JPH11258432A - 多心線プラスチック光ファイバ及びこれを用いた光通信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 １本のファイバで同時に複数の信号を伝送可
能なプラスチック光ファイバを提供する。 【解決手段】 ポリメチルメタクリレート系樹脂からな
る芯１と該芯１を取り巻くビニリデンフロライド系樹脂
からなる鞘２からなる心線３が複数本、個々の心線が島
となるように、カーボンブラックを含有せしめたビニリ
デンフロライド系樹脂からなる光遮蔽層４で海を形成し
て取り囲み、全体が１本の繊維構造体になるように複合
紡糸してなる多心線プラスチック光ファイバ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバに関す
る。より具体的には、非常に狭いスペースの中に複数の
伝送路を有し、同時に複数の信号伝送が可能なコンパク
トな光信号伝送媒体及びこれを用いた光通信方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の通信用多芯プラスチック光ファイ
バとしては屈折率の高い透明な芯樹脂からなる複数本の
芯繊維と、該芯繊維の周りを鞘樹脂でとり囲み一まとめ
にした多芯プラスチック光ファイバや、或いは芯繊維の
各々を鞘樹脂で取り囲み鞘層となし、それらを第３の樹
脂で取り囲んで一まとめにした多芯プラスチック光ファ
イバ裸線などがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記多
芯プラスチック光ファイバの信号伝送用としての使用方
法は全ての芯を一まとめにして一つの伝送路として用い
るものであり、従って、個々の芯を伝送路にして個別に
信号を送ろうとすると、隣り合う芯に光が漏洩し、ノイ
ズとなり、特に光ファイバを曲げた時などに生じるクロ
ストークの問題から、実用性が得られなかった。従っ
て、複数の信号を同時に伝送する場合には、信号の数に
対応した本数のファイバが必要であった。

【０００４】本発明の目的は、１本のファイバで複数の
信号を同時に伝送可能なコンパクトな光ファイバを提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は従来の多芯プラ
スチック光ファイバにおける個別芯間の光漏洩を防い
で、複数の信号を１本のファイバで同時に伝送可能にし
た多心線プラスチック光ファイバである。即ち本発明
は、透明な芯樹脂からなる芯の周りを該芯樹脂よりも屈
折率の低い透明な鞘樹脂で取り囲んだ心線４本〜５００
本を、断面において各心線が島となるように光遮蔽樹脂
で海を形成して取り囲み、全体が１本の繊維構造体にな
るように複合紡糸法によって製造されたことを特徴とす
る本発明においては特に、上記光遮蔽樹脂がカーボンブ
ラックを１００〜５００００ｐｐｍ含むビニリデンフロ
ライド系樹脂である多心線プラスチック光ファイバが好
ましく、また、その繊維構造体の断面積に占める芯の全
面積の比率が１０％以上８５％以下であることが好まし
い。

【０００６】また本発明は、上記多心線プラスチック光
ファイバを用い、該ファイバの中に含まれる異なる１本
以上の心線毎に異なる信号を送信することを特徴とする
光通信方法である。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１に本発明の多心線プラスチッ
ク光ファイバの一実施形態の断面模式図を示す。本実施
形態は、本発明の多心線プラスチック光ファイバ（裸
線）の外側をさらに被覆したケーブルの構成例である。
図中、１は芯樹脂からなる芯、２は鞘樹脂からなる鞘、
３は心線、４は光遮蔽樹脂からなる光遮蔽層、５は本発
明の多心線プラスチック光ファイバ、６は被覆層であ
る。

【０００８】本発明の多心線プラスチック光ファイバ
は、図１に示されるように、芯１と鞘２からなる心線３
と、それを取り巻く光遮蔽層４によって海島構造をな
し、その結果、心線３が個々に光遮蔽されているので、
それぞれの心線３が独立した光ファイバとみることがで
きるのが特長である。

【０００９】先ず芯について述べれば、芯を形成する芯
樹脂は屈折率が高い透明樹脂が用いられ、好ましくはポ
リメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）系樹脂である。例
えばメチルメタクリレート単独重合体や、メチルメタク
リレートを５０重量％以上含んだ共重合体で、共重合可
能な成分として、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、アクリル酸ブチルなどのアクリル酸エステル類、メ
タクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル
酸シクロヘキシルなどのメタクリル酸エステル類、イソ
プロピルマレイミドのようなマレイミド類、アクリル
酸、メタクリル酸、スチレンなどがあり、これらの中か
ら一種以上適宜選択して共重合させることができる。そ
の他好ましい樹脂として、スチレン系樹脂が使用でき
る。例えばスチレン単独重合体やスチレン−メチルメタ
クリレート共重合体などである。その他好ましい樹脂と
して、ポリカーボネート系樹脂が使用できる。ポリカー
ボネート系樹脂は耐熱性が高いこと、及び吸湿性が低い
という特徴を有する。そのほかプラスチック光ファイバ
の芯樹脂として提案されている、旭硝子社製ＣＹＴＯＰ
樹脂やデュポン社製ＴＥＦＬＯＮ−ＡＦ樹脂、ＪＳＲ社
製アートン樹脂なども本発明にかかる芯樹脂として使用
可能である。

【００１０】本発明において用いる鞘樹脂は、上記芯樹
脂よりも屈折率の低い透明樹脂であり、例えば芯樹脂が
ＰＭＭＡ系樹脂の場合は、ビニリデンフロライド系樹
脂、例えばビニリデンフロライドとテトラフロロエチレ
ンの共重合体やビニリデンフロライドとヘキサフロロプ
ロペンの共重合体、ビニリデンフロライドとテトラフロ
ロエチレンとヘキサフロロプロペンの共重合体などが好
ましく用いられる。そのほか、フルオロアルキルメタク
リレ−ト系樹脂も鞘樹脂として好ましい。フルオロアル
キルメタクリレートとしては下記一般式（１）で示され
る化合物であり、当該一般式で示されるフルオロアルキ
ルメタクリレートモノマーの１種類以上と、他の共重合
可能なフルオロアルキルアクリレートやアルキルメタク
リレートやアルキルアクリレートなどとの共重合体であ
る。

【００１１】

【化１】

【００１２】さらに具体的に例を挙げれば、フルオロア
ルキルメタクリレートとしては、トリフロオロエチルメ
タクリレート、テトラフルオロプロピルメタクリレー
ト、ペンタフルオロプロピルメタクリレート、ヘプタデ
カフルオロデシルメタクリレート、オクタフルオロプロ
ペンチルメタクリレートなどがあり、フッ化アクリレー
トモノマーとしては、トリフルオロエチルアクリレー
ト、テトラフルオロプロピルアクリレート、オクタフル
オロペンチルアクリレートなどがある。そしてこれらの
フッ素系モノマーの他に、高屈折率成分として、メチル
メタクリレートやエチルメタクリレートなどのメタクリ
レートモノマーやメチルアクリレートやエチルアクリレ
ート、ブチルアクリレートなどのアクリレートモノマ
ー、メタクリル酸やアクリル酸などとのいろいろな組合
せによる共重合体が挙げられる。

【００１３】本発明において、１本の多心線プラスチッ
ク光ファイバ中の心線は４本以上として、断面において
心線が円断面に収納されるように配置するのがよい。心
線の数の上限は後述するように光遮蔽層を配置する関係
で、心線の本数が多すぎると鞘と光遮蔽層の境界が乱れ
て、光を透過させることの出来ない心線が生じることが
あるので、確実な構造を確保するために好ましくは５０
０本未満、望ましくは５０本未満である。

【００１４】本発明にかかる鞘２の厚さは最低１μｍは
確保するようにするのが好ましい。

【００１５】次に、本発明において光遮蔽層４を形成す
る光遮蔽樹脂は、隣り合う心線３の間で光が移動しない
ような、光遮蔽能力のある樹脂でなければならない。特
に光ファイバを急瞬に曲げても光が漏れて隣のファイバ
に移動しないようにするためには、透明な樹脂では効果
がない。しかも、鞘樹脂としてフッ素樹脂を用いた場合
にはポリエチレン樹脂のように当該鞘に融着しないもの
や、硬度が低いものは好ましくない。その理由は、本発
明の多心線プラスチック光ファイバは、個々の心線を個
別の信号伝送路として使用するので、各心線を固定し、
正確に配置場所を保持できるように鞘との密着力が強
く、圧力で変形し且つ比較的硬度の高い樹脂であること
が要求されるからである。

【００１６】上記のような光遮蔽樹脂として特に好まし
いものは、ビニリデンフロライド系樹脂の中にカーボン
ブラックを均一に微分散させた樹脂であり、ショアＤ硬
度が５５以上のビニリデンフロライド系樹脂がよい。具
体的には、例えばビニリデンフロライドとテトラフロロ
エチレンの共重合体やビニリデンフロライドとヘキサフ
ロロプロペンの共重合体、ビニリデンフロライドとテト
ラフロロエチレンとヘキサフロロプロペンの共重合体な
どである。中でも、ビニリデンフロライド８０モル％と
テトラフロロエチレン２０モル％からなる共重合体が好
ましい。これらビニリデンフロライド系樹脂にはカーボ
ンブラックを１００〜５００００ｐｐｍ混練して用いる
が、５００００ｐｐｍを超えると均質なカーボンの分散
ができず、また、１００ｐｐｍ未満では光遮蔽効果がう
すい。より好ましい添加量は、１０００〜１５０００ｐ
ｐｍである。この範囲であれば、心線間の距離が数μｍ
であっても光遮蔽能力が発揮される。

【００１７】本発明においては、芯と鞘からなる心線を
多数本、光遮蔽樹脂で取り囲み、複合紡糸法によって、
全体が１本の繊維構造体となるように製造する。ここで
複合紡糸法について述べれば、芯樹脂と鞘樹脂と光遮蔽
樹脂をそれぞれ溶融して複合紡糸ダイに供給し、一気に
本発明にかかる海島構造の多心線プラスチック光ファイ
バを形成する。

【００１８】図２に複合紡糸ダイの一例の断面模式図を
示す。図中、１１は溶融した芯樹脂の導入口、１２は溶
融した鞘樹脂の導入口、１３は溶融した光遮蔽樹脂の導
入口、１４はガイドノズルである。

【００１９】複合紡糸法によれば、多心線プラスチック
光ファイバの断面積に占める全ての芯の面積、鞘の面
積、及び光遮蔽層の面積の比率は、複合紡糸ダイに供給
する芯樹脂、鞘樹脂、光遮蔽樹脂の体積比率によって決
定できる。そして、芯及び鞘からなる心線の位置関係は
複合紡糸ダイのガイドノズルの配置によって決定され
る。それ故、本発明の多心線プラスチック光ファイバの
個々の心線の相対的位置関係は一定に保たれる。

【００２０】本発明の多心線プラスチック光ファイバの
直径は０．５〜５ｍｍである。そして、多心線プラスチ
ック光ファイバの全断面積に対する全芯の断面積の比率
は１０〜８５％である。８５％を超えると鞘と光遮蔽層
の境界が乱れ、両者の混合が起こり光の透過しない芯が
出る場合があるので好ましくない。１０％未満では芯の
比率が小さくなり、伝送損失が大きくなるので好ましく
ない。

【００２１】さて本発明の多心線プラスチック光ファイ
バのより特長的な用途の一つとして１本または隣接する
複数本の心線を一つの信号を送る伝送路として使用する
ようにして、１本の多心線プラスチック光ファイバで同
時に複数の信号を送る伝送路として使用することがある
が、そのためには光ファイバ端面の心線の配置とその部
分に接続する受発光素子の配置が、許容範囲で一致する
必要がある。さもなければ受発光モジュールとの結合場
所でのクロストークや結合ロスの増大を招いてしまう。
従って、このような用途に用いる場合には、多心線プラ
スチック光ファイバの全断面積に対する全芯の断面積の
比率は１０％以上６０％未満にするのが好ましい。さら
に好ましくは１０％以上３０％未満である。

【００２２】また、端末部での光の散乱等によるクロス
トークが特に問題となるときは、心線の開口数ＮＡを、
通常の０．５程度から０．１５〜０．３５程度に低くし
て、横からの迷光の侵入を防ぐのが好ましい。開口数Ｎ
Ａは芯の屈折率の２乗と鞘の屈折率の２乗の差の平方根
で規定される値とし、ナトリウムＤ線で２０℃で測定し
た屈折率をもとに算出したものである。

【００２３】これらの配慮をして複合紡糸ダイで紡糸し
たストランドは、１．２〜３倍程度に延伸し、熱処理し
て所望の直径の多心線プラスチック光ファイバ裸線が得
られる。通常は、図１に示したように、この裸線の上に
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ
ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ビ
ニリデンフロライド系樹脂、シリコン樹脂、架橋ポリオ
レフィン樹脂、架橋ポリ塩化ビニル樹脂などで被覆層６
を形成してケーブルとして使用するのが通常的である。

【００２４】

【実施例】以下実施例に基づき本発明を説明するが、本
発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではな
い。尚、下記実施例において、屈折率とはナトリウムＤ
線で２０℃で測定した値、メルトフローインデックスは
２３０℃、荷重３．８Ｋｇ、オリフィスの直径２ｍｍ、
長さ８ｍｍの条件で測定した値を言う。

【００２５】（実施例１）屈折率が１．４９２で、メル
トフローインデックスが１．５ｇ／１０分であるポリメ
チルメタクリレート樹脂を芯樹脂として用い、鞘樹脂と
しては、メルトフローインデックスが３０ｇ／１０分、
屈折率が１．４０２の、ビニリデンフロライド８０モル
％とテトラフロロエチレン２０モル％からなる共重合体
を用いた。また、光遮蔽樹脂としては鞘樹脂にカーボン
ブラックを８０００ｐｐｍ添加したものを用いた。複合
紡糸ダイとしては、３７芯のダイを用いた。

【００２６】上記複合紡糸ダイに、芯樹脂と鞘樹脂と光
遮蔽樹脂の各容積の比率が５１：２２：２７になるよう
に供給し、ダイから排出されるストランドを収束し、２
倍に延伸して、直径１．００ｍｍの多心線プラスチック
光ファイバ裸線を製造した。この多心線プラスチック光
ファイバの芯の平均直径は１００μｍ、鞘の厚さは１０
μｍ、光遮蔽層の隣接鞘間距離は２０μｍであった。こ
の裸線に黒色ポリエチレン被覆を行い、ケーブルとし
た。

【００２７】得られた多心線プラスチック光ファイバケ
ーブルを５ｍとり、クロストークの試験を行った。先ず
光源の入射側の端面について、中央の心線以外の全ての
心線の端部を顕微鏡下で注意深くカーボンブラックを含
むエポキシ接着剤で遮蔽した後、６６０ｎｍのＬＤ光を
多心線プラスチック光ファイバに入射せしめ、片端面か
ら出射される光パワーを光パワーメータで検出した。こ
の光パワーメータは多心線プラスチック光ファイバの直
径１ｍｍ以上の検出面を有しているものである。その値
は−２４．０ｄＢｍであった。次に、本多心線プラスチ
ック光ファイバの出射端面において、中央の心線を黒色
ペンキで注意深く隠蔽したのち、同様に出射端面の光パ
ワーを測定した。その結果、光パワーメータの指示値は
−５５ｄＢｍを示し、中央心線から他の心線への光のリ
ークは実質的にないことが確認された。さらに、この状
態で、光ファイバを曲げ半径２ｍｍに３６０度曲げてみ
たところ、光パワーメータの指示値は−５０ｄＢｍにな
ったが実質的な問題には全くならないことが確認され
た。

【００２８】次に本多心線プラスチック光ファイバの伝
送損失値を求めた。サンプルとして当該光ファイバを５
２ｍをとり、入射ＮＡ０．１５の６５０ｎｍの単一波長
光源を用いてカットバック法で測定した。この測定にお
いては、端面の部分遮蔽は行わないで、入射光に対し出
射光量が最大となる光ファイバの位置合わせによって求
めた。その結果、伝送損失値は１８０ｄＢ／ｋｍであっ
た。

【００２９】（実施例２）実施例１と同様な樹脂と複合
紡糸ダイを用いて、多心線プラスチック光ファイバを製
造した。本実施例では光遮蔽樹脂の比率を上げた。即
ち、芯樹脂と鞘樹脂と光遮蔽樹脂の容積の比率が２５：
２６：４９になるように供給し、ダイから排出されるス
トランドを収束し、２倍に延伸して、直径１．００ｍｍ
の多心線プラスチック光ファイバ裸線を製造した。この
多心線プラスチック光ファイバの芯の平均直径は７０μ
ｍ、鞘の厚さは１５μｍ、光遮蔽層の隣接鞘間距離は４
０μｍであった。この裸線に黒色ポリエチレン被覆を行
い、ケーブルとした。本プラスチック光ファイバの伝送
損失は６５０ｎｍにて２００ｄＢ／ｋｍであった。

【００３０】本多心線プラスチック光ファイバは芯の直
径が７０μｍであり、鞘間距離が４０μｍと充分開いて
いるので、石英ファイバなどとの接続に適した高密度の
多心線プラスチック光ファイバということができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
１本のファイバで複数の信号をノイズを発生することな
く良好に同時に伝送することが可能となり、コンパクト
な光通信手段が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多心線プラスチック光ファイバの一実
施形態の断面模式図である。

【図２】本発明の多心線プラスチック光ファイバの製造
に用いる複合紡糸ダイの一例の断面模式図である。

【符号の説明】

１ 芯 ２ 鞘 ３ 心線 ４ 光遮蔽層 ５ 多心線プラスチック光ファイバ ６ 被覆層 １１ 芯樹脂導入口 １２ 鞘樹脂導入口 １３ 光遮蔽樹脂導入口 １４ ガイドノズル

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明な芯樹脂からなる芯の周りを該芯樹
   脂よりも屈折率の低い透明な鞘樹脂で取り囲んだ心線４
   本〜５００本を、断面において各心線が島となるように
   光遮蔽樹脂で海を形成して取り囲み、全体が１本の繊維
   構造体になるように複合紡糸法によって製造されたこと
   を特徴とする多心線プラスチック光ファイバ。
2. 【請求項２】 上記光遮蔽樹脂がカーボンブラックを１
   ００〜５００００ｐｐｍ含むビニリデンフロライド系樹
   脂である請求項１の多心線プラスチック光ファイバ。
3. 【請求項３】 上記繊維構造体の断面積に占める芯の全
   面積の割合が１０％以上８５％以下である請求項１また
   は２の多心線プラスチック光ファイバ。
4. 【請求項４】 上記繊維構造体の断面積に占める芯の全
   面積の割合が１０％以上３０％未満である請求項１また
   は２の多心線プラスチック光ファイバ。
5. 【請求項５】 請求項１〜４いずれかの多心線プラスチ
   ック光ファイバを用い、該ファイバ中に含まれる異なる
   １本以上の心線毎に異なる信号を送信することを特徴と
   する光通信方法。