JPWO2005103774A1 - グレーデッドインデックス型光伝送体の製造方法 - Google Patents

Abstract

要約光伝送体(1)の製造方法において、円柱状の透明樹脂を芯線とし、その外周部に、重合した後に芯線と屈折率の異なる重合体となる単量体、または、単量体と重合体との混合物(2)を付着させ、芯線の外周部から単量体を拡散させることにより、芯線の内部に単量体を適宜な濃度分布にして形成した後、さらに芯線に単量体を重合することにより、中心から外周部にかけて異なる屈折率の分布層を有するようにした、グレーデッドインデックス型光伝送体を簡易的な設備で低価格に提供することを可能とする。

Description

本発明は、光集束性光ファイバ、光集束性棒状レンズ、光センサー等における種々の光伝送路として、または、画像伝送用アレイとして有用に用い得る光伝送体、より詳しくは、光伝送軸に垂直な断面において中心部から外周部に向かって屈折率が変化する光伝送体、所謂グレーデッドインデックス型光伝送体の製造方法に関するものである。

光伝送体の断面内において、その中心部から外周部に向かって連続的に変化する屈折率分布を有する光伝送体が知られている（例えば、特公昭４７−８１６号公報、特公昭４７−２８０５９号公報参照）。

しかし、特公昭４７−８１６号公報に示された屈折率分布型光伝送体はガラスを素材とし、イオン交換法にて作成しているため、その生産性が低く、長さ方向に均一なものの製造は難しい。すなわち、同一形状（特に同一長）で同一性能を備えたものとすることは難しく、逆に同一性能を具備させようとすると屈折率分布型光伝送体の長さが不揃いとなり易く、その取扱いに支障を来たすという難点があった。

特公昭４７−２８０５９号公報に示された屈折率分布型プラスチック光伝送体は、屈折率が互いに異なり、かつ特定の溶剤に対する溶解度が異なる二以上の透明な重合体を混合したものを棒状又はファイバ状に賦形した後、前記溶剤に浸漬して、該成形物の表面より前記重合体の一部を抽出処埋することにより、前記重合体成形物の表面からその中心部にかけて前記重合体の混合割合が変化したものとすることによって作られている。しかし、かかる方法によって一応屈折率分布型プラスチック製棒状レンズを作ることはできるが、屈折率の異なる２種以上の重合体を混合したものは屈折率のゆらぎが多くなり、その透明性が低下するとともに光散乱を起し易いものとなり、屈折率分布型光伝送体としての特長が十分でないという問題点がある。

上述した従来技術における問題を解決すべく、簡易な設備によって高い生産性で、屈折率のゆらぎがない、連続的に変化する屈折率の分布を有する高精度のグレーデッドインデックス型光伝送体を製造することを目的とする。

そこで上記目的を達成すべく、本発明は、円柱状の透明樹脂を芯線とし、該芯線の外周部に、重合後の屈折率が前記芯線と屈折率の異なる単量体または単量体と重合体との混合物を付着させ（付着工程）、当該付着工程の結果物（以下、「付着物」という）を所定時間放置することによって単量体を芯線の外周部から中心部へ向かって芯線の内部に適宜な濃度分布にて拡散させ（拡散工程）、前記付着させ拡散させた単量体を重合することによって硬化させ（硬化工程）、以って中心から外周部にかけて異なる屈折率の層を有するグレーデッドインデックス型光伝送体を製造する方法とした。

上記方法にて得られた光伝送体に対して、さらに、単量体または単量体と重合体との混合物を付着させ、当該付着物を所定時間放置することによって単量体を光伝送体の外周部から中心部へ向かって光伝送体の内部に適宜な濃度分布にて拡散させ、前記付着させ拡散させた単量体を重合することによって硬化させる工程を１回以上ｎ回繰り返すことにより、芯線の中心層と芯線に直接付着する層を含めて、ｎ＋２層からなる光伝送体としてもよい。

また、内側の層の屈折率が外側の層の屈折率より高くなるように、それぞれの層に対応した単量体または単量体と重合体との混合物を用いることが望ましい。更には、各層の厚みが１００μｍ以下となるような単量体または単量体と重合体との混合物を用いることが望ましい。

更にはまた、付着工程において、芯線を、単量体、または、単量体と重合体との混合物中を下方から上方に引き上げるように通過させることによって、前記単量体または、単量体と重合体との混合物の液面の自由界面部分で付着させることが好ましい。

また更には、付着工程において、単量体、または、単量体と重合体との混合物を、水平方向に回転させながら付着させることができる。拡散工程において単量体を拡散させるための付着工程後の芯線を放置する時間は６０秒であることが好ましい。

上記単量体としてはラジカル重合性ビニル単量体などを用いることができる。用い得るラジカル重合性ビニル単量体の具体例としては、メチルメタクリレート（ｎＤ（屈折率）＝１．４９）；スチレン（ｎＤ＝１．５９）；クローラスチレン（ｎＤ＝１．６１）；酢酸ビニル（ｎＤ＝１．４７）；ｎＤ＝１．３７〜１．４４の２，２，３，３−テトラフルオロプロピル（メタ）アクリレート、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロプロピル（メタ）アクリレート、２，２，３，４，４，４−へキサフルオロプロピル（メタ）アクリレート、２，２，２−トリプルオロエチル（メタ）アクリレート等のフッ化アルキル（メタ）アクリレート；ｎＤ＝１．４３〜１．６２のエチル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート、アルキレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチローラプロパン−ジ又はトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトール−ジ、トリ又はテトラ（メタ）アクリレート、ジグリセリンテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートなどの（メタ）アクリレート類、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート、フッ化アルキレングリコールポリ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。また、これらの単量体を２種以上混合した、混合溶液を用いることもできる。

上記重合体としては、前記のラジカル重合性ビニル単量体に可溶であり、かつ、生成されたポリマーとの相溶性が良いことが好ましく、例えば前記のラジカル重合性ビニル単量体の重合体、前記のラジカル重合性ビニル単量体の２成分以上が共重合された共重合体、ポリメチルメタクリレート（ｎＤ＝１．４９）、ポリメチルメタクリレート系コポリマー（ｎＤ＝１．４７〜１．５０）、ポリ−４−メチルペンテン−１（ｎＤ＝１．４６）、エチレン／酢酸ビニルコポリマー（ｎＤ＝１．４６〜１．５０）、ポリカーボネート（ｎＤ＝１．５０〜１．５７）、ポリフッ化ビニリデン（ｎＤ＝１．４２）、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレンコポリマー（ｎＤ＝１．４２〜１．４６）、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／へキサフルオロプロペンコポリマー（ｎＤ＝１．４０〜１．４６）、ポリフッ化アルキル（メタ）アクリレートポリマーなどが挙げられる。

前記未硬化の単量体を硬化するには未硬化物中に熱硬化触媒、または光硬化触媒、熱硬化触媒と光硬化触媒を添加しておくことが好ましく、熱硬化触媒としては通常パーオキサイド系触媒が用いられる。光硬化触媒としてはベンゾフェノン、ベンゾインアルキルエーテル、４’−イソプロピル−２−ヒドロキシ−２−メチル−プロピオフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンジルメチルケタール、２，２−ジエトキシアセトフェノン、クロロチオキサントン、チオキサントン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、４−ジメチルアミノ安息香酸エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、Ｎ−メチルジエタノールアミン、トリエチルアミンなどが挙げられる。

次いで未硬化の単量体を硬化させるには、硬化部において赤外線などの熱源や紫外線レーザー、紫外線ＬＥＤ、紫外線ランプ、ＥＬなどの活性光線を周囲から作用させ、熱硬化触媒、または、光硬化触媒を含有する単量体を熱処理ないし光照射処理する。

本発明の光伝送体の製造方法は、従来開発された同種の光伝送体の製造方法に比べ、溶液の自由界面での賦型、さらには多層化による精密な屈折率分布形成を行うことにより、簡易的な設備で、屈折率のゆらぎがない、連続的に変化する屈折率の分布を有する、長さ方向に屈折率分布が均一な、高精度のグレーデッドインデックス型光伝送体を製造することができる。

本発明に係るグレーデッドインデックス型光伝送体の製造方法に使用される製造装置の構成を示す概略図である。 光伝送体の内部を光が蛇行していく様子を示す模式図である。 本発明に係る実施例１で得られた光伝送体の屈折率分布を、中心からの半径とその位置の屈折率によって示すグラフである。 本発明に係る実施例２で得られた光伝送体の屈折率分布を、中心からの半径とその位置の屈折率によって示すグラフである。 本発明に係る実施例３で得られた光伝送体の屈折率分布を、中心からの半径とその位置の屈折率によって示すグラフである。 本発明に係る実施例４で得られた光伝送体の屈折率分布を、中心からの半径とその位置の屈折率によって示すグラフである。 本発明に係る比較例１で得られた光伝送体の屈折率分布を、中心からの半径とその位置の屈折率によって示すグラフである。 本発明に係る比較例２で得られた光伝送体の屈折率分布を、中心からの半径とその位置の屈折率によって示すグラフである。

本発明の光伝送体を作るには、例えば、図１の賦型装置を用いて実施することができる。図中の符号１は円柱状の透明樹脂からなる芯線および、芯線の外周部単量体または、単量体と重合体との混合物を付着硬化させた本発明の光伝送体、符号２は単量体または単量体と重合体の混合物、３は単量体または単量体と重合体の混合物を入れるための容器、符号４は紫外線ランプ、符号５は芯線を送り出すための送り出しローラ、符号６は光伝送体を巻き取るための光伝送体巻き取りローラ、符号７及び符号８は、光伝送体をガイドするための遊動ローラ、符号９は第１回目の単量体または単量体と重合体との混合物の付着・拡散・硬化工程、符号１０は第２回目の単量体または単量体と重合体との混合物の付着・拡散・硬化工程を示している。

まず、芯線送り出しローラ５に巻き取られている円柱状の透明樹脂からなる芯線１を、下方から上方に向かって光伝送体巻き取りローラ６によって巻き上げる。その途中に単量体または単量体と重合体の混合物２を入れた容器３を設置し、単量体または単量体と重合体の混合物２の上液面における自由界面にて、芯線の外周部に単量体または単量体と重合体との混合物２を付着させる。

前記芯線の外周部に、単量体または単量体と重合体の混合物２が付着した後、紫外線ランプ４によって照射される部位に至るまでの所定時間に、その中の単量体成分が芯線の中心に向かって浸透することにより、当該透明樹脂の芯線内部の単量体の濃度分布が、浸透する深さに応じたある濃度分布となる。また、単量体は、芯線の外周部に付着させた単量体または単量体と重合体との混合物２から、光伝送体１の芯線に拡散するので、単量体または単量体と重合体との混合物からなる付着層の内部でも、その拡散に伴って、その単量体の濃度が下がるので、芯線外周部からの距離に応じたある濃度分布となる。その後、紫外線ランプ４にて活性光線を照射することによって、単量体を硬化させる。

活性光線を照射する際は、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。単量体が拡散することによって、芯線の中心層と、芯線の外周部に付着させた単量体または単量体と重合体との混合物２の付着層とにおいて、適宜の濃度分布となった後に硬化しているので、単量体の屈折率と芯線および、重合体の屈折率が異なる場合、光伝送体の中心部から外周部に向かって屈折率が連続的に変化する屈折率分布を有する光伝送体となる。

さらに、図１中の符号１０で示すように、単量体または、単量体と重合体との混合物２を、光伝送体の外周部に付着・拡散・硬化させる操作を１回以上ｎ回繰り返し、芯線の中心層と芯線に直接付着する層を含めて、ｎ＋２層からなる光伝送体とした場合、より大直径かつ精密な屈折率分布制御がなされた光伝送体１とすることができる。第３回目以降の付着・拡散・硬化工程については図示されていないが、符号９および符号１０の付着・拡散・硬化工程と同様である。

第２回目以降に用いる単量体または、単量体と重合体との混合物２は、前述のラジカル重合性ビニル単量体および、ラジカル重合性ビニル単量体の重合体、ラジカル重合性ビニル単量体の２成分以上が共重合された共重合体に熱硬化触媒、または、光硬化触媒、熱硬化触媒と光硬化触媒を添加したものなどを用いる。

また、前記芯線の外周部に付着・拡散・硬化させる、単量体または単量体と重合体との混合物２の屈折率に関して、内側に付着させた重合体の屈折率を外側に付着させる重合体の屈折率より高くすることによって、光伝送体の中心軸上の屈折率が最も高く、外周部にかけて連続的に屈折率が低下していくような屈折率分布を有する光伝送体１を製造することができる。

前記芯線の外周部に、単量体または、単量体と重合体の混合物２を付着・拡散・硬化させる場合、各層の厚みが１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下となるように付着硬化させると、付着される膜厚の均一性が高くなりかつ、前述の屈折率分布の制御がより精密になる。光集束性光ファイバ、光集束性棒状レンズ、光センサー等、種々の光伝送路として、または、画像伝送用アレイとして使用するに当たり、より好ましい結果を得ることができる。

また、芯線の外周部に、単量体または、単量体と重合体との混合物２を付着させるに当たり、単量体または、単量体と重合体との混合物２、または、単量体または、単量体と重合体との混合物の容器３を水平方向に回転させることにより、芯線の外周部により均一に、単量体または、単量体と重合体との混合物２を付着させることができる。

実施例中の屈折率分布の測定は以下の方法で行った。まず、光伝送体の内部に屈折率分布が存在する場合、この光伝送体の端部から入射した光は図２のように光伝送体の内部を蛇行しながら進む性質がある。そこで、光伝送体の内部にヘリウムネオンレーザー光を入射し、光の蛇行状態を観察する。つぎに、市販の干渉顕微鏡を用いて光伝送体の屈折率分布を公知の方法により測定する。

ポリ瓶にメチルメタクリレート（重合後の屈折率ｎD＝１．４８９）を８０重量部、ベンジルメタクリレート（重合後の屈折率ｎD＝１．５６８）を２０重量部、ベンジルパーオキシドを０．５部仕込み、８０℃で１時間、９５℃で２時間重合し、重合を出来る限り完結させるために１２０℃で４時間熟成した。８０℃で２４時間真空乾燥し、残留モノマーを除去した。得られた重合物を粉砕機で機械的に粉砕した。重合物の分子量を東ソー株式会社のＧＰＣ装置（ＨＬＣ‐８０２０）で測定したところ約８万であった。また、この重合物の屈折率をアッベの屈折率計で測定したところ、ｎD＝１．５４４であった。

前述の重合物を先端に定量押し出しをするためのギアポンプがついた、揮発物を除去できるベント型脱気単軸押出機を使用し、押出機のスクリュー部の温度を２１０℃、直径１ｍｍの押し出しノズル部の温度を１８０℃、ギアポンブの吐出量を毎分１ｍｌとし、毎分２ｍの速度で巻き取り、直径１００ミクロンの円柱状の透明樹脂を得た。

この円柱状の透明樹脂を図１の装置の、芯線送り出しローラ５に巻き取り、第１回目の単量体または、単量体と重合体との混合物２の付着・拡散・硬化工程９の容器３の中に、三菱レイヨン株式会社製ポリメチルメタクリレートＶＨＫ＃０００１を３２重量部、ベンジルメタクリレートモノマー６８重量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．５重量部を混合、溶解した混合物を入れ、芯線を光伝送体巻き取りローラ６にて、毎分３０ｃｍの速度で巻き取った。

得られた光伝送体の直径は２００μｍであった。この光伝送体の１００ｍの長さにわたって直径ムラを測定したところ、２００μｍ±５μｍであった。途中の紫外線ランプとしては、高圧水銀灯を３灯使用した。溶液の液面から紫外線ランプまでの距離は３０ｃｍであり、ベンジルメタクリレートモノマーを芯線の内部に拡散するための時間は６０秒であった。

得られた光伝送体１の端面を直角に研磨し、図２に示すように、へリウムネオンレーザー１１からレーザー光１２を入射したところ、レーザー光１２は光伝送体１の中を蛇行しながら進んでいることが確認できた。この時の蛇行周期の長さＬは、約４．６ｍｍであった。また、干渉顕微鏡を用いてこの光伝送体の屈折率分布を測定したところ、この光伝送体は図３に示す屈折率分布を有しており、中心部の屈折率ｎD＝１．５４１、最外周部の屈折率ｎD＝１．５３５であった。

実施例１と同様にして得た直径１００ミクロンの円柱状の透明樹脂を芯線として用い、実施例１と同様に第１回目の混合物の付着・拡散・硬化工程９に、三菱レイヨン株式会社製ポリメチルメタクリレートＶＨＫ＃０００１を３２重量部、ベンジルメタクリレートモノマー６８重量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．５重量部を混合、溶解した混合物を容器３に入れて使用し、第２回目の混合物の付着・拡散・硬化工程１０に、三菱レイヨン株式会社製ポリメチルメタクリレートＶＨＫ＃０００１を３０重量部、メチルメタクリレートモノマー１２重量部、ベンジルメタクリレートモノマー５８重量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．５重量部を混合、溶解した混合物を容器３に入れて使用し、実施例１と同様に芯線を光伝送体巻き取りローラ６にて毎分３０ｃｍの速度で巻き取った。

得られた光伝送体の直径は、第１回目の付着・拡散・硬化工程９の後が２００μｍ、第２回目の付着・拡散・硬化工程１０の後が２５０μｍであった。この光伝送体の１００ｍの長さにわたって直径ムラを測定したところ、２５０μｍ±５μｍであった。途中の紫外線ランプとしては高圧水銀灯を３灯使用した。各溶液の液面から紫外線ランプまでの距離は３０ｃｍであり、ベンジルメタクリレートモノマーおよびメチルメタクリレートモノマーを芯線または光伝送体の内部に拡散するための時間は、第１回目も第２回目も共に６０秒であった。

得られた、光伝送体の端面を直角に研磨し、へリウムネオンレーザー１１からレーザー光１２を入射したところ、レーザー光１２は光伝送体１の中を蛇行しながら進んでいることが確認できた。この時の蛇行周期の長さＬは、約５．９ｍｍであった。

また、干渉顕微鏡を用いてこの光伝送体の屈折率分布を測定したところ、この光伝送体は図４に示す屈折率分布を有しており、実施例１と比較するとなめらかな分布を有しており、中心部の屈折率ｎD＝１．５４１、最外周部の屈折率ｎD＝１．５２７であった。

実施例１と同様にして得た直径１００ミクロンの円柱状の透明樹脂を芯線として用い、実施例１と同様に第１回目の混合物の付着・拡散・硬化工程９に、三菱レイヨン株式会社製ポリメチルメタクリレートＶＨＫ＃０００１を３２重量部、ベンジルメタクリレートモノマー６８重量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．５重量部を混合、溶解した混合物を容器３に入れて使用した。

ついで、第２回目の混合物の付着・拡散・硬化工程１０に、三菱レイヨン株式会社製ポリメチルメタクリレートＶＨＫ＃０００１を３０重量部、メチルメタクリレートモノマー７重量部、ベンジルメタクリレートモノマー６３重量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．５重量部を混合、溶解した混合物を容器３に入れて使用した。

ついで、第３回目の混合物の付着・拡散・硬化工程に、三菱レイヨン株式会社製ポリメチルメタクリレートＶＨＫ＃０００１を３０重量部、メチルメタクリレートモノマー１２重量部、ベンジルメタクリレートモノマー５８重量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．５重量部を混合、溶解した混合物を容器３に入れて使用し、第４回目の混合物の付着・拡散・硬化工程に、三菱レイヨン株式会社製ポリメチルメタクリレートＶＨＫ＃０００１を３０重量部、メチルメタクリレートモノマー２２重量部、ベンジルメタクリレートモノマー４８重量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．５重量部を混合溶解した混合物を容器３に入れて使用した。

ついで、第５回目の混合物の付着・拡散・硬化工程に、三菱レイヨン株式会社製ポリメチルメタクリレートＶＨＫ＃０００１を３０重量部、メチルメタクリレートモノマー３７重量部、ベンジルメタクリレートモノマー３３重量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．５重量部を混合、溶解した混合物を容器３に入れて使用した。

第６回目の混合物の付着・拡散・硬化工程に、三菱レイヨン株式会社製ポリメチルメタクリレートＶＨＫ＃０００１を２８重量部、メチルメタクリレートモノマー５４重量部、ベンジルメタクリレートモノマー１８重量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．５重量部を混合溶解した混合物を容器３に入れて使用した。

ついで、第７回目の混合物の付着・拡散・硬化工程に、三菱レイヨン株式会社製ポリメチルメタクリレートＶＨＫ＃０００１を２７重量部、メチルメタクリレートモノマー７３重量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．５重量部を混合、溶解した混合物を容器３に入れて使用した。各溶液を通過した芯線は、光伝送体巻き取りローラ６にて毎分３０ｃｍの速度で巻き取った。得られた光伝送体の直径は、第１回目の付着・拡散・硬化工程の後が２００μｍ、第２回自の付着・拡散・硬化工程の後が２５０μｍ、第３回目の付着・拡散・硬化工程の後が３００μｍ、第４回目の付着・拡散・硬化工程の後が３５０μｍ、第５回目の付着・拡散・硬化工程の後が４００μｍ、第６回目の付着・拡散・硬化工程の後が４３０μｍ、第７回目の付着・拡散・硬化工程の後が４５０μｍであった。

この光伝送体の１００ｍの長さにわたって直径ムラを測定したところ、４５０μｍ±２０μｍであった。途中の紫外線ランプとしては高圧水銀灯を３灯使用した。各溶液の液面から紫外線ランプまでの距離は３０ｃｍであり、ベンジルメタクリレートモノマーおよびメチルメタクリレートモノマーを芯線または光伝送体の内部に拡散するための時間は、第１回目から第７回目までそれぞれ６０秒であった。

得られた、光伝送体の端面を直角に研磨し、へリウムネオンレーザー１を入射したところレーザー光１２は光伝送体１の中を蛇行しながら進んでいることが確認できた。この時の蛇行周期の長さＬは、約５．６ｍｍであった。

また、干渉顕微鏡を用いてこの光伝送体の屈折率分布を測定したところ、この光伝送体は図５に示す屈折率分布を有しており、実施例２と比較するとなめらかな分布を有しており、中心部の屈折率ｎD＝１．５４１、最外周部の屈折率ｎD＝１．４９２であった。

第１回目から第７回目まで付着工程において、全ての容器３を回転させること以外は、実施例３と同様の方法によって光伝送体を得た。得られた光伝送体の直径は、第１回目の付着・拡散・硬化工程の後が２００μｍ、第２回目の付着・拡散・硬化工程の後が２５０μｍ、第３回目の付着・拡散・硬化工程の後が３００μｍ、第４回目の付着・拡散・硬化工程の後が３５０μｍ、第５回目の付着・拡散・硬化工程の後が４００μｍ、第６回目の付着・拡散・硬化工程の後が４３０μｍ、第７回目の付着・拡散・硬化工程の後が４５０μｍであった。

この光伝送体の１００ｍの長さにわたって直径ムラを測定したところ、４５０μｍ±１０μｍであり、付着の均一性に大きな改善が見られた。途中の紫外線ランプとしては高圧水銀灯を３灯使用した。各溶液の液面から紫外線ランプまでの距離は３０ｃｍであり、ベンジルメタクリレートモノマーおよびメチルメタクリレートモノマーを芯線または光伝送体の内部に拡散するための時間は、第１回目から第７回目までそれぞれ６０秒であった。

得られた光伝送体の端面を直角に研磨し、へリウムネオンレーザー１１からレーザー光１２を入射したところ、レーザー光１２は光伝送体１の中を蛇行しながら進んでいることが確認できた。この時の蛇行周期の長さＬは、約５．６ｍｍであった。

また、干渉顕微鏡を用いてこの光伝送体の屈折率分布を測定したところ、この光伝送体は図６に示す屈折率分布を有しており、実施例３と比較するとなめらかな分布を有しており、中心部の屈折率ｎD＝１．５４１、最外周部の屈折率ｎD＝１．４９２であった。

比較例１

第１回目の混合物の付着・拡散・硬化工程において、三菱レイヨン株式会社製ポリメチルメタクリレートＶＨＫ＃０００１を４５重量部、ベンジルメタクリレートモノマー５５重量、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．５重量部を混合、溶解した混合物を使用したこと以外は、実施例２と同様の方法にて光伝送体を得た。

得られた光伝送体の直径は、第１回目の付着・拡散・硬化工程の後が５５０μｍ、第２回目の付着・拡散・硬化工程の後が６００μｍであった。この光伝送体の１００ｍの長さにわたって直径ムラを測定したところ、６００μｍ±１５０μｍであり、直径ムラが大きいために光伝送体として使用できないものとなった。途中の紫外線ランプとしては高圧水銀灯を３灯使用した。各溶液の液面から紫外線ランプまでの距離は３０ｃｍであり、ベンジルメタクリレートモノマーおよびメチルメタクリレートモノマーを芯線または光伝送体の内部に拡散するための時間は６０秒であった。

得られた、光伝送体の端面を直角に研磨し、へリウムネオンレーザー１１からレーザー光１２を入射したところ、レーザー光１２は光伝送体１の中を蛇行しながら進んでいることが確認できた。この時の蛇行周期の長さＬは、約１４．５ｍｍであった。

また、干渉顕微鏡を用いてこの光伝送体の屈折率分布を測定したところ、この光伝送体は図７に示す屈折率分布を有していた。中心部の屈折率ｎD＝１．５４１、最外周部の屈折率ｎD＝１．５２７であった。

比較例２

第４回目の混合物の付着・拡散・硬化工程において、三菱レイヨン株式会社製ポリメチルメタクリレートＶＨＫ＃０００１を３０重量部、メチルメタクリレートモノマー７重量部、ベンジルメタクリレートモノマー６３重量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．５重量部を混合、溶解した混合物を使用したこと以外は、実施例３と同様の方法にて光伝送体を得た。

得られた光伝送体の直径は、第１回目の付着・拡散・硬化工程の後が２００μｍ、第２回目の付着・拡散・硬化工程の後が２５０μｍ、第３回目の付着・拡散・硬化工程の後が３００μｍ、第４回目の付着・拡散・硬化工程の後が３５０μｍ、第５回目の付着・拡散・硬化工程の後が４００μｍ、第６回目の付着・拡散・硬化工程の後が４３０μｍ、第７回目の付着・拡散・硬化工程の後が４５０μｍであった。

この光伝送体の１００ｍの長さにわたって直径ムラを測定したところ、４５０μｍ±１０μｍであり、付着の均一性に大きな改善が見られた。途中の紫外線ランプとしては高圧水銀灯を３灯使用した。各溶液の液面から紫外線ランプまでの距離は３０ｃｍであり、ベンジルメタクリレートモノマーおよびメチルメタクリレートモノマーを芯線または光伝送体の内部に拡散するための時間は、第１回目も第２回目も共に６０秒であった。

得られた光伝送体の端面を直角に研磨し、へリウムネオンレーザーからレーザー光を入射したところ、レーザー光は光伝送体の中心から３００μｍ程度のところで外側に屈折し、光が光伝送体の外側に漏れだしたため、光伝送体として使用できなかった。

また、干渉顕微鏡を用いてこの光伝送体の屈折率分布を測定したところ、この光伝送体は図８に示す屈折率分布を有しており、実施例３と比較するとなめらかな分布を有しており、中心部の屈折率ｎD＝１．５４１、最外周部の屈折率ｎD＝１．４９２であった。

本発明に係るグレーデッドインデックス型光伝送体の製造方法は、光集束性光ファイバ、光集束性棒状レンズ、光センサー等において、種々の光伝送路の役割を為す光伝送体、または、画像伝送用アレイなどに用いる光伝送体を製造するために有用なる方法である。

Claims (7)

1. 円柱状の透明樹脂製を芯線とし、該芯線の外周部に、重合後の屈折率が前記芯線と屈折率の異なる単量体または単量体と重合体との混合物を付着させ、当該付着物を所定時間放置することによって単量体を前記芯線の外周部から中心部へ向かって該芯線の内部に適宜な濃度分布にて拡散させ、前記付着させ拡散させた単量体を重合することによって硬化させることを特徴とする、中心から外周部にかけて異なる屈折率の層を有するグレーデッドインデックス型光伝送体の製造方法。
2. 上記方法にて得られた光伝送体の外周部に、さらに、単量体または単量体と重合体との混合物を付着させ、当該付着物を所定時間放置することによって単量体を光伝送体の外周部から中心部へ向かって光伝送体の内部に適宜な濃度分布にて拡散させ、前記付着させ拡散させた単量体を重合することによって硬化させる工程を１回以上ｎ回繰り返すことにより、ｎ＋２層からなる光伝送体を製造する請求項１に記載のグレーデッドインデックス型光伝送体の製造方法。
3. 内側の層の屈折率が外側の層の屈折率より高くなるように、それぞれの層に対応した単量体または単量体と重合体との混合物を用いることを特徴とする請求項２に記載のグレーデッドインデックス型光伝送体の製造方法。
4. 各層の厚みが１００μｍ以下となるような単量体または単量体と重合体との混合物を用いることを特徴とする請求項１、２、３のいずれかに記載のグレーデッドインデックス型光伝送体の製造方法。
5. 上記付着は、芯線を、単量体、または、単量体と重合体との混合物中を下方から上方に引き上げるように通過させることによって、前記単量体または、単量体と重合体との混合物の液面の自由界面部分で行うことを特徴とする請求項１、２、３のいずれかに記載のグレーデッドインデックス型光伝送体の製造方法。
6. 上記付着は、単量体、または、単量体と重合体との混合物を、水平方向に回転させながら行うことを特徴とする請求項１、２、３のいずれかに記載のグレーデッドインデックス型光伝送体の製造方法。
7. 上記拡散のために該付着物を放置する時間が６０秒であることを特徴とする請求項１または２に記載のグレーデッドインデックス型光伝送体の製造方法。

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