TWI485169B

TWI485169B - 折射率分布型塑膠光纖

Info

Publication number: TWI485169B
Application number: TW099142009A
Authority: TW
Inventors: Ryosuke Nakao; Hirotsugu Yoshida; Tazuru Okamoto; Hiroka Inabe; Yuki Masabe; Yasuhiro Koike
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd; Univ Keio
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2015-05-21
Also published as: TW201129588A; JPWO2011070922A1; WO2011070922A1

Description

折射率分布型塑膠光纖

本發明係關於一種折射率分布型塑膠光纖，更詳細而言，係關於一種具有可構建屋內尤其住宅內之光傳輸鏈路系統之類的短距離用光傳輸鏈路系統之充分光穿透性能、彎曲時之傳輸損失較小、且可高速通訊之折射率分布型塑膠光纖。

近年來，網際網路在家庭中普及，經由電視或個人電腦之電影接收、動畫之雙向通訊等通訊資訊量有顯著增加之傾向，人們熱切期望住宅內之終端通訊網之高速化。隨著光纖到家(FTTH，fiber to the home)之普及，引進光通訊至住宅近前之家庭越來越多，但先前住宅內一般採用銅線進行通訊，又，無線通訊亦因其便利性而具有某程度之利用率，但該等之通訊速度均較慢而對速度有所限制。此外，銅線隨著高速性提高，必須強化對雜訊之應對，而無線通訊則有對資訊洩漏之擔憂。

因此，將可高速通訊之光配線利用於家庭內之需求持續看漲，作為其介質，塑膠光纖(以下，有時簡稱為「POF(plastic optical fiber)」)最被寄予厚望。POF通常具有如下各種優點：具有良好之可撓性、重量輕、加工性良好、易製成口徑較大之光纖、可以低成本製造、不接收電磁雜訊。

先前，關於POF，已知有將聚甲基丙烯酸甲酯(以下，有時簡稱為「PMMA(polymethyl methacrylate)」)等甲基丙烯酸系樹脂作為芯部者(例如參照專利文獻1)。

進而，為了實現通訊速度之高速化，已知有折射率自光纖之中心朝向半徑方向連續或階段地發生變化之折射率分布型(GI型)POF。

關於GI型POF，賦予折射率差之方法，已知有：摻雜稱作摻雜物之折射率不同且與聚合物之相溶性良好之低分子的方法(例如參照專利文獻2)；及改變折射率不同之單體之共聚合組成的方法(例如參照專利文獻3)。其中，就維持決定可通訊距離之導光部之透明性的觀點而言，前者較優異。

又，賦予折射率分布之方法，已知有：利用高分子聚合中之凝膠效果的方法(例如參照專利文獻2)，或物理積層折射率不同之層的方法(例如參照專利文獻4)，或利用摻雜物向聚合物中之熱擴散的方法等(例如參照專利文獻5)。

以往認為，對於高速通訊用途，使用PMMA系樹脂作為芯部之GI型POF較為合適，但因以下理由而不被採用。

PMMA系光纖，一般使用波長為650 nm之LED光源，但因應十億位元之高速通訊之LD光源的壽命較短，並不足以用於住宅內。另一方面，660～680 nm左右之VCSEL光源雖然壽命較長，但在該等波長區域內PMMA系GI型POF之傳輸損失約為200～330 dB/km(例如參照專利文獻2)，隨著波長變長，其損失迅速增大，若考慮到由PMMA之吸濕所引起之損失惡化，則無法用於住宅內用途所要求之通訊距離30 m以上、尤其是50 m以上的情況。

另一方面，已知有可藉由其他原材料而實現高速通訊之POF，其例可列舉：將MMA分子結構中之氫原子部分或全部取代為氘原子，使由C-H鍵之伸縮運動引起之吸收波長區域向長波長偏移，實質上於上述波長區域實現低損失者(例如參照專利文獻2)；及將聚合物分子結構中之氫原子全部取代為氟原子而大幅降低傳輸損失的GI型POF(例如參照專利文獻6)等。

但是，該等POF雖然可成為高速通訊光纖，但其原料單體之成本較高，價格高於PMMA，因而相當難以導入或普及至屋內尤其是家庭等住宅內之通訊傳輸用途。

又，以將聚合物分子結構中之氫原子部分取代為氟原子的例如聚甲基丙烯酸四氟乙酯(以下有時簡稱為「P4FMA」)作為原材料之GI-POF，於透明性及耐濕性方面優異，且廉價，但P4FMA之玻璃轉移溫度(Tg)低至約為75℃，於添加有摻雜物之情形時Tg進一步下降，因而存在長期耐熱性差之問題，應對該情況成為課題。

又，於屋內尤其是住宅內鋪設光纖之情形時，由於自房間之拐角、內壁至天花板之摺線、及沿門周邊部之捲繞等，而需要以10 mm左右之彎曲半徑合計彎曲數十次，因而存在必須抑制彎曲部之傳輸損失之課題。

於上述狀況下，業界期待開發出消除先前折射率分布型塑膠光纖之缺點、具有可構建屋內尤其是住宅內之光傳輸鏈路系統之充分光穿透性能、彎曲時之傳輸損失較小且可高速通訊之折射率分布型塑膠光纖。

專利文獻1：日本專利第3576223號

專利文獻2：日本專利第3332922號

專利文獻3：日本專利第3010369號

專利文獻4：日本專利第3258605號

專利文獻5：日本專利第3471015號

專利文獻6：日本專利第3489764號

本發明之目的為：鑒於上述先前技術之問題，而提供一種具有可構建屋內尤其是住宅內之光傳輸鏈路系統之充分光穿透性能、彎曲時之傳輸損失較小且可高速通訊之折射率分布型塑膠光纖。本發明者等人為了解決上述課題，反覆努力研究，結果發現：對於由芯部及配置於該芯部外周之包覆部構成的光纖，作為形成芯部及包覆部之主要構成成分，分別選擇以特定比例含有2,2,2-甲基丙烯酸三氟乙酯(2,2,2-trifluoroethyl methacrylate)(以下有時簡稱為「3FMA」)及甲基丙烯酸甲酯(以下有時簡稱為「MMA」)之(共)聚合物，並且於芯部，於此特定之共聚物中摻合特定之摻雜物，另一方面，於包覆部，將形成包覆部之聚合物中之3FMA單體的含有比例調整為大於形成芯部之共聚物中之3FMA單體的含有比例，藉此獲得具有所需特性之折射率分布型塑膠光纖。根據該等知識見解而完成本發明。

即，根據本發明之第1發明，可提供一種光纖，其係由芯部及配置於該芯部外周之包覆部所構成之折射率分布型塑膠光纖(GI型POF)，其特徵在於：上述芯部以含有55～95重量%之2,2,2-甲基丙烯酸三氟乙酯及5～45重量%之甲基丙烯酸甲酯之單體的共聚物、與具有高於該共聚物之折射率且對該共聚物相溶之摻雜物為主要構成成分；上述包覆部以含有超過55重量%但在100重量%以下之2,2,2-甲基丙烯酸三氟乙酯及0～未達45重量%之甲基丙烯酸甲酯之單體的聚合物為主要構成成分，且該聚合物中之2,2,2-甲基丙烯酸三氟乙酯的含有比例多於上述芯部之共聚物中之2,2,2-甲基丙烯酸三氟乙酯的含有比例。

又，根據本發明之第2發明，可提供如第1發明之光纖，其中，上述芯部之共聚物與上述包覆部之聚合物中之2,2,2-甲基丙烯酸三氟乙酯之含有比例的差為5～25重量%。

又，根據本發明之第3發明，可提供如第1或2發明之光纖，其中，上述芯部之共聚物含有80～90重量%之2,2,2-甲基丙烯酸三氟乙酯及10～20重量%之甲基丙烯酸甲酯，另一方面，上述包覆部之聚合物含有90～100重量%之2,2,2-甲基丙烯酸三氟乙酯及0～10重量%之甲基丙烯酸甲酯。

又，根據本發明之第4發明，可提供如第1至3中任一發明之光纖，其中，上述摻雜物為二苯并噻吩。

又，根據本發明之第5發明，可提供如第1至4中任一發明之光纖，其中，上述包覆部之外周被以聚碳酸酯為主成分之塑膠被覆。

又，根據本發明之第6發明，可提供一種使用第1至5中任一發明之光纖而形成之短距離用光傳輸鏈路系統。

又，根據本發明之第7發明，可提供一種使用第1至5中任一發明之光纖而形成之屋內用光傳輸鏈路系統。

再者，本說明書中，所謂芯部及包覆部並不拘泥於光纖中之光學意義之芯及包覆(例如以有無摻雜物來辨別之材料)，而係將由成為構成芯之主成分之聚合物所構成的層稱為芯部，而將由成為構成包覆之主成分之聚合物所構成的層稱為包覆部。本發明之折射率分布型塑膠光纖，具有可構建例如屋內尤其是住宅內之光傳輸鏈路系統之類的短距離用光傳輸鏈路系統之充分光穿透性能、彎曲時之傳輸損失較小、且可高速通訊。

本發明之光纖係一種折射率分布型塑膠光纖(GI型POF)，其係由芯部及配置於該芯部外周之包覆部所構成，其特徵在於：上述芯部以以特定比例含有2,2,2-甲基丙烯酸三氟乙酯及甲基丙烯酸甲酯之單體的共聚物(A)、與具有高於該共聚物之折射率且對該共聚物相溶之摻雜物(D)為主要構成成分，另一方面，上述包覆部以2,2,2-甲基丙烯酸三氟乙酯，或其中以特定比例含有甲基丙烯酸甲酯的單體之聚合物(B)為主要構成成分，且該聚合物中之2,2,2-甲基丙烯酸三氟乙酯之含有比例多於上述芯部之共聚物中之2,2,2-甲基丙烯酸三氟乙酯的含有比例。

以下，於每個項目中詳細說明本發明。

1.折射率分布型塑膠光纖(GI型POF)

本發明之GI型POF係由芯部及配置於芯部外周之包覆部所構成，分類為具有折射率分布之梯度折射係數(GI)型。此處，所謂折射率分布係指折射率自光纖之中心朝向半徑方向，以接近拋物線之曲線或以固定寬度階段性變化。其中，較佳為折射率自中心朝向半徑方向下降者。藉由具有上述折射率分布，可提高通訊速度。

又，折射率亦可自光纖之中心朝向半徑方向，一旦曲線性或階段性地下降後，再曲線性或階段性地增加。於該情形時，芯部與包覆部之最外層，較佳為芯部之折射率更高，包覆部之最外層之折射率高於芯部亦可。再者，包覆部中亦可含有摻雜物。

2.共聚物(A)及聚合物(B)

形成本發明之光纖之芯部的共聚物(A)，可使用含有2,2,2-甲基丙烯酸三氟乙酯(3FMA)及甲基丙烯酸甲酯(MMA)的單體之共聚物。其中，宜採用作為共聚單體之MMA與3FMA之共聚物。

通常，共聚物於聚合時，生成聚合物之共聚合組成會隨著聚合進行度(聚合轉化率)而逐漸變化，其結果為，於聚合之前期、後期所獲得之共聚物之折射率不同，因此生成聚合物(即該等之混合物)的散射損失增大。

但是，於3FMA與MMA之共聚合之情形時，其單體反應性比為：3FMA為r₁ =0.97，MMA為r₂ =0.83。

所謂單體反應性比，係指表示共聚合時各單體之反應性。例如假設單體1與單體2之共聚合，若著眼於某瞬間之成長自由基(進行自由基聚合反應，成長中途之1個聚合物鏈的末端存在自由基)，則其末端為單體1或單體2之自由基。於其末端為單體1之自由基之情形時，若將進而於其末端連續反應加成單體1時之反應速度常數設為k₁₁ ，將進而於其末端連續反應加成單體2時之反應速度常數設為k₁₂ ，則定義為r₁ =k₁₁ /k₁₂ 。於成長自由基之末端為單體2之情形時，同樣地，若將進而於其末端連續加成單體2時之反應速度常數設為k₂₂ ，將進而於其末端連續反應加成單體1時之反應速度常數設為k₂₁ ，則定義為r₂ =k₂₂ /k₂₁ 。由r₁ 與r₂ 之組合，可在理論上估計形成何種共聚合組成。由該等結果表示，該等單體顯示出良好之共聚合性，可獲得大致理想之隨機共聚物。

基於以上原因，於3FMA與MMA之共聚合時，推則即便以任意組成進行聚合，如上述之散射損失亦非常小。

共聚物(A)中之3FMA之含有比例相對於構成聚合物之全部單體，為55～95重量%，較佳為80～90重量%之範圍。若在該範圍內，則660～680 nm波長之傳輸損失較小，可延長通訊距離，因此較佳。

另一方面，形成本發明之光纖之包覆部的聚合物(B)，可使用3FMA均聚物、或含有3FMA及MMA的單體之共聚物。

聚合物(B)中之3FMA之含有比例相對於構成聚合物之全部單體，為超過55重量%但在100重量%以下，較佳為90～100重量%之範圍。若在該範圍內，則可使折射率降低至小於芯部，可增大數值孔徑(NA)，亦即，可減少彎曲損失，因此較佳。

本發明之光纖中，就確保取得光纖平衡之特性方面而言，芯部之共聚物(A)與包覆部之聚合物(B)中之3FMA的含有比例，須為後者之含有比例大於前者。

理想中兩者中之3FMA之含有比例的差，較佳為5～25重量%，更佳為7～15重量%。於該差為5～25重量%之情形時，包覆部之折射率低於芯部，因此獲得較低之彎曲損失，又，於該差為7～15重量%之情形時，相較於芯部，可適當降低包覆部之折射率，可同時實現較低之彎曲損失與寬頻帶。

構成本發明之光纖之芯部及包覆部的聚合物，可藉由該領域中眾所周知之方法而製造。例如，可列舉：將構成聚合物之單體之混合物用於溶液聚合、整體聚合、乳化聚合或懸浮聚合等的方法等，其中，就防止異物、雜質之混入的觀點而言，較佳為整體聚合法。

此時之聚合溫度並無特別限定，例如為80～150℃。反應時間可根據單體之量、種類、下述聚合起始劑、鏈轉移劑等之量、反應溫度等而適當調整，例如為20～60小時。

再者，該等聚合物可於形成下述芯部及/或包覆部時同時或連續地製造。

構成芯部及/或包覆部之聚合物，較佳為除了上述3FMA、MMA以外不使用其他單體成分，亦可於無損所獲得之光纖之特性的範圍內進而含有聚合性單體等。

該聚合性單體，例如可列舉：甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯等(甲基)丙烯酸酯系化合物；苯乙烯、α-甲基苯乙烯、氯苯乙烯、溴苯乙烯等苯乙烯系化合物；乙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、乙酸乙烯苯酯(vinyl phenyl acetate)、氯乙酸乙烯酯等乙烯酯類：N-環己基馬來醯亞胺、N-正丁基馬來醯亞胺、N-三級丁基馬來醯亞胺、N-異丙基馬來醯亞胺、N-苯基馬來醯亞胺等馬來醯亞胺類；該等單體之氘取代物等。

於製造聚合物時，較佳為使用聚合起始劑及/或鏈轉移劑。

聚合起始劑，可列舉通常之自由基起始劑，例如：過氧化苯甲醯(BPO)、2-乙基己酸過氧化三級丁酯(PBO)、過氧化二三級丁基(PBD)、過氧化三級丁酯異丙基碳酸酯(PBI)、正丁基4,4-雙(過氧化三級丁基)戊酸酯(PHV)等過氧化物系化合物；2,2'-偶氮雙異丁腈、2,2'-偶氮雙(2-甲基丁腈)、1,1'-偶氮雙(環己烷-1-腈)(1,1'-azobis(cyclohexane-1-carbonitrile))、2,2'-偶氮雙(2-甲基丙烷)、2,2'-偶氮雙(2-甲基丁烷)、2,2'-偶氮雙(2-甲基戊烷)、2,2'-偶氮雙(2,3-二甲基丁烷)、2,2'-偶氮雙(2-甲基己烷)、2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊烷)、2,2'-偶氮雙(2,3,3-三甲基丁烷)、2,2'-偶氮雙(2,4,4-三甲基戊烷)、3,3'-偶氮雙(3-甲基戊烷)、3,3'-偶氮雙(3-甲基己烷)、3,3'-偶氮雙(3,4-二甲基戊烷)、3,3'-偶氮雙(3-乙基戊烷)、2,2'-偶氮雙(2-甲基丙酸甲酯)、2,2'-偶氮雙(2-甲基丙酸乙酯)、2,2'-偶氮雙(2-甲基丙酸三級丁酯)等偶氮系化合物等。該等可單獨使用，亦可併用2種以上。

聚合起始劑較佳為相對於全部單體而使用0.01～2重量%左右。

鏈轉移劑並無特別限定，可使用眾所周知者，例如：烷基硫醇類(正丁硫醇、正戊硫醇、正辛硫醇、正十二硫醇、三級(十二烷基)硫醇等)、苯硫酚類(苯硫酚、間溴苯硫酚、對溴苯硫酚、間甲苯硫醇、對甲苯硫醇等)等，其中宜使用正丁硫醇、正辛硫醇、正十二硫醇、三級(十二烷基)硫醇等烷基硫醇。又，亦可使用C-H鍵之氫原子經氘原子或氟原子取代之鏈轉移劑。該等可單獨使用，亦可併用2種以上。

鏈轉移劑通常為了調整為在成形上及物性上適當之分子量而使用，較佳為根據單體之種類等適當調整其種類及添加量。

鏈轉移劑對各單體之鏈轉移常數，例如可參考聚合物手冊第3版(J. BRANDRUP及E. H. IMMERGUT編，JOHN WILEY & SON發行)「高分子合成之實驗法」(大津隆行，木下雅悅共著，化學同人，昭和47年刊)等並藉由實驗而求出，較佳為考慮鏈轉移常數，根據單體之種類等而適當調整鏈轉移劑之種類及添加量，例如可將添加量設為相對於全部單體為0.1～4重量%。

構成芯部及/或包覆部之聚合物的重量平均分子量較適為5～30萬之範圍，就確保適當之可撓性、透明性等方面而言，更佳為10～25萬之範圍。重量平均分子量指例如藉由GPC(凝膠滲透層析法)對聚合物進行測定而獲得之聚苯乙烯換算值。

3.摻雜物(D)

本發明之光纖中，芯部含有摻雜物(D)。摻雜物為折射率高於構成芯部之共聚物之折射率的化合物，且較適為與該共聚物相溶者，藉由使用此類物質，可不產生芯部之渾濁，極力抑制散射損失，增大可通訊之距離。

摻雜物(D)較適為二苯并噻吩(以下亦稱為「DBT」)。藉由使用DBT，可抑制由摻雜物之塑化效果引起的芯部之玻璃轉移溫度(以下亦稱為Tg)下降。雖然較佳為不使用其他種類作為摻雜物，但於無損所獲得之芯部之Tg、及光纖之各種特性的範圍內，亦可併用1種或2種以上之其他種類。

其他種類之摻雜物，可列舉特定低分子化合物或將該化合物中之氫原子取代為氘原子的化合物等。特定低分子化合物，可列舉：二苯基碸及二苯基碸衍生物(例如4,4'-二氯二苯基碸、3,3',4,4'-四氯二苯基碸等氯化二苯基碸)、二苯基硫醚(DPS，diphenyl sulfide)、二苯基亞碸、二噻烷(dithiane)衍生物等硫化合物；磷酸三苯酯(TPP，triphenyl phosphate)、磷酸三甲苯酯(TCP，tricresyl phosphate)等磷酸化合物；9-溴菲(BPT，bromo phenanthrene)；苯甲酸苄酯；鄰苯二甲酸苄基正丁基酯；鄰苯二甲酸二苯酯(DPP，diphenyl phthalate)；聯苯(DP，diphenyl)；二苯基甲烷(DPM，diphenyl methane)等。其中，較佳為二苯基硫醚(DPS)、磷酸三苯酯(TPP)、9-溴菲(BPT)。

芯部中之摻雜物之添加量並無特別限定，可根據構成芯部之共聚物之組成、預定之折射率、所使用之構成包覆部之聚合物的組成、所使用之摻雜物的種類等而適當調整，例如相對於芯部100重量份，宜為0.1～10重量份，較佳為1～5重量份。藉由使摻雜物量處於該範圍內，可將芯部之折射率調整為較適值，且可與構成芯部之共聚物相溶。

4.其他摻合劑

構成本發明之光纖之聚合物中，亦可於無損作為光纖之透明性、耐熱性等性能之範圍內視需要摻合摻合劑，例如：熱穩定助劑、加工助劑、耐熱性提昇劑、抗氧化劑、光穩定劑等。該等可分別單獨使用或將2種以上組合使用。

耐熱性提昇劑，例如可列舉：α-甲基苯乙烯系、N-苯基馬來醯亞胺系等。抗氧化劑，例如可舉苯酚系抗氧化劑等。

光穩定劑，例如可舉受阻胺系光穩定劑。

將該等摻合物與單體或聚合物混合之方法，例如可列舉：熱摻合法、冷摻合法、溶液混合法等。

5.GI型POF之製法及用途等

製造本發明之光纖之方法並無特別限定，可利用該領域中眾所周知之方法。例如，為了於1層或2層以上之芯部外周形成1層或2層以上之包覆部，可利用界面凝膠聚合法、旋轉聚合、熔融擠出摻雜擴散法、複合熔融紡絲及管中棒(rod in tube)法等。又，可預先形成預形體，並進行拉伸、拉絲(wire drawing)等，亦可藉由上述方法直接形成光纖。

具體而言，可舉：製作中空狀之包覆部，於該包覆部之中空部製作芯部之方法。於該情形時，係將構成芯部之單體導入至包覆部之中空部，一邊旋轉包覆部一邊使聚合物聚合，而形成折射率高於包覆部的芯部。可僅進行1次該操作而形成1層之芯部，亦可藉由重複該操作而形成由複數層所構成之芯部。

所使用之聚合容器為玻璃、塑膠或金屬性圓筒管形狀之容器(管)，可利用具有可耐受由旋轉產生之離心力等外力之機械強度及加熱聚合時之耐熱性的聚合容器。

聚合時之聚合容器之旋轉速度可例示500～3000 rpm左右。

通常較佳為利用過濾器過濾單體，將單體中所含塵埃除去後，導入至聚合容器內。

進而，亦可採用使用2台以上之熔融擠出機與2層以上之多層鑄模及多層用紡絲噴嘴來形成芯部及包覆部的方法。

即，可將構成芯部及包覆部之聚合物等分別加熱熔融，自各個流路注入至多層鑄模及多層用紡絲噴嘴中。於利用該鑄模及噴嘴將芯部擠出成形之同時，可於其外周擠出1層或2層以上之同心圓狀的包覆部，焊接為一體，藉此形成光纖或預形體。

再者，為了對光纖賦予GI型折射率分布，例如WO93/08488號所記載，可例示如下方法：固定單體組成比，添加摻雜物，於聚合物之界面使單體整體聚合，藉由此反應賦予摻雜物之濃度分布的界面凝膠聚合；或藉由旋轉聚合法運行該界面凝膠聚合之反應機構的旋轉凝膠聚合法；及使折射率不同之單體添加組成比率漸進變化，即以「控制前一層之聚合率(降低聚合率)，聚合折射率更高之下一層，使折射率分布自與包覆部之界面至中心部漸進增加」的方式進行旋轉聚合等。

又，可例示如下方法：使用2台以上之熔融擠出機與2層以上之多層鑄模及多層用紡絲噴嘴，形成芯部及包覆部後，繼續於所設置之熱處理區域，使摻雜物向周邊部或中心部擴散，而賦予摻雜物之濃度分布的熔融擠出摻雜擴散法；於2台以上之熔融擠出機中分別導入已改變摻雜物量之聚合物等，將芯部及/或包覆部擠出成形為多層結構的方法等。

於藉由上述方法等形成光纖之預形體之情形時，可藉由對該預形體進行熔融拉伸而製作塑膠光纖。熔融拉伸法，例如可舉：藉由使預形體通過加熱爐等之內部將其加熱熔融後，進行拉伸紡絲之方法等。加熱溫度可根據預形體之材質等而適當決定，例如為180～250℃左右。拉伸條件(拉伸溫度等)可考慮所獲得之預形體之直徑、所需之光纖直徑及所使用之材料等而適當調整。

再者，於藉由旋轉凝膠聚合法、旋轉聚合法製作芯部之情形時，由於中心部成為中空，因此較佳為拉伸時將預形體自上部起一邊減壓一邊拉伸。

又，亦可於任意階段進行熱處理。藉由該熱處理，可使摻雜物向光纖或預形體之周邊部或中心部擴散。較佳為任意調節此時之條件(例如溫度、時間、壓力、氣體環境組成等)。

本發明之光纖可以由芯部及包覆部所構成之形態加以應用，但由於在居住環境之最高溫度即60℃之環境下，光纖會隨著時間經過而收縮，發生微彎曲而導致傳輸損失惡化，因而較佳為包覆部之外周由維卡軟化溫度(vicat softening temperature)為90℃以上之樹脂所被覆。

該被覆材料(以下有時簡稱為「包覆材」)，只要維卡軟化溫度為90℃以上則無特別限定，可列舉：聚碳酸酯樹脂、甲基丙烯酸樹脂、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、尼龍樹脂、聚酯樹脂等，較適為機械強度特性優異，且可獲得與包覆部之充分密著性的聚碳酸酯樹脂。尤其就耐化學品性、流動性優異方面而言，較佳為與聚酯複合而成之改質聚碳酸酯。包覆材之被覆層之厚度並無特別限定，但50 μm以上、500 μm以下者，由於在住宅內之長期耐熱性優異，且可滿足柔軟性等光纖所必需之物性，故而較佳。本說明書中所謂光纖，包括包覆材之被覆層。

本發明之光纖可於原本之形態下應用。又，亦可藉由利用單一或複數之樹脂層、纖維層、金屬線等被覆其外周及/或將複數之光纖捆紮，而應用於光纖電纜等各種用途。

被覆光纖之樹脂並無特別限定，較佳為滿足光纖電纜等必需之強度、難燃性、柔軟性、耐化學品性、耐熱性等的樹脂，例如：氯乙烯樹脂，氯化聚氯乙烯樹脂，氯化聚乙烯樹脂，聚乙烯樹脂，丙烯酸樹脂，氟樹脂，聚碳酸酯樹脂，尼龍樹脂，聚酯樹脂，以乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、氯乙烯-乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙酸乙烯酯-氯乙烯共聚物等作為主成分之樹脂等。又，使用了於該等樹脂中添加有上述添加劑之組成物的樹脂亦可。

被覆光纖之纖維，例如可列舉：醯胺纖維、聚酯纖維、聚醯胺纖維等。

被覆光纖之金屬線，例如可列舉：不鏽鋼線、鋅合金線、銅線等。

於光纖之外周被覆樹脂之方法並無特別限定，例如可舉於光纖成形後被覆擠出至表層的方法等。

使用光纖之電纜，較佳為於端部使用連接用光插頭而確實地固定於插孔部。可利用PN型、SMA型、SMI型、F05型、MU型、FC型、SC型等之市售之各種連接器作為由插頭及插孔構成之連接器。又，亦可於使用光纖之電纜之端部不使用連接用插頭，而於媒體轉換器等連接機器側安裝OptoLock(商品名，Firecomms公司製造)等無插頭式連接器(plugless connector)，插入已拆離之電纜而進行連接。

實施例

以下，藉由實施例具體說明本發明，但本發明並不限定於該等實施例。再者，實施例、比較例中所使用之評價方法如以下所示。

1.光纖試料之測定、評價方法

(1)傳輸損失：

使用回截法(cutback method)，測定665 nm下之傳輸損失。

(2)傳輸頻帶：

針對30 m之光纖，藉由利用芯徑為50 μm之石英多模光纖的限定模式激振來測定650 nm下之傳輸頻帶。

(3)長期耐熱性：

於60℃下，將光纖於烘箱中靜置3000小時後，測定傳輸損失。

(4)彎曲損失：

測定以彎曲半徑R10彎曲180°之狀態相對於自然靜置之狀態下的665 nm光之損失增加。損失增加之測定係依據JIS 6823。

(5)捲繞試驗：

將光纖於直徑為10 mm或20 mm之棒上捲繞5圈後，測定解除捲繞後之損失增加(解除後相對於捲繞前之損失增加)，如以下所示進行評價。

○：損失增加為0.2 dB以下。

斷裂：解除後，測定光完全未穿透。

[實施例1]

於80重量份之3FMA、20重量份之MMA及3重量份之作為摻雜物之DBT的混合物中，添加作為聚合起始劑之過氧化二三級丁基及作為鏈轉移劑之正十二硫醇，使該等相對於樹脂原料組成物總量分別為0.03重量%及0.2重量%，製備樹脂原料組成物。將該樹脂原料組成物放入聚合容器中，將聚合容器之溫度維持在110℃，進行聚合40小時，獲得芯構件棒(外徑30 mm)。

又，於90重量份之3FMA及10重量份MMA之混合物中，添加作為聚合起始劑之過氧化二三級丁基及作為鏈轉移劑之正十二硫醇，使該等相對於樹脂原料組成物總量分別為0.03重量%及0.2重量%，製備樹脂原料組成物。將該樹脂原料組成物放入聚合容器中，將聚合容器之溫度維持在110℃，進行聚合40小時，獲得包覆構件棒(外徑30 mm)。

分別使用擠出成形機與連結該等之2層模具，將所獲得之芯構件棒與包覆構件棒製成芯部、包覆部之積層多層狀，進而以固定時間通過加熱流路，藉此使芯部所含之摻雜物擴散至包覆部中。進而，利用另一台擠出成形機，將作為包覆材之XYLEX X7300CL[製品名，SABIC Innovative Plastics公司製造，聚酯複合聚碳酸酯(維卡軟化溫度108℃)](以下亦稱為「PC」)熔融，使用2層模具，使上述芯部、包覆部之熔融物所流通之流路合流，藉此被覆至最外周。取出自模具出口噴出之熔融樹脂，獲得芯部直徑、包覆部直徑及光纖外徑分別為200 μm、280 μm、及750 μm之GI型POF。對該光纖試料測定特定之特性並且進行評價試驗。將其結果示於表1。

[實施例2～4]、[比較例1～3]

除了如表1所示，改變芯部及包覆部之單體成分之比例、及DBT之添加量以外，以與實施例1相同之方式製作各光纖試料，對該試料測定特定之特性並且進行評價試驗。

將該等之結果示於表1。

[實施例5]

除了如表1所示，添加2.2重量份之DPS代替DBT作為摻雜物以外，以與實施例1相同之方式製作光纖試料，對該試料測定特定之特性並且進行評價試驗。

將其結果示於表1。

[實施例6]

除了如表1所示，改變芯部及包覆部之單體成分之比例、及DBT之添加量，將包覆材換成甲基丙烯酸樹脂(維卡軟化溫度107℃)(稱為PMMA)以外，以與實施例1相同之方式製作光纖試料，對該試料測定特定之特性並且進行評價試驗。

將其結果示於表1。

[實施例7]

除了如表1所示，變更為不被覆包覆材以外，以與實施例6相同之方式製作光纖試料，對該試料測定特定之特性並且進行評價試驗。

將其結果示於表1。

其結果如表1所示，實施例1～5中，由於芯部及包覆部使用了滿足本發明所規定之必要條件的聚合物組成物，故而於該等芯部/包覆部接合包覆材之PC而成之光纖，具有充分之光穿透性能，665 nm之波長的傳輸損失較小，長期耐熱性優異，彎曲時之傳輸損失較小，進而捲繞試驗後傳輸損失亦較少。

再者，實施例6～7中，由於芯部及包覆部使用了滿足本發明所規定之必要條件的聚合物組成物，故而所獲得之光纖與實施例1～5相同，顯示出優異之特性，但由於使用了PMMA代替PC作為包覆材或不使用包覆材，因此於捲繞試驗中均為不良品。

另一方面，比較例1中，由於芯部使用了未滿足本發明所規定之必要條件的聚合物組成物，故而665 nm之波長的傳輸損失較大，於長期耐熱性方面亦明顯較差。

又，比較例2中，由於芯部之共聚物與包覆部之聚合物中之3FMA的含有比例相同，未滿足後者之含有比例大於前者之含有比例的本發明之必要條件，故而彎曲時之傳輸損失較大，未能確保取得作為光纖之平衡的特性。

進而，比較例3中，由於芯部使用了未滿足本發明所規定之必要條件的聚合物組成物，故而彎曲時之傳輸損失較大，未能確保取得作為光纖之平衡的特性。

[產業上之可利用性]

本發明之折射率分布型塑膠光纖，可用作具有可構建例如屋內尤其是住宅內光傳輸鏈路系統之類的短距離用光傳輸鏈路系統之充分光穿透性能、彎曲時之傳輸損失較小、且意在實現高速通訊之光纖、光纖電纜之構成要素。又，藉由改變形狀，可用作光波導等導光性元件類，靜態相機用、攝影機用、望遠鏡用、眼鏡用、塑膠隱形眼睛用、太陽光聚光用等之透鏡類，凹面鏡、多面鏡等鏡類，五稜鏡類等稜鏡類等之光學構件，因此其產業上之可利用性非常大。

Claims

一種光纖，係由芯部及配置於該芯部外周之包覆部構成之折射率分布型塑膠光纖，其特徵在於：該芯部以含有55~95重量%之2,2,2-甲基丙烯酸三氟乙酯(2,2,2-trifluoroethyl methacrylate)及5~45重量%之甲基丙烯酸甲酯之單體的共聚物、與具有高於該共聚物之折射率且對該共聚物相溶之摻雜物為主要構成成分；該包覆部以含有超過55重量%但在100重量%以下之2,2,2-甲基丙烯酸三氟乙酯及0~未達45重量%之甲基丙烯酸甲酯之單體的聚合物為主要構成成分，且該聚合物中之2,2,2-甲基丙烯酸三氟乙酯的含有比例多於該芯部之共聚物中之2,2,2-甲基丙烯酸三氟乙酯的含有比例。
如申請專利範圍第1項之光纖，其中，該芯部之共聚物與該包覆部之聚合物中之2,2,2-甲基丙烯酸三氟乙酯之含有比例的差為5~25重量%。
如申請專利範圍第1項之光纖，其中，該芯部之共聚物含有80~90重量%之2,2,2-甲基丙烯酸三氟乙酯及10~20重量%之甲基丙烯酸甲酯，另一方面，該包覆部之聚合物含有90~100重量%之2,2,2-甲基丙烯酸三氟乙酯及0~10重量%之甲基丙烯酸甲酯。
如申請專利範圍第1項之光纖，其中，該摻雜物為二苯并噻吩。
如申請專利範圍第1項之光纖，其中，該包覆部之外周被以聚碳酸酯為主成分之塑膠被覆。
一種短距離用光傳輸鏈路系統，係使用申請專利範圍第1至5項中任一項之光纖形成。
一種屋內用光傳輸鏈路系統，係使用申請專利範圍第1至5項中任一項之光纖形成。