JPS63127204A - ポリマ−クラツドシリカオプテイカルフアイバ及びその製法 - Google Patents

Abstract

(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］ 本奪明は、石英系ガラスをコアとし、ポリマーをクラッ
ドとするオプティカルファイバの改良に関するものであ
る。

［従来技術］ 従来、石英系ガラスをコア、ポリマーをクラッドとする
ポリマークラッドシリカオプティカルファイバ（ＰＣＦ
）のクラッドポリマーとしては、シリコーン樹脂（特公
昭５７−４０４８３号公報）、フルオロアルキルメタク
リレートポリマー（特開昭５Ｌ−１２１４６１号公報）
、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレンコポリマ
ー（特公昭５６−４１９６６号公報）、ポリエーテルエ
ステルアミド（特開昭５６−６０４０２号公報）、紫外
線硬化型フッ素化アクリレート組成物（アメリカ合衆国
特許第４，２１１，２０９号）などが用いられている。

しかし、これらクラッドポリマーでは、最近要求されて
いる、低光伝送損失化、かしめ方式によるコネクタ付け
の簡易化、光伝送損失の温度特性の安定化等の要求特性
の高度化に対応することが不可能である。

シリコーン樹脂は機械特性、特に、機械的強度が小さい
ので、かしめ方式のコネクタ付けにより光伝送損失が増
加する。フルオロアルキルメタクリレートポリマーは、
高透明であるが、コアガラスとの接着性において不十分
である。フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレンコ
ポリマー及びポリエーテルエステルアミドは、散乱や吸
収が大きいので、先透過性に劣り、ＰＣＦの低損失化が
不可能である。紫外線硬化型フッ素化アクリレート組成
物は、コアガラス上に塗布した後に紫外線による硬化を
行うので、硬化状態の管理が難しく、硬化時のクラッド
収縮のために残留ストレスによる損失が増加し及びファ
イバ外径の調節が難しい等の問題点かある。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、上記のような問題点を解決したポリマ
ークラッドシリカオプティカルファイバを提供すること
にある。

「発明の構成」 本発明の１つの要旨は、石英系ガラスから成るコアの外
側に、室温での屈折率が１．４１以下であり、弾性率が
ｌ　ＯＯｋｇ／ｘｘ”以上である非晶性フッ素含有ポリ
マーから成るクラッドを設けたことを特徴とするポリマ
ークラッドシリカオプティカルファイバに存する。

本発明のオプティカルファイバにおいて、クラッドとし
て用いる非晶性フッ素含有ポリマーは、フッ素含有メタ
クリレートポリマー、フッ素含有スチレンポリマー又は
フッ素含有メタクリレート／フッ素含有スチレンコポリ
マーであることが好ましい。

モノマーの精製及び重合が容易であり、ポリマーの透明
度が高いからである。

非晶性フッ素含有ポリマーは、その構成単位として、フ
ッ素含有メタクリレート又はフッ素含有スチレンに加え
て、共重合コモノマー成分であるメタクリル酸、アクリ
ル酸及びその金属塩、ならびにグリシツルメタクリレー
トのいずれかを少量で含むことが好ましい。共重合コモ
ノマー成分は、ポリマーの１０重量％であることが好ま
しい。共重合コモノマー成分は、ガラスとの接着性を改
善英コアとの接着性が向上し、ファイバにおいて光伝送
特性、機械強度、コネクタとの固着力等が向上する。

本発明のオプティカルファイバにおいて、コアとして用
いる石英系ガラスは、一般に、純石英ガラスである。し
かし、石英系ガラスは、シリカを主成分とし、屈折率を
調整するための添加剤を含むものであってもよい。添加
剤としては、例えば、酸化チタン、酸化ゲルマニウム又
は酸化バリウムなどが挙げられる。

本発明のオプティカルファイバは、クラッドポリマーを
既知の押出法及び溶液法などによりコアガラス上に塗布
することにより製造することができる。しかし、全密閉
系中でモノマーの精製及び重合を行ってクラッドポリマ
ーを調製し、クリーン不活性雰囲気中でクラッドポリマ
ーをコアガラスファイバに塗布することが好ましい。

従って、本発明の別の要旨は、石英系ガラスから成るコ
アの外側に、室温での屈折率り月、４１（）Ｉ　Ｔ−＋
椙歎ハ　　　古ｉ１　＆Ｆｆ１便・＾、＜Ｉ（’ｌｌ’
ｌ　しＱ　／管替２１１　μｍ１２東ス、非晶性フッ素
含有ポリマーから成るクラッドを設けたポリマークラッ
ドシリカオプティカルファイバの製法であって、 全密閉系中でクラッドモノマーを精製及び重合すること
によってクラッドポリマーを調製した後、クラッドポリ
マーを空気中に取出すことなく、クリーンかつ不活性な
雰囲気のちとで、コア石英系ガラスの周囲に塗布してク
ラッドを形成することを特徴とするポリマークラッドシ
リカオプティカルファイバの製法に存する。

重合法として、エマルジョン重合法又はサスペンンヨン
重合法を用いることができるが、クラッドポリマー中へ
の不純物の混入が少なく、低損失なファイバの供給が可
能になるので、バルク重合法又は溶液重合法、特にラジ
カルバルク重合法又はラジカル溶液重合法を用いること
が好ましい。

ラジカル溶液重合法に用いる溶媒としては、テトラヒド
ロフランなどを例示することができる。重合開始のラジ
カルは、電子線らしくはガンマ線などの照射によって、
又はパーオキサイドもしくはアゾ化合物などのラジカル
開始剤によって発生させることができる。

本発明の製法は、典型的には第１図に示すような装置を
用いて実施できる。第１図の製造装置は、モノマー蒸留
器１１重合反応器２、クラッドポリマー塗布用グイ３．
３″、乾燥又は冷却塔４．４゛、ヒーター６及びクリー
ン不活性雰囲気エリア７を有する。この装置に、コア母
材５が供給されている。

クラッドモノマーをモノマー蒸留器Ｉで蒸留精製し、次
いでこのモノマーを重合反応器２で重合し、クラッドポ
リマーを調製する。この蒸留精製及び重合は密閉系中で
行う。要すれば、重合反応器２において、未反応モノマ
ーを除去した後、クラッドポリマーに対する溶媒を用い
てクラッドポリマーを溶解し、クラッドポリマー溶液を
調製することができる。クラッドポリマーの溶媒として
、例えば、テトラヒドロフラン及びジエヂルエーテルな
どのエーテル、メチルエチルケトン及びアセトンなどの
ケトンなどが挙げられる。

石英コア母材５をヒーター６により加熱しながら線引き
することによってコアを形成すると同時に、クラッドポ
リマー塗布用ダイ３によりコアの周囲にクラッドポリマ
ーを塗布する。次いで、乾燥又は冷却塔４によりクラッ
ドを乾燥し、溶媒を除去し、クラッドを形成する。また
、クラッドポリマーは、溶媒を用いずにそのままの状態
でコアファイバに塗布してもよく、その後に冷却するこ
とによってクラッドを形成する。母材の線引き、クラッ
ドの塗布ならびに乾燥又は冷却は、窒素ガス又はヘリウ
ムガスなどの不活性ガスを用いたクリーン不活性エリア
７において行う。もう１組のクラッド塗布用グイ３′、
及び乾燥又は冷却塔４゜が存在し、クラッドの塗布なら
びに乾燥又は冷却を更に１回行える。２回目の乾燥及び
冷却の後に、オプティカルファイバを引取機により引取
る。

［発明の効果］ 本発明のポリマークラッドシリカオプティカルファイバ
は、クラッドポリマーとして、室温での屈折率が１．４
１以下、弾性率が１００　ｋｇ／ｍｙ、”以上の非晶性
フッ素含有ポリマーを用いたので、以下のような利点が
ある。

■）本発明のポリマークラッドシリカオプティカルファ
イバは、クラッドポリマーとして弾性率り月００　ｋｇ
／ｙ”以上のフッソ含有非晶性ポリマーを用いているの
で、従来のシリコーン樹脂をクラッドとして用いた場合
に問題であった、かしめ方式コネクタ付による損失の増
加や固着力の不足、ヒートサイクル後のコア部のコネク
タ面からの突出の問題がなくなる。

２）従来のクラッドポリマーでは屈折率が大きくかつ屈
折率の温度依存性が大きいので、低温でコアガラスの屈
折率とクラッドポリマーの屈折率差が小さくなる。この
為ファイバの開口数か小さくなり伝送損失が増加し、使
用下限温度は一２０℃程度であった。しかし、本発明の
ファイバは、屈折率が１．４！以下と低くかつ屈折率の
温度依存性が小さいクラッドポリマーを用いているので
伝送特性の温度依存性が小さく、ファイバの使用可能温
度範囲が広い。

３）本発明のファイバは、クラッドポリマーとして、コ
アガラスに対して接着性に優れたポリマーを用いている
ので、ファイバの光伝送特性、機械強度、コネクタ固着
力等の向上の他これら特性の長期信頼性に優れる。

４）全密閉系中でモノマーを精製し重合を行い、クリー
ンかつ不活性雰囲気下でコア上に塗布することによりク
ラッドを形成する場合に、極めて低い光伝送損失で、か
つ光伝送損失のバラツキの少ないファイバが得られる。

本発明のオプティカルファイバは、ＯＡやＦＡ、ＰＯＳ
システム、ローカルエリアネットワーク等の中短距離光
通信、移動体内光通信ロボット、センサ等に利用できる
。

［実施例］ 以下に実施例を示す。

実施例１ １．１．１−トリフルオロエチルメタクリレートをアル
カリ水溶液で洗浄して重合禁止剤を除去し、水洗した後
、脱水、減圧蒸留精製を行なった。精製モノマー１０ｇ
当り、開始剤としてアゾビスイソブヂロニトリル０．０
０３９、連鎖移動剤としてラウリルメルカプタン０．０
１４９を加え、モノマーに溶解し、窒素ガス置換した。

６０℃で２０時間重合を行い、次いで１７０℃で２４時
間減圧下で残留モノマーを除去し、クラッドポリマーを
得た。このポリマーの屈折率は室温で１．４０（８１０
ｎｚ）、弾性率は２００　ｋｇ／ａｘ！、分子量は５４
ｏ、ｏｏｏであった。このポリマーをメチルエチルケト
ンに溶解し、粘度３０００ｃｐｓのクラッドポリマー溶
液を調製した。

屈折率１．４５　（８１０ｎｚ）の石英棒を用いて、外
径２００μ肩のコアファイバを線引きすると同時に、ク
ラッドポリマー溶液をダイを用いてコアファイバのまわ
りに塗布した。１２０℃で乾燥することを２回繰返し、
外径２３０μ次のポリマークラッドシリカオプティカル
ファイバを得た。このファイバの光伝送損失は５　ｄＢ
　／ｋｍ　（８１０ｎｘ）であった。又、かしめ方式の
コネクタ付を行っても損失の増加は認められず、コネク
タのファイバへの固着力を測定すると１に９以上であっ
た。

比較例１ 屈折率１．４５　（８１０ｎ、ｗ）の石英棒を用いて、
外径２００μｍのコアファイバを線引きすると同時に、
市販のシリコーン樹脂（東芝シリコーン製ＸＥ１４−０
６２）を塗布、熱硬化させ、外径２３０μ肩のポリマー
クラッドシリカオプティカルファイバを得た。このファ
イバの光伝送損失は６ｄＢ／ｋｍ（８００ｎｘ）であっ
た。このファイバを用いて、かしめ方式のコネクタ付を
行った所、コネクタ１カ所当り、約１ｄＢの損失増加が
認められた。又、損失増加を少なくするべくかしめ量を
減らすと、コネクタのファイバへの固着力が０．１に９
以下となり、使用にほとんど耐え得なかった。

クラッド用シリコーン樹脂の硬化物の弾性率を測定した
所６０ｋｇ／ｘｙｔ”であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明において用いる典型的な製造装置を示
す概略図である。 ■・・・モノマー蒸留器、　　２・・・重合反応器、３
．３′・・・クラッドポリマー塗布用グイ、４．４゛・
・・乾燥又は冷却塔、 ５・・・コア母材、　　　　　６・・・ヒーター、７・
・・クリーン不活性雰囲気エリア。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、石英系ガラスから成るコアの外側に、室温での屈折
   率が１．４１以下であり、弾性率が１００ｋｇ／ｍｍ＾
   ２以上である非晶性フッ素含有ポリマーから成るクラッ
   ドを設けたことを特徴とするポリマークラッドシリカオ
   プティカルファイバ。 ２、非晶性フッ素含有ポリマーが、フッ素含有メタクリ
   レートポリマー、フッ素含有スチレンポリマー又はフッ
   素含有メタクリレート／フッ素含有スチレンコポリマー
   である特許請求の範囲第１項記載のファイバ。 ３、非晶性フッ素含有ポリマーが、その構成単位として
   、フッ素含有メタクリレート又はフッ素含有スチレンに
   加えて、メタクリル酸、アクリル酸及びその金属塩、な
   らびにグリシジルメタクリレートのいずれかを含む特許
   請求の範囲第１項記載のファイバ。 ４、石英系ガラスから成るコアの外側に、室温での屈折
   率が１．４１以下であり、弾性率が１００ｋｇ／ｍｍ＾
   ２以上である非晶性フッ素含有ポリマーから成るクラッ
   ドを設けたポリマークラッドシリカオプティカルファイ
   バの製法であって、 全密閉系中でクラッドモノマーを精製及び重合すること
   によってクラッドポリマーを調製した後、クラッドポリ
   マーを空気中に取出すことなく、クリーンかつ不活性な
   雰囲気のもとで、コア石英系ガラスの周囲に塗布してク
   ラッドを形成することを特徴とするポリマークラッドシ
   リカオプティカルファイバの製法。 ５、重合をラジカルバルク重合法もしくはラジカル溶液
   重合法により行なう特許請求の範囲第４項記載の製法。