JPS63218904A - Plastic optical fiber - Google Patents

Plastic optical fiber

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JPS63218904A
JPS63218904A JP62052771A JP5277187A JPS63218904A JP S63218904 A JPS63218904 A JP S63218904A JP 62052771 A JP62052771 A JP 62052771A JP 5277187 A JP5277187 A JP 5277187A JP S63218904 A JPS63218904 A JP S63218904A
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JP
Japan
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optical fiber
core material
plastic optical
perylene
signal light
Prior art date
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Application number
JP62052771A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Tanaka
章 田中
Shinpei Nagatani
真平 永谷
Toshifumi Sawada
沢田 寿史
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To permit easier multiplex transmission of light signals without increasing the transmission loss of an optical fiber by using a polycarbonate resin (PC) contg. a perylene org. phosphor as a core material so that the signal light can be entered by the optical fiber from its side face as well. CONSTITUTION:The perylene org. phosphor is incorporated into the PC resin constituting a core material 4 and the outer circumference of the core material is coated with a cladding material 5. The incident signal light 7 on the core material 4 from the side face thereof is absorbed in this org. phosphor dye 6 and is emitted isotropically from the dye 6 and propagates to are directions. The emitted signal light reflects on the boundary face with the material 5 and is sent by multiplex transmission in the axial direction of the optical fiber. Since the PC resin constituting the material 4 is set at 1.7-2.5X14<4> optimum mol.wt., the scattering loss can be minimized.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要] 本発明は、プラスチック光ファイバにおいて、ペリレン
系の有機螢光体を含有するポリカーボネート樹脂(以下
、rPCJと略す)を芯材として用いることで、信号光
を光ファイバの側面からも入射可能とする。
Detailed Description of the Invention [Summary] The present invention uses a polycarbonate resin (hereinafter abbreviated as rPCJ) containing a perylene-based organic phosphor as a core material in a plastic optical fiber. It is also possible to enter from the side of the fiber.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

短距離光通信用として、従来のガラス光ファイバに代っ
て、最近は安価で加工性の良いプラスチック光ファイバ
が用いられている。
Plastic optical fibers, which are inexpensive and have good workability, have recently been used in place of conventional glass optical fibers for short-distance optical communications.

とりわけ、芯材にPCを用いた光ファイバは衝撃強度が
強く、屈強性に優れていることから、機器内や自動車等
の屈曲部の多い配線用として有望視されている。
In particular, optical fibers using PC as a core material have high impact strength and excellent flexibility, and are therefore considered promising for use in wiring that has many bends in equipment, automobiles, and the like.

本発明は、このようなプラスチック光ファイバに関し、
特に光の入射方向が任意に取れるプラスチック光ファイ
バを実現するものである。
The present invention relates to such a plastic optical fiber,
In particular, it is intended to realize a plastic optical fiber in which the incident direction of light can be set arbitrarily.

〔従来の技術] 第6図は従来のプラスチック光ファイバの断面構造を示
す図である。1は光伝送路となる芯材であり、外周は鞘
材2で被覆されている。さらに鞘材2の外周は、被覆材
3で被覆されている。芯材lはポリカーボネート(PC
)から成り、鞘材2はポリメチルメタクリレート等から
成っている。また被覆材3は、架橋ポリプロピレン等か
ら成っている。
[Prior Art] FIG. 6 is a diagram showing a cross-sectional structure of a conventional plastic optical fiber. Reference numeral 1 denotes a core material serving as an optical transmission path, and the outer periphery is covered with a sheath material 2. Further, the outer periphery of the sheath material 2 is covered with a covering material 3. The core material l is polycarbonate (PC
), and the sheath material 2 is made of polymethyl methacrylate or the like. Further, the covering material 3 is made of crosslinked polypropylene or the like.

このように、プラスチック光ファイバにおいて、芯材1
としてポリカーボネート樹脂を使用すると、耐熱性にす
ぐれ、かつ赤外線領域での光透過率の高いことが、特開
昭57−46204号公報において報告されている。
In this way, in a plastic optical fiber, the core material 1
It has been reported in JP-A-57-46204 that when polycarbonate resin is used as the material, it has excellent heat resistance and high light transmittance in the infrared region.

[発明が解決しようとする問題点] 本発明の発明者らは、芯材1としてポリカーボネート樹
脂を使用した場合、ポリカーボネート樹脂の分子量によ
って、光伝送特性が左右されることを観測した。第2図
において、横軸はポリカーボネート樹脂の分子量、縦軸
は分子の秩序度と配向度である。この図から明らかなよ
うに、ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量が30,
000を超えると、分子配向による配向度fが急激に増
大し、複屈折散乱が増大する。一方、分子量が低下する
と、曲線dから明らかなように、分子の易動度が急増し
、このため芯材を作製する際に結晶化し易く、非晶中に
結晶が混在し、密度ゆらぎによる光散乱現象が発生し、
光ファイバの伝送損失の増大につながる問題が生じてい
た。
[Problems to be Solved by the Invention] The inventors of the present invention have observed that when a polycarbonate resin is used as the core material 1, the optical transmission characteristics are influenced by the molecular weight of the polycarbonate resin. In FIG. 2, the horizontal axis represents the molecular weight of the polycarbonate resin, and the vertical axis represents the degree of order and orientation of the molecules. As is clear from this figure, the viscosity average molecular weight of the polycarbonate resin is 30,
When it exceeds 000, the degree of orientation f due to molecular orientation increases rapidly, and birefringence scattering increases. On the other hand, as the molecular weight decreases, as is clear from curve d, the mobility of the molecules increases rapidly, which makes it easy to crystallize when producing the core material, causing crystals to be mixed in the amorphous, and causing light emission due to density fluctuations. A scattering phenomenon occurs,
A problem has arisen that leads to increased transmission loss in optical fibers.

またこのプラスチック光ファイバは、従来のガラス光フ
ァイバのように、端面から信号光を入射することを前提
としている。ところが信号光を光ファイバの端面のほか
、側面からも入射可能とすることで、多重伝送を行なう
ことが提案されている。
Furthermore, this plastic optical fiber is premised on the assumption that signal light is input from the end face, like a conventional glass optical fiber. However, it has been proposed to perform multiplex transmission by allowing the signal light to enter the optical fiber not only from the end face but also from the side face.

本発明の技術的課題は、従来のポリカーボネート樹脂を
芯材とするプラスチック光ファイバにおいて、芯材に対
し側面からも信号光を入射可能とすると共に、芯材にお
ける散乱損失を最小にすることにある。
The technical problem of the present invention is to enable signal light to enter the core material from the side as well as to minimize scattering loss in the core material in a conventional plastic optical fiber whose core material is polycarbonate resin. .

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

第1図は本発明によるプラスチック光ファイバの作用を
説明する断面図である。4はpc樹脂から成る芯材であ
り、鞘材5で被覆されている。本発明では、芯材4を構
成するpc樹脂中に、ペリレン系の有機螢光体を含有さ
せ、この芯材の外周を鞘材5で被覆する。
FIG. 1 is a sectional view illustrating the operation of the plastic optical fiber according to the present invention. 4 is a core material made of PC resin, which is covered with a sheath material 5. In the present invention, a perylene-based organic phosphor is contained in the PC resin constituting the core material 4, and the outer periphery of this core material is covered with the sheath material 5.

また芯材4を構成するポリカーボネート樹脂は、最適分
子量が1.7〜2.5 ×104に設定されている。
Further, the optimum molecular weight of the polycarbonate resin constituting the core material 4 is set to 1.7 to 2.5 x 104.

〔作用〕[Effect]

第1図において、6はPCからなる芯材4中における有
機螢光体の色素であり、芯材4に対し側面から信号光7
が入射すると、この有機螢光体色素6に吸収される。そ
の結果、有機螢光体色素6から等方的に発光し、あらゆ
る方向に進行する。そして鞘材5との界面で反射して、
光ファイバの軸方向に伝送される。
In FIG. 1, 6 is a dye of an organic phosphor in a core material 4 made of PC, and a signal light 7 is emitted from the side of the core material 4.
When incident, it is absorbed by the organic fluorescent dye 6. As a result, light is emitted isotropically from the organic fluorescent dye 6 and travels in all directions. Then, it is reflected at the interface with the sheath material 5,
It is transmitted in the axial direction of the optical fiber.

また芯材4を構成するpc樹脂は、最適分子量が1.7
〜2.5 ×104に設定されているため、第2図のよ
うに配向度も秩序度も共に小さな値を得ることができ、
散乱損失を最小に抑制することができる。
Furthermore, the optimum molecular weight of the PC resin constituting the core material 4 is 1.7.
Since it is set to ~2.5 × 104, it is possible to obtain small values for both the degree of orientation and the degree of order, as shown in Figure 2.
Scattering loss can be suppressed to a minimum.

〔実施例] 第3図は本発明によるプラスチック光ファイバの使用例
を示す断面図である。PCから成る芯材4の外周は、鞘
材5で被覆されている。鞘材5としては、ポリメチルメ
タクリレートを主成分とする樹脂(以下、PMMA )
またはポリ4メチルペンテン−1を主成分とする樹脂が
使用される。なお前記のポリメチルメタクリレートを主
成分とする樹脂もしくはポリ4−メチルペンテン−1を
主成分とする樹脂に有機螢光体を含有させたものを鞘材
とすることもできる。
[Example] FIG. 3 is a sectional view showing an example of use of the plastic optical fiber according to the present invention. The outer periphery of the core material 4 made of PC is covered with a sheath material 5. The sheath material 5 is made of resin whose main component is polymethyl methacrylate (hereinafter referred to as PMMA).
Alternatively, a resin containing poly-4-methylpentene-1 as a main component is used. Note that the sheath material may be made of a resin containing polymethyl methacrylate as a main component or a resin containing poly 4-methylpentene-1 as a main component and containing an organic phosphor therein.

この光ファイバには、従来のように端面から波長λ1の
信号光が入射されるが、さらに側面からも波長λ2やλ
3の信号光を入射できる。
A signal light of wavelength λ1 is input into this optical fiber from the end face as in the past, but signal light of wavelength λ2 and λ is also input from the side face.
3 signal lights can be input.

側面から入射した波長λ2、λ3の信号光は、前記のよ
うに芯材4に含有されている有機螢光体色素6に吸収さ
れ等方的に発光することで、光フアイバ中を伝送される
。すなわち光ファイバに側面から入射した光は、螢光体
で等方的に発光されるため、臨界角θ。がsin ’ 
(n+  )以下の条件の下で側面に反射する光は、光
フアイバ軸方向に進行する。
The signal lights of wavelengths λ2 and λ3 that are incident from the side are absorbed by the organic phosphor dye 6 contained in the core material 4 as described above and emitted isotropically, thereby being transmitted through the optical fiber. . In other words, since light entering the optical fiber from the side is emitted isotropically by the phosphor, the critical angle θ. ga sin'
(n+) The light reflected from the side surface under the following conditions travels in the axial direction of the optical fiber.

また端面から入射した波長λ1の信号光は、第4図に示
すように、従来の伝送原理により、光フアイバ中を伝送
される。
Further, the signal light of wavelength λ1 incident from the end face is transmitted through the optical fiber according to the conventional transmission principle, as shown in FIG.

すなわち受光角θ。= 5in−“〜n、” −ng”
  (nl:芯材4の屈折率、n2:鞘材5の屈折率)
よりも小さい角度θA (θ1〈θ、)で入射した光は
、芯材4と鞘材5の界面で全反射しながら、芯材4中を
伝搬するが、θ、(θ、〉θC)で入射した光は、芯材
4から鞘材5へ通過し、通常外部へ漏洩する。鞘材5に
有機螢光体を含有させた場合も同様である。
In other words, the acceptance angle θ. = 5in-“~n,”-ng”
(nl: refractive index of core material 4, n2: refractive index of sheath material 5)
Light incident at an angle θA (θ1<θ,) smaller than The incident light passes from the core material 4 to the sheath material 5, and usually leaks to the outside. The same applies when the sheath material 5 contains an organic phosphor.

ところが鞘材5の外面には、反射層8が設けられている
。この反射層8は、図示のように鞘材5の全長にわたっ
て外周に設けてもよいが、第3図のように側面からの信
号光入射部のみに、入射光に対向して設けてもよい。
However, a reflective layer 8 is provided on the outer surface of the sheath material 5. This reflective layer 8 may be provided on the outer periphery over the entire length of the sheath material 5 as shown in the figure, but it may also be provided only at the side surface entrance portion of the signal light, facing the incident light, as shown in FIG. .

反射層8を鞘材5の全長にわたって設けると、芯材4と
鞘材5との界面から漏洩した光を、再び鞘材5から芯材
4側に戻し、芯材4中に封じ込め得るので、損失原因と
はならず、効率的に伝送できる。なお反射層8としては
、白色化エラストマを設けたり、Ag蒸着膜を施こすこ
とで実現できる。
When the reflective layer 8 is provided over the entire length of the sheath material 5, the light leaked from the interface between the core material 4 and the sheath material 5 can be returned from the sheath material 5 to the core material 4 side and confined in the core material 4. It does not cause any loss and can be transmitted efficiently. Note that the reflective layer 8 can be realized by providing a whitened elastomer or depositing an Ag film.

反射層8の外は、従来同様、架橋ポリプロピレン等から
成る被覆材3で被覆保護されている。
The outside of the reflective layer 8 is covered and protected with a covering material 3 made of crosslinked polypropylene or the like, as in the conventional case.

第5図はPC樹脂から成る芯材4に含有される有機螢光
体の最適量を示す図である。横軸は有機螢光体の含有率
、縦軸はプラスチック光ファイバの伝送損失と側面から
入射する光の端面出射光量であり、光フアイバケーブル
長1mについて測定した結果である。
FIG. 5 is a diagram showing the optimum amount of organic phosphor contained in the core material 4 made of PC resin. The horizontal axis shows the content of the organic phosphor, and the vertical axis shows the transmission loss of the plastic optical fiber and the amount of light emitted from the end surface of the light incident from the side, and these are the results measured for an optical fiber cable length of 1 m.

有機螢光体の含有率が少ないほど伝送損失は少ない。す
なわち有機螢光体の含有量が多いと、光の伝送が阻害さ
れるので、あまり多くない方がよい。
The lower the organic phosphor content, the lower the transmission loss. That is, if the content of the organic phosphor is too large, the transmission of light will be inhibited, so it is better not to have too much.

プラスチック光ファイバに側面から信号光を入射した場
合、端面からの出射量は、有機螢光体の含有率が0.1
χ付近が最大で、それより少なくても多くても次第に減
少する。すなわち有機螢光体の含有率が少ないと、側面
から入射した光を有機螢光体で吸収し、等方的に発光す
る作用が減少し、また多すぎるとこの作用は充分である
が、光の伝送を妨げるため、出射光量も減少する。
When signal light is input into a plastic optical fiber from the side, the amount of light emitted from the end face is 0.1 when the organic phosphor content is 0.1.
It is maximum near χ, and gradually decreases whether it is smaller or larger. In other words, if the content of the organic phosphor is small, the organic phosphor absorbs light incident from the side and the effect of emitting light isotropically decreases, and if the content is too high, this effect is sufficient, but the light This also reduces the amount of emitted light.

したがって、有機螢光体の含有率は、光の伝送損失およ
び側面から入射する光の端面からの出射光量の双方を勘
案すると、0.001〜0.05%の範囲が最適である
。なおペリレン系の有機螢光体としては、ペリレンテト
ラカルボン酸ジミド等が適している。次にペリレン系有
機螢光体の例を化学式で例示しておく。
Therefore, the content of the organic phosphor is optimally in the range of 0.001 to 0.05%, taking into consideration both the transmission loss of light and the amount of light incident from the side surface and emitted from the end surface. As the perylene-based organic phosphor, perylenetetracarboxylic acid dimide and the like are suitable. Next, an example of a perylene-based organic phosphor will be illustrated using a chemical formula.

〜〜 〔発明の効果〕 以上のように本発明によれば、PC樹脂から成る芯材4
に有機螢光体を含有させることで、光ファイバの側面か
ら信号光を入射しても、有機螢光体で吸収しあらゆる方
向に発光し、伝送される。しかも側面に信号光の入射部
を設けるのみでよ(、極めて簡単に実現でき、光信号の
多重伝送の上で多大な効果を奏するものである。
~~ [Effect of the invention] As described above, according to the present invention, the core material 4 made of PC resin
By including an organic phosphor in the optical fiber, even if signal light enters from the side of the optical fiber, it is absorbed by the organic phosphor and emitted in all directions, and is transmitted. Moreover, it can be realized extremely easily by simply providing a signal light incident section on the side surface, and it has a great effect on multiplex transmission of optical signals.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明によるプラスチック光ファイバの作用を
説明する図、第2図は同プラスチック光ファイバの芯材
として使用されるPC樹脂の分子量と秩序度、配向度と
の関係を示す図、第3図は本発明プラスチック光ファイ
バの使用例を示す図、第4図はプラスチック光ファイバ
の実施例を示す断面図、第5図は芯材における有機螢光
体の含有率と伝送損失、側面から入射する光の端面出射
量との関係を示す図、第6図は従来のプラスチック光フ
ァイバの断面図である。 図において、1.4は芯材、2.5は鞘材、3は被覆材
、6は有機螢光体色素、7は入射信号光、8は反射層を
それぞれ示す。 特許出願人     富士通株式会社 復代理人 弁理士  福 島 康 文 水発唱先7アイバのイ乍用 第1図 f費用例 第3図 分子量 X線解析によるPCの秩序度・配向度と分子量の関係第
2図
Fig. 1 is a diagram explaining the action of the plastic optical fiber according to the present invention, Fig. 2 is a diagram showing the relationship between the molecular weight, degree of order, and degree of orientation of the PC resin used as the core material of the plastic optical fiber. Figure 3 is a diagram showing an example of the use of the plastic optical fiber of the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view showing an example of the plastic optical fiber, and Figure 5 is a diagram showing the content of organic phosphor in the core material and transmission loss, viewed from the side. FIG. 6, which is a diagram showing the relationship between the amount of incident light and the end face output amount, is a cross-sectional view of a conventional plastic optical fiber. In the figure, 1.4 is a core material, 2.5 is a sheath material, 3 is a coating material, 6 is an organic fluorescent dye, 7 is an incident signal light, and 8 is a reflective layer. Patent applicant Yasushi Fukushima, sub-agent of Fujitsu Ltd. Patent attorney Bunsui Representation destination 7 Aiba's guide Figure 1 f Cost example Figure 3 Molecular weight Relationship between degree of order/orientation and molecular weight of PC as determined by X-ray analysis Figure 2

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)、ポリカーボネート樹脂から成る芯材(4)にペ
リレン系の有機螢光体を含有させ、この芯材(4)の外
周を鞘材(5)で被覆することにより、芯材(4)にフ
ァイバ端面もしくは側面から信号光を入射可能としたこ
とを特徴とするプラスチック光ファイバ。
(1) The core material (4) made of polycarbonate resin contains a perylene-based organic phosphor, and the outer periphery of the core material (4) is covered with a sheath material (5). A plastic optical fiber characterized in that signal light can be input from the fiber end face or side.
(2)、前記の芯材用のポリカーボネート樹脂として、
粘度平均分子量が1.7〜2.5×10^4のポリカー
ボネート樹脂を使用することを特徴とする特許請求の範
囲第(1)項記載のプラスチック光ファイバ。
(2) As the polycarbonate resin for the core material,
The plastic optical fiber according to claim 1, characterized in that a polycarbonate resin having a viscosity average molecular weight of 1.7 to 2.5 x 10^4 is used.
(3)、前記のペリレン系の有機螢光体は、0.001
〜0.05%含有されていることを特徴とする特許請求
の範囲第(1)項記載のプラスチック光ファイバ。
(3) The above perylene-based organic phosphor is 0.001
The plastic optical fiber according to claim (1), characterized in that the content is 0.05% to 0.05%.
(4)、前記のペリレン系の有機螢光体として、ペリレ
ン誘導体もしくはナフタールイミドを使用することを特
徴とする特許請求の範囲第(1)項記載のプラスチック
光ファイバ。
(4) The plastic optical fiber according to claim (1), wherein a perylene derivative or naphthalimide is used as the perylene-based organic phosphor.
(5)、前記の鞘材として、ポリメチルメタアクリレー
ト樹脂もしくはポリ4−メチルペンテン−1を主成分と
する樹脂を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第(
1)項記載のプラスチック光ファイバ。
(5) The sheath material is made of polymethyl methacrylate resin or a resin whose main component is poly-4-methylpentene-1.
The plastic optical fiber described in item 1).
(6)、前記鞘材の外周に、信号光の入射部近傍のみま
たは全長にわたって反射層を設けたことを特徴とする特
許請求の範囲第(1)項記載のプラスチック光ファイバ
(6) The plastic optical fiber according to claim (1), characterized in that a reflective layer is provided on the outer periphery of the sheath material only in the vicinity of the signal light incident part or over the entire length.
(7)、前記鞘材として、有機螢光体を含有させたポリ
メチルメタクリレートを主成分とする樹脂もしくはポリ
4−メチルペンテン−1を主成分とする樹脂を用いたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載のプラス
チック光ファイバ。
(7) A patent claim characterized in that the sheath material is made of a resin containing polymethyl methacrylate as a main component or a resin containing poly 4-methylpentene-1 as a main component. The plastic optical fiber according to item (1).
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