JPH09218311A - 屈折率分布型プラスチック光ファイバ用プリフォームの製造方法および装置 - Google Patents

屈折率分布型プラスチック光ファイバ用プリフォームの製造方法および装置

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JPH09218311A
JPH09218311A JP8082401A JP8240196A JPH09218311A JP H09218311 A JPH09218311 A JP H09218311A JP 8082401 A JP8082401 A JP 8082401A JP 8240196 A JP8240196 A JP 8240196A JP H09218311 A JPH09218311 A JP H09218311A
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JP
Japan
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rod
monomer
refractive index
preform
optical fiber
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JP8082401A
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English (en)
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Tetsuya Nakamura
哲也 中村
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Sumitomo Wiring Systems Ltd
Original Assignee
Sumitomo Wiring Systems Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00663Production of light guides
    • B29D11/00721Production of light guides involving preforms for the manufacture of light guides
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02033Core or cladding made from organic material, e.g. polymeric material

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 屈折率分布が半径方向に滑らかな屈折率分布
型プラスチック光ファイバ用プリフォームを簡単に製造
する。 【解決手段】 高屈折率の化合物を含むプラスチックロ
ッドを、該プラスチックを形成するモノマーにより膨潤
させ、ロッド内で該モノマーと該高屈折率の化合物を相
互に拡散させ、拡散したモノマーおよびロッド周囲のモ
ノマーを重合させる。好ましくは、モノマーの膨潤を、
中心軸が水平から傾斜した円筒容器中で、円筒容器を回
転させながら行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、屈折率分布型プラ
スチック光ファイバ用プリフォームの製造方法および装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】屈折率分布型[GI(graded index)
型]プラスチック光ファイバ用プリフォームの製造方法
が、特開平7−5329号公報および特開平7−533
1号公報に記載されている。これらの方法では、屈折率
の分布を形成する為に、屈折率の異なる複数の溶液(塗
布液)を用い、溶液を吹き付けまたは塗布する。溶液
は、流れないために、ある程度の粘度を有する必要があ
るが、粘度の高い溶液を均一に塗布することは困難であ
る。一方、塗布できる粘度では、液ダレが起こる。
【0003】また、溶液の粘度が形成された層の厚みに
影響するので、粘度を精密に調節する必要があるが、溶
媒などの揮発性成分の蒸発などにより、粘度を絶えず一
定に調節することは困難である。塗布もしくは噴霧条件
を制御しても、長さ方向および/または半径方向におけ
る屈折率分布を均一にすることは非常に困難である。そ
の上、塗布した溶液層から溶媒などを完全に除去するの
も困難であり、プリフォーム中に残存する溶媒が、線引
き工程で気泡を形成する。また、溶媒の急激な蒸発によ
り、気泡が発生する可能性が高い。これら気泡は、光フ
ァイバの伝送損失を増す。残存する溶媒も伝送損失を上
昇させる。
【0004】特開平7−13029号公報には、異なる
配合比、従って異なる屈折率の原料蒸気を支持棒の下端
部に吹き付けて、屈折率分布型プラスチック光ファイバ
用プリフォームを成長させる方法が開示されている。し
かし、この方法では、各層の厚さを正確に制御し、かつ
屈折率の分布を所定通りに形成することは困難であると
考えられる。屈折率分布型プラスチック光ファイバを製
造する方法が、特開平7−27928号公報に記載され
ている。この方法は、透明な重合体の成型物の中へ、重
合体と相溶性を有しかつ屈折率の異なる透明な非重合性
化合物を拡散させることにより、重合体成型物中に屈折
率分布を形成する。しかし、拡散により屈折率分布を精
密に制御することはほとんど不可能である。部分的に屈
折率が低い部分があったり、屈折率の高い部分と低い部
分の境目が存在するようになり、連続的な屈折率分布が
得られなくなる。その上、拡散のためにはプラスチック
ファイバを高温に加熱しなければならないが、高温に加
熱すると、ファイバが延伸されたり、溶融したりして、
安定にファイバを製造することができない。また、テン
ションのかかった状態で実施すると、ソルベントクラッ
クにより、ファイバが切断されることがある。
【0005】また、特開昭63−218903号公報に
は、合成樹脂光伝送体及びアレイの製造方法が開示され
ている。この方法では、透明網状の重合体からなる母材
に、該重合体の屈折率は異なる屈折率の重合体を形成す
る単量体を拡散させている。しかし、母材重合体を網状
とすると、架橋度によっては延伸できないという欠点が
ある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、半径方向に
滑らかな屈折率分布を有する屈折率分布型プラスチック
光ファイバ用プリフォームを比較的低い温度で製造でき
る方法および装置を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記課
題は、高屈折率の化合物を含むプラスチックロッドを、
該プラスチックを形成するモノマーにより膨潤させ、ロ
ッド内で該モノマーと該高屈折率の化合物を相互に拡散
させ、拡散したモノマーおよびロッド周囲のモノマーを
重合させることからなる屈折率分布型プラスチック光フ
ァイバの製造方法、および中心軸が水平から傾斜し、中
心軸の回りに回転できるモノマーを収容する円筒容器、
該円筒容器の周囲に配置された加熱手段、該円筒容器を
中心軸の回りに回転させる駆動装置、および該円筒容器
の両端に配置されたプラスチックロッド固定具からな
る、屈折率分布型プラスチック光ファイバ用プリフォー
ムの製造装置により解決することができる。
【0008】光ファイバ用プリフォームを形成するプラ
スチックは、無色で透明性の高い重合体であるのが好ま
しい。そのような重合体を与えるモノマーとして、以下
のようなメタクリル酸エステル、アクリル酸エステル、
スチレン系化合物、フッ素化アクリル酸エステル、フッ
素化メタクリル酸エステル等を例示することができる: (a)メタクリル酸エステル メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル
酸イソプロピル、メタクリル酸t-ブチル、メタクリル
酸ベンジル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸シク
ロヘキシル、メタクリル酸ジフェニルメチル等; (b)スチレン系化合物 スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、ブロ
モスチレン、ジクロロスチレン、ジブロモスチレン等; (c)フッ素化アクリル酸エステル 2,2,2−トリフルオロエチルアクリレート等; (d)フッ素化メタクリル酸エチル 1,1,2−トリフルオロエチルメタクリレート等。 本発明においては、上記モノマーからいずれか1種また
は2種以上を適宜選択して使用し、屈折率を調製するこ
とができる。
【0009】このようなモノマーを、屈折率が得られる
重合体よりも高い化合物、好ましくは非重合性化合物の
存在下に、好ましくはラジカル重合し、成形してプリフ
ォーム用ロッドを製造する。そのような化合物は、モノ
マーおよび重合体との相溶性が高く、高い沸点、例えば
200℃以上の沸点を有するのが好ましい。また、好ま
しくは重合体よりも少なくとも0.02高い屈折率を有
する。
【0010】そのような高屈折率の化合物としては、フ
タル酸ビス(2−メチルヘキシル)、フタル酸ジメチルな
どのフタル酸エステル、安息香酸ベンジルなどの安息香
酸エステル、ジフェニルスルフィドなどの硫黄系化合
物、およびハロゲン化化合物などから、プラスチックの
種類に応じて、1種または2種以上が選択される。
【0011】次いで、得られたプラスチックロッドをモ
ノマーに浸漬して膨潤させると、ロッド中の高屈折率の
化合物はロッド周囲に向かって拡散し、モノマーは中心
に向かって拡散する。これにより、ロッドの半径方向
に、中心では高く、周囲に向かって低下する屈折率分布
が形成されるので、プラスチックロッドは、屈折率分布
型光ファイバ製造用のプリフォームとして好適に使用で
きる。
【0012】ロッド内に拡散したモノマーおよびロッド
周囲にあるモノマーを重合させて、プリフォームを完成
する。重合は、モノマーの種類に応じて、加熱、放射線
照射(例えば、紫外線照射)などにより進行させること
ができる。加熱による場合、重合体を溶融するような高
温にする必要はなく、モノマーが揮発しない程度の比較
的低温で重合させることができる。
【0013】添付図面を参照して、本発明の装置を説明
する。図1に示す装置は、中心軸が水平からある角度
α、通常15°以下、好ましくは10°以下、例えば1
〜5°の角度で傾斜した円筒容器1、該円筒容器1の周
囲に配置された加熱手段2(例えば、熱媒ジャケット、
電気ヒータなど)、および該円筒容器を回転させる駆動
装置3(例えば、モータ)を有する。円筒容器1の中心
軸を水平からある角度で傾斜させるのは、円筒容器を立
てた状態でコアロッドをモノマーに浸漬させると、モノ
マーに溶解したポリマーが沈降し、屈折率分布がプリフ
ォームの長さ方向で不均一となるからである。円筒容器
1を水平から1〜5°の角度で傾斜させるのは、円筒容
器の中心軸を全く水平にして回転すると、容器上部に空
気層が形成されてロッドが空気層に触れるためである。
水平から1〜5°傾斜させると、図2に示すように、液
面7がロッドから離れた箇所に形成され、ロッドが空気
に触れることはない。
【0014】円筒容器1には、光ファイバ用プリフォー
ムのコアロッド4が、固定具5により、ロッド4の中心
軸を容器1の中心軸に合わせて固定されている。円筒容
器1にはモノマー6が充たされている。
【0015】円筒容器の材質の材質は、特に限定されな
いが、通常ガラスである。円筒容器のサイズは、製造す
るプリフォームの大きさに合わせて選択する。回転速度
も、特に限定されないが、好ましくは1〜100rpm
である。
【0016】加熱装置としては、円筒容器全体をできる
だけ均一に加熱できる装置であれば、いずれの加熱装置
も使用できる。好ましくは、円筒状のヒータ、例えばマ
ントルヒータを用いる。
【0017】固定具は、加熱により変形せず、また容器
に充たされたモノマーに対して不活性で、モノマーに溶
解せず、モノマーへ溶出する充填剤などを含まない材
料、例えばポリテトラフルオロエチレンなどのフッソ樹
脂、石英などの無機ガラス、金属などから作られる。
【0018】
【実施例】実施例1 (1)精製したメタクリル酸メチルと安息香酸ベンジル
を重量比5:1で混合し、重合開始剤としてアゾイソブ
チロニトリル(AIBN)0.5重量%および連鎖移動
剤としてn−ブチルメルカプタン0.20重量%を加
え、内径12mmの円筒状重合管中で40℃で、48時
間重合した。得られた重合体は、安息香酸ベンジルを含
むためモノマーに溶け易い状態であった。これを、内径
18mmの円筒状重合容器中の中心に保持して、プラス
チックロッドを形成した。
【0019】AIBN0.4重量%および連鎖移動剤n
−ブチルメルカプタン0.15重量%を加えたメタクリ
ル酸メチルを内径18mmの円筒容器にいれ、これに、
得られたプラスチックロッドを、35℃で24時間浸漬
し、膨潤させた。
【0020】膨潤したプラスチックロッド中のモノマー
および周囲にあるモノマーを、35℃から徐々に加温し
て95℃で20時間、次いで110℃で10時間加熱し
て重合させた。モノマーは、ロッド内で移動せずに重合
されたので、安息香酸ベンジルの濃度勾配を保ったまま
でロッドは固化して、コア部を形成した。また、ロッド
の周囲にある円筒容器内のモノマーも重合され、クラッ
ドを形成した。屈折率の分布状態を、干渉顕微鏡により
測定したところ、図3のような屈折率分布を有すること
が分かった。
【0021】実施例2 実施例1と同様にして、直径12mm、長和250mm
のプラスチックロッドを製造し、図2に示すガラス製円
筒容器1(内径18mm、長さ500mm)の両端にあ
るポリテトラフルオロエチレン製固定具5に取り付け
た。内径18mm、長さ500mmのガラス製円筒容器
1に、実施例1で用いたのと同じモノマー、重合開始剤
および連鎖移動剤の混合物を入れ、容器1を、水平から
2°傾斜させて図1に示す装置に取り付けた。モータ3
により、5rpmで回転させながら、加熱部(マントル
ヒータ)により、円筒容器1を30℃で24時間加熱し
た。その後、加熱部の温度を徐々に120℃まで上昇さ
せ、その温度で20時間重合を行った。得られたプリフ
ォームは、長さ方向で均一な屈折率分布を有していた。
【0022】
【発明の効果】本発明の製造方法および装置によれば、
半径方向に滑らかな屈折率分布を有する屈折率分布型プ
ラスチック光ファイバ用プリフォームを比較的低い温度
で製造できる。膨潤させる液体としてモノマーを用いる
ので、溶媒を用いる従来技術に見られる「溶媒除去」の
問題が生じない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の装置を示す模式図。
【図2】 本発明の装置の円筒容器の断面図。
【図3】 実施例1で得たプラスチック光ファイバ用プ
リフォームの屈折率分布を示す図。
【符号の説明】
1:円筒容器、2:加熱手段、3:駆動手段、4:コア
ロッド、5:固定具、6:モノマー、7:液面

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高屈折率の化合物を含むプラスチックロ
    ッドを、該プラスチックを形成するモノマーにより膨潤
    させ、ロッド内で該モノマーと該高屈折率の化合物を相
    互に拡散させ、拡散したモノマーおよびロッド周囲のモ
    ノマーを重合させることからなる屈折率分布型プラスチ
    ック光ファイバ用プリフォームの製造方法。
  2. 【請求項2】 中心軸が水平から傾斜し、中心軸の回り
    に回転できるモノマーを収容する円筒容器、該円筒容器
    の周囲に配置された加熱手段、該円筒容器を中心軸の回
    りに回転させる駆動装置、および該円筒容器の両端に配
    置されたプラスチックロッド固定具からなる、屈折率分
    布型プラスチック光ファイバ用プリフォームの製造装
    置。
  3. 【請求項3】 中心軸の水平からの傾斜角が、1〜5°
    である請求項2に記載の製造装置。
JP8082401A 1995-12-07 1996-04-04 屈折率分布型プラスチック光ファイバ用プリフォームの製造方法および装置 Pending JPH09218311A (ja)

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JP31893595 1995-12-07
JP7-318935 1995-12-07
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