フッ素重合体（ａ）との比較において
屈折率の差が０．００１以上である少なくとも１種類の
物質であり、含フッ素重合体（ａ）よりも高屈折率であ
っても低屈折率であってもよい。光ファイバー等におい
ては通常は含フッ素重合体（ａ）よりも高屈折率の物質
を用いる。

【００４１】この物質（ｂ）としては、ベンゼン環等の
芳香族環、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、エー
テル結合等の結合基を含む、低分子化合物、オリゴマ
ー、ポリマーが好ましい。又、物質（ｂ）は、含フッ素
重合体（ａ）と同様な理由から実質的にＣ−Ｈ結合を有
しない物質であることが好ましい。含フッ素重合体
（ａ）との屈折率の差は０．００５以上であることが好
ましい。

【００４２】オリゴマーやポリマーである物質（ｂ）と
しては、前記したような含フッ素重合体（ａ）を形成す
るモノマーの重合体からなり、含フッ素重合体（ａ）と
の比較において屈折率の差が０．００１以上であるオリ
ゴマーやポリマーであってもよい。モノマーとしては、
含フッ素重合体（ａ）との比較において屈折率の差が
０．００１以上である重合体を形成するものから選ばれ
る。たとえば、屈折率の異なる２種の含フッ素重合体
（ａ）を用い、一方の重合体（ａ）を物質（ｂ）として
他の重合体（ａ）中に分布させることができる。

【００４３】これらの物質（ｂ）は、上記マトリックス
との比較において、溶解性パラメータの差が７（ｃａｌ
／ｃｍ³）^1/2以内であることが好ましい。ここで溶解性
パラメータとは物質間の混合性の尺度となる特性値であ
り、溶解性パラメータをδ、物質の分子凝集エネルギー
をＥ、分子容をＶとして、式δ＝（Ｅ／Ｖ）^1/2で表さ
れる。

【００４４】低分子化合物としては、例えば炭素原子に
結合した水素原子を含まないハロゲン化芳香族炭化水素
がある、特に、ハロゲン原子としてフッ素原子のみを含
むハロゲン化芳香族炭化水素やフッ素原子と他のハロゲ
ン原子を含むハロゲン化芳香族炭化水素が、含フッ素重
合体（ａ）との相溶性の面で好ましい。又、これらのハ
ロゲン化芳香族炭化水素は、カルボニル基、シアノ基な
どの官能基を有していないことがより好ましい。

【００４５】このようなハロゲン化芳香族炭化水素とし
ては、例えば式Ф_r−Ｚ_b［Ф_rは水素原子のすべてがフ
ッ素原子に置換されたｂ価のフッ素化芳香環残基、Ｚは
フッ素又はフッ素以外のハロゲン原子、−Ｒｆ、−ＣＯ
−Ｒｆ、−Ｏ−Ｒｆ、あるいは−ＣＮ。ただし、Ｒｆは
パーフルオロアルキル基、ポリフルオロパーハロアルキ
ル基、または１価のФ_r。ｂは０または１以上の整
数。］で表される化合物がある。芳香環としてはベンゼ
ン環やナフタレン環がある。Ｒｆであるパーフルオロア
ルキル基やポリフルオロパーハロアルキル基の炭素数は
５以下が好ましい。フッ素以外のハロゲン原子として
は、塩素原子や臭素原子が好ましい。

【００４６】具体的な化合物としては例えば、１，３−
ジブロモテトラフルオロベンゼン、１，４−ジブロモテ
トラフルオロベンゼン、２−ブロモテトラフルオロベン
ゾトリフルオライド、クロロペンタフルオロベンゼン、
ブロモペンタフルオロベンゼン、ヨードペンタフルオロ
ベンゼン、デカフルオロベンゾフェノン、パーフルオロ
アセトフェノン、パーフルオロビフェニル、クロロヘプ
タフルオロナフタレン、ブロモヘプタフルオロナフタレ
ンなどがある。

【００４７】ポリマーやオリゴマーである物質（ｂ）と
しては、前記（Ｉ）〜（Ｖ）の繰り返し単位を有するも
のの内、組み合される含フッ素重合体（ａ）とは異なる
屈折率を有する含フッ素重合体（例えば、ハロゲン原子
としてフッ素原子のみを含む含フッ素重合体とフッ素原
子と塩素原子を含む含フッ素重合体との組み合わせ、異
なる種類や異なる割合の２以上のモノマーを重合して得
られた２種の含フッ素重合体の組み合わせなど）が好ま
しい。

【００４８】また、上記のごとき主鎖に環構造を有する
含フッ素重合体以外に、テトラフルオロエチレン、クロ
ロトリフルオロエチレン、ジクロロジフルオロエチレ
ン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキル
ビニルエーテルなどの水素原子を含まないモノマーから
なるオリゴマー、それらモノマー２種以上の共重合オリ
ゴマーなども物質（ｂ）として使用できる。又、−ＣＦ
₂ＣＦ（ＣＦ₃）Ｏ−や−（ＣＦ₂）_nＯ−（ｎは１〜３の
整数）の構造単位を有するパーフルオロポリエーテルな
ども使用できる。これらオリゴマーの分子量は、非結晶
性となる分子量範囲から選ばれ、数平均分子量３００〜
１０，０００が好ましい。拡散のしやすさを考慮する
と、数平均分子量３００〜５０００がさらに好ましい。

【００４９】特に好ましい物質（ｂ）は、含フッ素重合
体（ａ）特に主鎖に環構造を有する含フッ素重合体との
相溶性が良好であること等から、クロロトリフルオロエ
チレンオリゴマーである。相溶性が良好であることによ
り、含フッ素重合体（ａ）、特に主鎖に環構造を有する
含フッ素重合体、とクロロトリフルオロエチレンオリゴ
マーとを２００〜３００℃で加熱溶融により容易に混合
させることができる。まあ、含フッ素溶媒に溶解させて
混合した後、溶媒を除去することにより両者を均一に混
合させることができる。クロロトリフルオロエチレンオ
リゴマーの好ましい分子量は、数平均分子量５００〜１
５００である。

【００５０】本発明における屈折率分布型光ファイバー
において、物質（ｂ）は含フッ素重合体（ａ）中に中心
から周辺方向に沿って濃度勾配を有して分布している。
好ましくは、物質（ｂ）が含フッ素重合体（ａ）よりも
高屈折率の物質であり、この物質（ｂ）が光ファイバー
の中心から周辺方向に沿って濃度が低下する濃度勾配を
有して分布している光ファイバーである。ある場合には
物質（ｂ）が含フッ素重合体（ａ）よりも低屈折率の物
質であり、この物質が光ファイバーの周辺から中心方向
に沿って濃度が低下する濃度勾配を有して分布している
光ファイバーも有用である。前者の光ファイバーは通常
物質（ｂ）を中心に配置し周辺方向に向かって拡散させ
ることにより製造できる。後者の光ファイバーは物質
（ｂ）を周辺から中心方向に拡散させることによって製
造できる。

【００５１】本発明の光ファイバーは、波長７００〜
１，６００ｎｍで１００ｍの伝送損失が１００ｄｂ以下
とすることができる。特に主鎖に脂肪族環構造を有する
含フッ素重合体では同様な波長で、１００ｍの伝送損失
が５０ｄｂ以下とすることができる。波長７００〜１，
６００ｎｍという比較的長波長において、このような低
レベルの伝送損失であることは極めて有利である。すな
わち、石英光ファイバーと同じ波長を使えることによ
り、石英光ファイバーとの接続が容易であり、また波長
７００〜１，６００ｎｍよりも短波長を使わざるをえな
い従来のプラスチック光ファイバーに比べ、安価な光源
で済むという利点がある。

【００５２】本発明の光ファイバーにおいて、樹脂の成
形と屈折率分布の形成は同時であっても別々であっても
よい。たとえば、紡糸や押し出し成形等により屈折率分
布を形成すると同時に屈折率分布を形成して製造でき
る。また、紡糸や押し出し成形で樹脂の成形を行った
後、屈折率分布を形成することができる。さらに、屈折
率分布を有するプリフォーム（母材）を製造し、このプ
リフォームを成形（たとえば紡糸）して光ファイバーを
製造できる。

【００５３】本発明における光ファイバーの製造方法と
しては、例えば以下の（１）〜（７）の方法がある。し
かしこれらに限られるものではない、特に好ましい方法
は（１）の方法である。

【００５４】（１）含フッ素重合体（ａ）を溶融し、含
フッ素重合体（ａ）の溶融液の中心部に物質（ｂ）また
はその物質（ｂ）を含む含フッ素重合体（ａ）を注入
し、物質（ｂ）を拡散させながら、または拡散させた後
に成形する方法。

【００５５】この場合、物質（ｂ）を注入するには、中
心部に１層のみ物質（ｂ）を注入する場合のみならず、
中心部に物質（ｂ）を多層に注入してもよい。成形には
光ファイバーのプリフォーム等のごときロッド状母材を
成形するために適する押出溶融成形、光ファイバーを成
形するために適する溶融紡糸成形等がある。（２）溶融
紡糸や延伸などによって得られた含フッ素重合体（ａ）
からなる芯材に、物質（ｂ）またはその物質（ｂ）を含
む含フッ素重合体（ａ）を繰り返しディップコートする
方法。

【００５６】（３）回転ガラス管などを利用して中空状
の含フッ素重合体（ａ）からなる管を形成し、この重合
体管の内部に物質（ｂ）またはその物質（ｂ）を含む含
フッ素重合体（ａ）を形成するモノマー相を密封し、低
速で回転させながら重合させる方法。

【００５７】この界面ゲル共重合の場合、重合過程にお
いて、含フッ素重合体（ａ）からなる管がモノマー相に
膨潤し、ゲル相が形成され、モノマー分子が選択的にゲ
ル相内に拡散しながら重合される。

【００５８】（４）含フッ素重合体（ａ）を形成するモ
ノマーと物質（ｂ）を形成するモノマーであって、それ
らモノマーの反応性が異なる２種のモノマーを用いて、
生成する含フッ素重合体（ａ）と物質（ｂ）の組成比が
周辺部から中心に向かって連続的に変化するように重合
反応を進行させる方法。

【００５９】（５）含フッ素重合体（ａ）と物質（ｂ）
を均一に混合した混合物または溶媒中で均一に混合した
後、溶媒のみを揮発除去させることにより得られる混合
物を、熱延伸または溶融押出によりファイバー化し、次
いで（またはファイバー化直後に）加熱状態で不活性ガ
スと接触させて物質（ｂ）を表面から揮発させることに
より屈折率分布を形成する方法。または、上記ファイバ
ー化した後、含フッ素重合体（ａ）を溶解せずに物質
（ｂ）のみを溶解する溶媒中にファイバーを浸漬し、物
質（ｂ）をファイバー表面から溶出させることにより屈
折率分布を形成する方法。

【００６０】（６）含フッ素重合体（ａ）からなるロッ
ドまたはファイバーに、含フッ素重合体（ａ）よりも屈
折率が小さい物質（ｂ）のみを被覆するか、または含フ
ッ素重合体（ａ）と物質（ｂ）との混合物を被覆し、次
いで加熱により物質（ｂ）を拡散させて屈折率分布を形
成する方法。

【００６１】（７）高屈折率重合体と低屈折率重合体と
を加熱溶融または溶媒を含有する溶液状態で混合し、そ
れぞれ混合割合の異なる状態で多層押出させながら（ま
たは押出したのちに）両者を互いに拡散させ、最終的に
屈折率分布の形成されたファイバーを得る方法。この場
合、高屈折率重合体が含フッ素重合体（ａ）で低屈折率
重合体が物質（ｂ）でもよく、高屈折率重合体が物質
（ｂ）で低屈折率重合体が物質（ｂ）でもよい。

【００６２】本発明の光ファイバーのコア直径は理論的
に、細いほど伝送帯域は広くなる。直径に特に制約は受
けないが、ファイバー強度の点から１０〜５００μｍ、
好ましくは１００〜２００μｍが好ましい。

【００６３】また、両末端の直径もその他の部分よりも
大きいこと以外には特に制約は受けないが、ファイバー
同士、光源、その他光部品等の接続の容易さの観点か
ら、１２５〜１０００μｍ、好ましくは、２５０〜７５
０μｍが望ましい。両端部のコア直径をＲ１、他の部分
のコア直径をＲ２とすると、Ｒ１が１２５〜１０００μ
ｍ、Ｒ２が１０〜５００μｍであり、かつＲ１＞Ｒ２で
あることが好ましい。さらに、Ｒ２／Ｒ１が１〜５であ
ることが好ましい。

【００６４】本発明の光ファイバーには、保護被覆層を
設けることができる。被覆層を構成する重合体は、前記
マトリックスの含フッ素重合体（ａ）以外の重合体から
なる。この被覆層を構成する重合体の種類は特に制限は
なく、従来の無機又はプラスチック光ファイバー素線の
被覆に用いられていたもの、または、下記に挙げる含フ
ッ素重合体等から選ばれる少なくとも１種を用いること
ができる。例えば、非フッ素系重合体として、低密度ポ
リエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、（水）架
橋型ポリオレフィン、ポリオレフィンエラストマーなど
のポリオレフィン系重合体、ポリエチレンテレフタレー
トなどのポリエステル系重合体、軟質塩化ビニル樹脂等
のビニル系樹脂、ポリ塩化ビニル等のビニル系重合体、
ジメチルポリシロキサン重合体、ポリフルオロアルキル
メチルポリシロキサン重合体などのシリコーン系重合
体、ポリアミド、（発泡）ポリスチレン、ポリカーボネ
ート、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンオキサイ
ド、ポリスルフォン、ポリ４−メチルペンテンー１、ポ
リアミドイミド等が挙げられる。含フッ素重合体として
は、含フッ素ゴム、トリフルオロエチレン重合体、クロ
ロトリフルオロエチレン重合体、テトラフルオロエチレ
ン重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合
体、テトラフルオロエチレン−エチレン−（パーフルオ
ロアルキル）エチレン共重合体、テトラフルオロエチレ
ン−パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）共重合
体、テトラフルオロエチレンーヘキサフルオロプロピレ
ン共重合体、フッ化ビニリデン重合体、フッ化ビニリデ
ン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体等の下記（Ｖ
Ｉ）〜（Ｘ）から選ばれる繰り返し単位を有する含フッ
素重合体が挙げられる。

【００６５】

【化７】

【００６６】また、上記重合体のコートとは別に、紫外
線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂などの
硬化性樹脂を光ファイバーにコートし、硬化させて被覆
層を形成することもできる。紫外線硬化型樹脂や電子線
硬化型樹脂を用いた場合には、比較的低温で被覆が行え
るため光ファイバー素線へのダメージが少ないという利
点がある。紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂として
は、例えば、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリ
レート系、シリコンアクリレート系、ポリエステルアク
リレート系、ポリブタジエンアクリレート系、ポリフル
オロアルキルアクリレート系等硬化型樹脂があげられ
る。これら硬化型樹脂を用いる場合には、適度な粘度を
有する液状の樹脂を屈折率分布型光ファイバーの表面に
塗布した後硬化する方法が適用される。一方、ポリアミ
ドやポリイミド樹脂を用いた場合にはファイバーコード
の引っ張り強度が増大し、機械的な耐久性が飛躍的に向
上する。

【００６７】被覆材を構成する上記に例示されるような
重合体には、所望により可塑剤、顔料、架橋剤、接着剤
等を加えることができる。

【００６８】本発明の被覆層を有する光ファイバーコー
ドの製造は特に制約は受けない。例えば、前述の方法で
製造した光ファイバー素線の外側に、被覆材を押し出し
被覆、あるいはソルベントコーティング法等により形成
することにより目的の光ファイバーコードが得られる。
又、本発明では各光ファイバーを被覆してコードとした
あと、複数本を束ねてバンドルファイバーとすることが
できる。バンドルファイバーには、コードを並列に並べ
て構成される多芯テープ心線が含まれる。光ファイバー
を芳香族ポリアミド、ガラスまたは炭素繊維で補強した
プラスチックまたは金属で被覆することによりケーブル
とすることもできる。ケーブル内部の隙間を糸、紐、
紙、プラスチック、各種の緩衝材または溝つきスペーサ
ーなどで埋めてもよい。

【００６９】本発明のプラスチック光ファイバーは、石
英シングルモード光ファイバーと直接に接続できるだけ
でなく、あらゆる光ファイバーに接続された光導波路、
光分岐器、光結合器、光合波器、光分波器などの光ブラ
ンチングデバイス、光スイッチ、光減衰器、光アイソレ
ータ、偏光子、光集積回路、光送信モジュール、光受信
モジュール、等の光部品とも直接に接続可能であり、そ
れらの低損失性、高帯域性を損ねることなく信号の伝送
が可能である。

【００７０】本発明の屈折率分布型含フッ素プラスチッ
ク光ファイバーは、加入者系の通信線、工場内ＬＡＮ、
病院内ＬＡＮ、学校内ＬＡＮ等の公共施設内でのＬＡ
Ｎ、フロアーケーブル、電力線監視通信線、自動車用
途、電車の運転条件のモニタ画像伝送、外洋航路の大型
船舶内の通信用、航空機内のデータ伝送、業務用ゲーム
機を始めとするアミューズメント関係などの高速、高帯
域を必要とする映像伝送、高画質の動画、立体画像の伝
送、コンピューターないし自動交換機等の機器内配線、
一般の屋内通信網、各種センサ分野、照明、イルミネー
ション分野、エネルギー伝送などの様々な分野での利用
が可能である。

【００７１】

【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。

【００７２】合成例 パーフルオロ（ブテニルビニルエーテル）３０ｇ、イオ
ン交換水１２０ｇ、メタノール４．８ｇ及び重合開始剤
として((CH₃)₂CHOCOO)₂７６ｍｇを、内容積２００ｍｌ
の耐圧ガラス製オートクレーブに入れた。系内を３回窒
素で置換した後、４０℃で２２時間懸濁重合を行った。
得られた重合物を単離後300℃で熱処理し、水洗した。
その結果、無色透明な重合体（以下、重合体Ａという）
を２６ｇ得た。この重合体Ａの固有粘度［η］は、パー
フルオロ（２−ブチルテトラヒドロフラン）中３０℃で
０．３４であった。重合体のガラス転移点は１０８℃で
あり、屈折率は１．３４であった。

【００７３】実施例 上記合成例で得られた重合体Ａをパーフルオロ（２ーブ
チルテトラヒドロフラン）溶媒中で溶解し、これに屈折
率１．４２であるクロロトリフルオロエチレンオリゴマ
ー（ダイフロイル＃２０；ダイキン社製）を１５重量％
量添加し混合溶液を得た。この溶液を脱溶媒し透明な混
合重合体（以下、混合重合体Ｂという）を得た。重合体
Ａを溶融し、中心に溶融液の混合重合体Ｂを注入しなが
ら３００℃で２色押出しによる溶融紡糸を行った。その
際、通常は３００ｃｍ／ｓｅｃの巻取り速度で押し出し
を行ったが、９９ｍ押し出す毎に、１ｍ分だけ５０ｃｍ
／ｓｅｃに巻取り速度を低下させて紡糸した。これによ
り、中心部の屈折率が１．３６であり、周辺部の１．３
４の屈折率までおおよそ放物線的に徐々に低下する光フ
ァイバーが得られた。

【００７４】このファイバーは９９ｍの長さ分が外径１
２５μmで、その間に長さ１ｍの外径５００μmの部分が
交互に繰り返される構造であった。この外径５００μm
の部分の中央を切断することにより、全長１００ｍの両
末端のみが太いプラスチック光ファイバーを得た。得ら
れた光ファイバーの光伝送損失は、７８０ｎｍで３００
ｄＢ／ｋｍ、１５５０ｎｍで１３０ｄＢ／ｋｍであり、
近赤外光までの光を良好に伝送できる光ファイバーであ
ることを確かめた。またこの光ファイバーのベースバン
ド周波数特性から求めた伝送帯域は、２．０ＧＨｚであ
った。このファイバー１００ｍの質量は、２．８ｇであ
った。

【００７５】比較例 実施例と同様に、重合体Ａを溶融し、中心に溶融液の混
合重合体Ｂを注入しながら３００℃で２色押出しによる
溶融紡糸を行った。その際、常に５０ｃｍ／ｓｅｃの一
定の巻取り速度で紡糸を行った。これにより、中心部の
屈折率が１．３６であり、周辺部の１．３４の屈折率ま
でおおよそ放物線的に徐々に低下する光ファイバーが得
られた。このファイバーの外径は均一に５００μmであ
った。これを１００ｍ毎に切断し、全長１００ｍの屈折
率分布型プラスチック光ファイバーを得た。得られた光
ファイバーの光伝送損失は、７８０ｎｍで３００ｄＢ／
ｋｍ、１５５０ｎｍで１３０ｄＢ／ｋｍであり、近赤外
光までの光を良好に伝送できる光ファイバーで有ること
を確かめた。ベースバンド周波数特性から求めた伝送帯
域は、１．５ＧＨｚであり、実施例のファイバーより低
下が見られた。またこのファイバー１００ｍの質量は、
３９．３ｇであり、実施例のファイバーの１４倍の重さ
であった。

【００７６】

【発明の効果】本発明により、屈折率分布型光ファイバ
ーの一部分だけの直径を大きくすることにより、従来と
同様以上の低伝送損失、高伝送帯域、接続の容易さを保
持したまま、必要となる樹脂量を大幅に削減でき、耐熱
性、耐溶剤性、難燃性を保持したまま紫外光から近赤外
までの光を極めて低損失に伝送することが可能になっ
た。特にこの屈折率分布型光ファイバーはファイバー径
が細いにも関わらず分岐・接続が容易であるため、自動
車、ＯＡ機器等の配線に利用できる耐熱性、耐薬品性、
耐湿性、不燃性を備えている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｌ 29/10 ＬＧＺ Ｃ０８Ｌ 29/10 ＬＧＺ Ｃ０９Ｄ 127/12 ＰＦＧ Ｃ０９Ｄ 127/12 ＰＦＧ Ｇ０２Ｂ 6/10 Ｇ０２Ｂ 6/10 Ｃ 6/18 6/18 // Ｃ０８Ｆ 16/32 ＭＫＺ Ｃ０８Ｆ 16/32 ＭＫＺ ＭＬＡ ＭＬＡ (72)発明者 三宅晴久 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実質的にＣ−Ｈ結合を有しない非結晶性
   含フッ素重合体をマトリックスとする屈折率分布型光フ
   ァイバーにおいて、一部分のコア直径が大きく、それ以
   外の部分はそれより小さい直径を持つことを特徴とする
   プラスチック光ファイバー。
2. 【請求項２】 非結晶性含フッ素重合体が主鎖に環構造
   を有する含フッ素重合体である請求項１記載のプラスチ
   ック光ファイバー。
3. 【請求項３】 主鎖に環構造を有する含フッ素重合体が
   以下の（Ｉ）〜（ＩＶ）から選ばれる繰り返し単位を有
   する請求項２記載のプラスチック光ファイバー。 【化１】 ［上記（Ｉ）〜（ＩＶ）式において、ｌは０〜５、ｍは
   ０〜４、ｎは０〜１、ｌ＋ｍ＋ｎは１〜６、ｏ，ｐ，ｑ
   はそれぞれ０〜５、ｏ＋ｐ＋ｑは１〜６、Ｒ³、Ｒ⁴はＦ
   またはＣＦ₃、Ｒ⁵はＦまたはＣＦ₃、Ｒ⁶はＦまたはＣＦ
   ₃、Ｘ¹はＦまたはＣｌ、Ｘ²はＦまたはＣｌである。］
4. 【請求項４】 両端部のみが大きな直径を有する請求項
   １記載のプラスチック光ファイバー。
5. 【請求項５】 両端部のコア直径Ｒ１が１２５〜１００
   ０μｍであり、その他の部分の直径Ｒ２が１０〜５００
   μｍであり、かつＲ１＞Ｒ２を満たす構造を有する請求
   項１記載のプラスチック光ファイバー。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１つのプラスチ
   ック光ファイバーの複数本が束ねられてバンドル化され
   てなるバンドルファイバー。