JP2005221879A - Preform for plastic optical member, manufacturing method, and optical fiber - Google Patents
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
Description
本発明は、プラスチック光学部材用母材及びその製造方法並びに前記プラスチック光学部材用母材から得られるプラスチック光ファイバに関するものである。 The present invention relates to a preform for a plastic optical member, a manufacturing method thereof, and a plastic optical fiber obtained from the preform for a plastic optical member.
プラスチック光学部材は、同一の構造を有する石英系の光学部材と比較して、製造及び加工が容易であること、および低価格であること等の利点があり、近年、光ファイバおよび光レンズ、光導波路など種々の応用が試みられている。特にこれら光学部材の中でも、プラスチック光ファイバは、素材が全てプラスチックで構成されているため、伝送損失が石英系と比較してやや大きいという短所を有するものの、良好な可撓性を有し、軽量で、加工性がよく、石英系光ファイバと比較して、口径の大きい光ファイバとして製造し易く、さらに低コストに製造可能であるという長所を有する。従って、伝送損失の大きさが問題とならない程度の短距離用の光通信伝送媒体として種々検討されている(例えば、特許文献1参照。)。 Plastic optical members have advantages such as easy manufacture and processing and low cost compared to quartz optical members having the same structure. In recent years, optical fibers and optical lenses, Various applications such as waveguides have been attempted. In particular, among these optical members, plastic optical fibers are all made of plastic, so the transmission loss is slightly larger than that of quartz, but it has good flexibility and is lightweight. The processability is good, and it is easy to manufacture as an optical fiber having a large diameter as compared with a silica-based optical fiber, and it can be manufactured at a lower cost. Accordingly, various studies have been made on optical communication transmission media for short distances where the magnitude of transmission loss does not become a problem (see, for example, Patent Document 1).
プラスチック光ファイバは、一般的には、重合体をマトリックスとする有機化合物からなる芯(以下、コア部またはコアと称する)と、コア部と屈折率が異なる(一般的に低屈折率の)有機化合物からなる外殻(以下、クラッド部またはクラッドと称する)とから構成される。特に、中心から外側に向かって屈折率の大きさに分布を有するコア部を備えた屈折率分布型(以下、GI型と称する)プラスチック光ファイバは、伝送する光信号の帯域を大きくすることが可能なため、高い伝送容量を有する光ファイバとして最近注目されている。この様なGI型光学部材の製法の一つに、界面ゲル重合法を利用して、光ファイバ母材(プリフォームとも称される)を作製し、その後、前記光ファイバ母材を延伸する方法などが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。 A plastic optical fiber generally has a core made of an organic compound having a polymer matrix (hereinafter referred to as a core part or a core) and an organic material having a refractive index different from that of the core part (generally having a low refractive index). It is composed of an outer shell made of a compound (hereinafter referred to as a clad portion or a clad). In particular, a refractive index distribution type (hereinafter referred to as GI type) plastic optical fiber having a core having a distribution of refractive index from the center toward the outside can increase the bandwidth of an optical signal to be transmitted. Since it is possible, it has recently attracted attention as an optical fiber having a high transmission capacity. One method for producing such a GI-type optical member is to produce an optical fiber preform (also referred to as a preform) using an interfacial gel polymerization method and then to stretch the optical fiber preform. (For example, refer to Patent Document 2).
なお、界面ゲル重合法とは、中空管内壁を溶解または膨潤するような化合物を含む重合性組成物を中空管内に注入する。この状態で重合を進行させると前記化合物と中空管内壁面との界面の膨潤相において、いわゆるゲル効果による重合促進が起こり、内壁面の重合が優先的となるため、内壁面から中心方向へ徐々に重合が進行する。このときに分子体積が大きなドーパント(屈折率調整剤)が含まれていると、ドーパントが中心部に多く含有されることにより屈折率が連続的に分布した領域を形成することができる。 In the interfacial gel polymerization method, a polymerizable composition containing a compound capable of dissolving or swelling the inner wall of the hollow tube is injected into the hollow tube. When the polymerization proceeds in this state, in the swelling phase at the interface between the compound and the hollow tube inner wall surface, the so-called gel effect promotes the polymerization, and the polymerization of the inner wall surface becomes preferential. Polymerization proceeds. At this time, if a dopant (refractive index adjusting agent) having a large molecular volume is contained, a region where the refractive index is continuously distributed can be formed by containing a large amount of the dopant in the central portion.
なお、このような屈折率分布を有するプラスチック光学部材用母材を延伸せずに切断などの加工をすることで、GRIN(GRaded-Index)レンズやその他の光学部材の母材として用いることができるため、有用度が高い(以下、本発明における母材を、単に母材又は光学部材用母材と称する)。 It should be noted that a plastic optical member base material having such a refractive index distribution can be used as a base material for GRIN (GRaded-Index) lenses and other optical members by processing such as cutting without stretching. Therefore, the usefulness is high (hereinafter, the base material in the present invention is simply referred to as a base material or an optical member base material).
光学部材用母材の形成方法としては中空のパイプ(以下、クラッドパイプと称する)を用意し、クラッドパイプを重合容器としてこの中に重合性モノマー(予備重合されたものも含む)などからなる重合性組成物を注入して導光部を形成させる方法が知られている。この場合ではクラッド部とコア部の素材の種類の組み合わせによっては、コア/クラッド界面の不整などによって性能低下が起こるため、中間層を設けることが知られている。 As a method for forming a base material for an optical member, a hollow pipe (hereinafter referred to as a clad pipe) is prepared, and the clad pipe is used as a polymerization vessel, and a polymerization monomer (including a prepolymerized one) is contained therein. A method of forming a light guide part by injecting a functional composition is known. In this case, depending on the combination of the types of the material of the clad part and the core part, it is known that an intermediate layer is provided because the performance deteriorates due to irregularities in the core / cladding interface.
この中間層を設ける光学部材用母材の形成方法としては図6に示す方法が知られている。樹脂からなる長さL’のパイプ(以下、クラッドパイプと称する)50を用意し、この中に重合性モノマー(予備重合されたものも含む)などを主成分とするアウターコア形成用重合性組成物(以下、アウターコア液と称する)を注入して回転させながら重合反応(以下、回転重合反応と称する)を行う。重合性モノマーの重合体からなるアウターコア層52が中空部内に形成される。さらに、中空管は管の一端には底51を取り付けた重合容器として、図6(a)に示すように直径がD’の中空部にインナーコア部形成用重合性組成物(以下、インナーコア液と称する)53を注液する。インナーコア液53には、主成分としてモノマーが含まれ,重合を開始させる重合開始剤など,連鎖移動剤,屈折率調整剤なども含まれている。クラッドパイプ50を加熱したり、光を照射したりすることで、インナーコア液53中のモノマーの重合が開始され、ポリマーを主成分とするインナーコア部が形成される。モノマーが重合してポリマーとなるとインナーコア液の体積収縮が生じる(図6(b)参照)。また重合に伴い、インナーコア液53中には気体54が発生する。この気体54の多数は、液面から蒸発するがインナーコア液53中に泡として溶存しているものも存在する。インナーコア液53の体積が減少しつつ重合が進行すると、図6(c)に示すようにインナーコア液53の液面は、V字型になる。これをV字収縮と称する。図6(d)に示すようにインナーコア液が全て重合するとポリマーを主成分とするインナーコア部55が形成され、光学部材用母材56が得られる。
A method shown in FIG. 6 is known as a method for forming the optical member base material provided with the intermediate layer. A length L ′ pipe (hereinafter referred to as a clad pipe) 50 made of a resin is prepared, and a polymerizable composition for forming an outer core whose main component is a polymerizable monomer (including a prepolymerized one). A polymerization reaction (hereinafter referred to as rotational polymerization reaction) is carried out while injecting and rotating a product (hereinafter referred to as outer core liquid). An
しかしながら、図6の製造方法は、モノマーがポリマーに重合されることにより必ずインナーコア液53の体積収縮が生じる。この場合にクラッドパイプ50の中空部に形成されているアウターコア層52の厚み、クラッドパイプ50の外径,厚みなどを適切なものを選択してインナーコア部55が形成される中空部の直径D’を充分な大きさとする必要がある。直径D’の大きさが小さ過ぎると、気体54の蒸発が充分に行われずにインナーコア部55に含有されたまま光学部材用母材56が形成される場合がある。直径D’が大き過ぎると中空部内でインナーコア液53の重合が均一に生じない場合もある。さらには、クラッドパイプ50の長さL’が長過ぎると、重合化に伴いインナーコア液53の粘性が上昇した際に、インナーコア液53の下方で発生する気体54は、液体内に閉じ込められたままインナーコア部55が形成される場合があり、気体54が泡として残るおそれもある。
However, in the manufacturing method of FIG. 6, volume shrinkage of the
一見、重合後に泡が検出されない場合であっても、例えば、溶融延伸してプラスチック光ファイバ素線を製造すると、溶融されたポリマー内で発泡して最終製品である光ファイバ内に気泡(ボイド)が生じる問題がある。この気泡が生じるとその箇所は光伝送特性が悪化するために製品として使用できずに生産性の悪化を招くという問題が生じる。 At first glance, even when bubbles are not detected after polymerization, for example, when a plastic optical fiber is produced by melt drawing, bubbles are formed in the molten optical polymer and bubbles are formed in the final optical fiber. There is a problem that occurs. When this bubble is generated, the light transmission characteristics deteriorate at that location, so that the product cannot be used as a product and the productivity is deteriorated.
本発明の目的は、体積収縮が生じても泡の含有が抑制されたプラスチック光学部材用母材を提供することである。 The objective of this invention is providing the preform | base_material for plastic optical members by which inclusion of the foam was suppressed even if volume shrinkage occurred.
本発明のプラスチック光学部材用母材は、屈折率が連続して分布する領域を有する部材と、前記部材の外周に少なくとも1層の層とを有するプラスチック光学部材用母材において、前記屈折率分布領域を有する部材に接する層の厚みt(mm)と、前記部材の直径D(mm)とが、2≦(D/t)の関係を有する。前記層のうち最もその長さが長い層の長さをL(mm)とした場合に、4≦(L/D)≦100の関係を有することが好ましい。を特徴とする請求項1記載のプラスチック光学部材用母材。前記屈折率が連続して分布する領域が、その略中心が最も大きな屈折率であり外側に向けて連続的に屈折率が小さくなることが好ましい。 The base material for a plastic optical member of the present invention is a base material for a plastic optical member having a member having a region in which a refractive index is continuously distributed and at least one layer on the outer periphery of the member. The thickness t (mm) of the layer in contact with the member having the region and the diameter D (mm) of the member have a relationship of 2 ≦ (D / t). It is preferable that the relationship of 4 ≦ (L / D) ≦ 100 is satisfied, where L (mm) is the length of the longest layer among the layers. The base material for plastic optical members according to claim 1. In the region where the refractive index is continuously distributed, the refractive index is preferably the largest at the substantial center and continuously decreases toward the outside.
本発明のプラスチック光学部材用母材の製造方法は、少なくとも1層の層を有する中空管内に重合性組成物を入れて、前記重合性組成物を重合させて屈折率が連続して分布する領域を作製するプラスチック光学部材用母材の製造方法において、前記領域に接する層の厚みt(mm)と、前記領域の直径D(mm)とを2≦(D/t)とする。前記屈折率が連続して分布する領域を、界面ゲル重合法により作製することが好ましい。前記重合性組成物が重合した際に、重合前後の収縮率が25%以下であることが好ましい。この収縮率の下限については、収縮に対する応答などの観点から、低く抑えることが好ましい。なお、収縮の原因となる重合性組成物を構成する一般的な重合性モノマーは、通常、重合時に収縮を起こすことが知られている。 In the method for producing a base material for a plastic optical member of the present invention, a polymerizable composition is placed in a hollow tube having at least one layer, and the refractive index is continuously distributed by polymerizing the polymerizable composition. In the manufacturing method of the base material for a plastic optical member for manufacturing the layer, the thickness t (mm) of the layer in contact with the region and the diameter D (mm) of the region are 2 ≦ (D / t). The region where the refractive index is continuously distributed is preferably produced by an interfacial gel polymerization method. When the polymerizable composition is polymerized, the shrinkage before and after the polymerization is preferably 25% or less. The lower limit of the shrinkage rate is preferably kept low from the viewpoint of response to shrinkage. In addition, it is known that a general polymerizable monomer constituting a polymerizable composition that causes shrinkage usually causes shrinkage during polymerization.
本発明には、前記製造方法で作製されたプラスチック光学部材用母材も含まれる。また、前記プラスチック光学部材用母材を延伸して得られるプラスチック光ファイバも含まれる。 The base material for plastic optical members produced by the above-described manufacturing method is also included in the present invention. Also included is a plastic optical fiber obtained by stretching the preform for a plastic optical member.
本発明のプラスチック光学部材用母材は、屈折率が連続して分布する領域を有する部材と、前記部材の外周に少なくとも1層の層とを有するプラスチック光学部材用母材において、前記屈折率分布領域を有する部材に接する層の厚みt(mm)と、前記部材の直径D(mm)とが、2≦(D/t)の関係を有するから、前記部材を形成中に発生する気体が前記母材中に含有されることが抑制される。なお、前記部材の直径D(mm)が、5mm≦D(mm)≦50mmの範囲であるとよりその効果を得ることができる。 The base material for a plastic optical member of the present invention is a base material for a plastic optical member having a member having a region in which a refractive index is continuously distributed and at least one layer on the outer periphery of the member. Since the thickness t (mm) of the layer in contact with the member having a region and the diameter D (mm) of the member have a relationship of 2 ≦ (D / t), the gas generated during the formation of the member is Inclusion in the base material is suppressed. In addition, the effect can be acquired more as the diameter D (mm) of the said member is the range of 5 mm <= D (mm) <= 50mm.
前記層のうち最もその長さが長い層の長さをL(mm)とした場合に、4≦(L/D)≦100の関係を有するから、前記部材を形成中にその下方で発生する気体も容易に蒸発するので前記母材中に気体が含有することがさらに抑制される。なお、前記屈折率が連続して分布する領域が、その略中心が最も大きな屈折率であり外側に向けて連続的に屈折率が小さくなるGI型に本発明は好ましく適用できる。 When the length of the longest layer among the layers is L (mm), the relationship is 4 ≦ (L / D) ≦ 100. Since gas also evaporates easily, it is further suppressed that gas is contained in the base material. Note that the present invention is preferably applicable to the GI type in which the refractive index is continuously distributed in the region where the refractive index is continuously distributed and the refractive index continuously decreases toward the outside.
本発明に係るプラスチック光学部材用母材の製造方法を図1に示す。クラッド作製工程11で中空円筒状のクラッドパイプ12を作製する。この時、クラッドパイプ12は、後述するアウターコア部のように重合性組成物を重合させる方法や、重合した樹脂を溶融押出しするなどの既知のいかなる方法で作製しても良い。次に、アウターコア液を調製し、その液を用いてアウターコア層重合工程13を行い、クラッドパイプ12の中空部にアウターコア層を形成する。このアウターコア層を形成する際に素材の緩衝または作業性の向上のための緩衝層を設けることもできる。さらに、インナーコア部重合工程14によりインナーコア部を重合して形成して、光学部材用母材15を製造する。このとき、前記インナーコア部の重合を行う際に、アウターコア部形成のように、中空管の軸を水平にして回転させながら行うこともできる。この光学部材用母材15を加工することで光ファイバやレンズなど様々な光学部材を作製することができるが、以降は光ファイバを作製する場合を例として記述する。例えば、光学部材用母材15を延伸工程16で加熱溶融延伸してプラスチック光ファイバ素線(以下、素線と称する)17を得ることができる。また、素線17は、そのままの形態で光ファイバとして用いることができる。しかしながら、取り扱いを容易にしたり、素線17の外面の損傷を抑制したりするために保護層を形成することが好ましい。保護層を被覆工程18により形成して、素線17の外周面が被覆されたプラスチック光ファイバ心線(以下、光ファイバ心線と称する)19を得ることができる。これらに接続のための端面加工や接続治具(いわゆるコネクター)を取り付ける態様が知られている。
The manufacturing method of the preform | base_material for plastic optical members which concerns on this invention is shown in FIG. In the clad
図2(a)に光学部材用母材15の断面の一形態を示す。インナーコア部25は、高い伝送特性が得られるように、その中心部から外周部へ連続的に屈折率が小さくなるGI型とすることが好ましい(図2(b)参照)。また、アウターコア層26は、インナーコア部25を形成する際に、その中で界面ゲル重合が可能な素材から形成され、クラッド部とインナーコア部との親和性を改善させる緩衝層の役目や界面ゲル重合法を行なう場合の内壁面としての役目を果たしている。また、クラッドパイプ12は、機械的強度に優れ、伝送される光をクラッドパイプ12外に放射しない素材から形成することが好ましい。図2に示す光学部材用母材15の製造方法を例として本発明を詳細に説明する。始めにクラッド素材,コア素材及び所望の添加剤について説明し、その後に光学部材用母材の製造方法について説明する。なお、この例示はあくまでも本発明を詳細に説明するためのものであり、本発明を何ら制限するものではない。
FIG. 2A shows an embodiment of a cross section of the optical
クラッド部の素材は、一般的に透明性を有する熱可塑性のポリマーであることが必要である。また、コア部を伝送する光がコア部とクラッド部との界面で全反射するようにコア部の屈折率より低い屈折率を有しているものを用いる。また、光学異方性が生じないように非晶性のポリマーを用いる。さらに、コア部と密着性が良く、タフネス等に示される機械的特性に優れ、耐湿熱性にも優れているものが好ましく用いられる。 The material of the clad portion is generally required to be a thermoplastic polymer having transparency. In addition, light having a refractive index lower than that of the core part is used so that light transmitted through the core part is totally reflected at the interface between the core part and the clad part. Further, an amorphous polymer is used so that optical anisotropy does not occur. Further, those having good adhesion to the core part, excellent mechanical properties such as toughness, and excellent heat and moisture resistance are preferably used.
例えば、そのようなポリマーとしては、ポリメチルメタクリレート(PMMA)が挙げられる。また、メチルメタクリレート(MMA)とトリフルオロエチルメタクリレート(以下、FMAと称する)やヘキサフルオロイソプロピルメタクリレートなどのフッ化(メタ)アクリレートとの共重合体を用いることもできる。また、tert−ブチルメタクリレートなどの分岐を有する(メタ)アクリレート、イソボルニルメタクリレート、ノルボニルメタクリレート、トリシクロデカニルメタクリレートなどの脂環式(メタ)アクリレートなどとの共重合体が挙げられる。さらには、ポリカーボネート,ノルボルネン系樹脂(例えば、ZEONEX(登録商標:日本ゼオン社製)など),ファンクショナルノルボルネン系樹脂(例えば、ARTON(登録商標:JSR製)など),フッ素樹脂(例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE),ポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFと称する)など)を用いることもできる。また、フッ素樹脂の共重合体(例えば、PVDF系共重合体)や、テトラフルオロエチレン−パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)(PFA)ランダム共重合体,クロロトリフルオロエチレン(CTFE)共重合系などを用いることもできる。また、これらポリマーの水素原子(H)を重水素原子(D)に置換して伝送損失の低減を図ることもできる。 For example, such a polymer includes polymethyl methacrylate (PMMA). Further, a copolymer of methyl methacrylate (MMA) and fluorinated (meth) acrylate such as trifluoroethyl methacrylate (hereinafter referred to as FMA) or hexafluoroisopropyl methacrylate can also be used. Moreover, the copolymer with alicyclic (meth) acrylates, such as branched (meth) acrylates, such as tert-butyl methacrylate, isobornyl methacrylate, norbornyl methacrylate, and tricyclodecanyl methacrylate, is mentioned. Furthermore, polycarbonate, norbornene resin (for example, ZEONEX (registered trademark: manufactured by Nippon Zeon)), functional norbornene resin (for example, ARTON (registered trademark: manufactured by JSR)), fluorine resin (for example, polytetra Fluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (hereinafter referred to as PVDF), and the like can also be used. In addition, a fluororesin copolymer (for example, PVDF copolymer), tetrafluoroethylene-perfluoro (alkyl vinyl ether) (PFA) random copolymer, chlorotrifluoroethylene (CTFE) copolymer, or the like is used. You can also Moreover, the hydrogen loss (H) of these polymers can be substituted with deuterium atoms (D) to reduce transmission loss.
コア部の素材は、光伝送の機能を損なわない限りにおいて特に限定されるものではない。特に好ましく用いられるものとしては、有機材料として光透過性が高い原料である。例えば、以下のような(メタ)アクリル酸エステル類(フッ素不含(メタ)アクリル酸エステル(a),含フッ素(メタ)アクリル酸エステル(b)),スチレン系化合物(c),ビニルエステル類(d)、ポリカーボーネート類の原料であるビスフェノールA等を例示することができる。また、これらのホモポリマー、あるいはこれらモノマーの2種以上からなる共重合体、およびホモポリマー及び/または共重合体の混合物が挙げられる。これらのうち、(メタ)アクリル酸エステル類を組成として含むものをより好ましく用いることができる。なお、アウターコア部に用いられる素材としてはコア部(インナーコア部)と同じものを用いても良いし、クラッド部との素材間の親和性を考慮した素材を選択しても良い。 The material of the core part is not particularly limited as long as the optical transmission function is not impaired. Particularly preferably used are raw materials having high light transmittance as an organic material. For example, the following (meth) acrylic acid esters (fluorine-free (meth) acrylic acid ester (a), fluorine-containing (meth) acrylic acid ester (b)), styrenic compound (c), vinyl esters (D) The bisphenol A etc. which are the raw material of polycarbonates can be illustrated. Moreover, these homopolymers, the copolymer which consists of 2 or more types of these monomers, and the mixture of a homopolymer and / or a copolymer are mentioned. Among these, those containing (meth) acrylic acid esters as a composition can be more preferably used. In addition, as a raw material used for an outer core part, the same thing as a core part (inner core part) may be used, and the raw material which considered the affinity between the materials with a clad part may be selected.
以上に挙げた重合性モノマーとして具体的に、(a)フッ素不含メタクリル酸エステルおよびフッ素不含アクリル酸エステルとしては、メタクリル酸メチル(MMA)、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸−tert−ブチル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ジフェニルメチル、トリシクロ[5・2・1・02,6 ]デカニルメタクリレート、アダマンチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、ノルボニルメタクリレート等が挙げられ、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸−tert−ブチル、アクリル酸フェニル等が挙げられる。また、(b)含フッ素アクリル酸エステルおよび含フッ素メタクリル酸エステルとしては、2,2,2 −トリフルオロエチルメタクリレート、2,2,3,3 −テトラフルオロプロピルメタクリレート、2,2,3,3,3 −ペンタフルオロプロピルメタクリレート、1 −トリフルオロメチル−2,2,2 −トリフルオロエチルメタクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5 −オクタフルオロペンチルメタクリレート、2,2,3,3,4,4 −ヘキサフルオロブチルメタクリレート等が挙げられる。さらに、(c)スチレン系化合物としては、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン等が挙げられる。さらには、(d)ビニルエステル類としては、ビニルアセテート、ビニルベンゾエート、ビニルフェニルアセテート、ビニルクロロアセテート等が挙げられる。勿論、これらに限定されるものではなく、モノマーの単独あるいは共重合体からなるポリマーの屈折率がクラッド部のそれに比べて同等かあるいはそれ以上になるように構成モノマーの種類,組成比を組むことが好ましい。特に好ましいポリマーとしては、透明樹脂であるポリメタクリル酸メチル(PMMA)が挙げられる。 Specific examples of the polymerizable monomers listed above include (a) fluorine-free methacrylic acid ester and fluorine-free acrylic acid ester: methyl methacrylate (MMA), ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, methacrylic acid-tert - butyl, benzyl methacrylate, phenyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, diphenylmethyl, tricyclo [5 · 2 · 1 · 0 2,6] decanyl methacrylate, adamantyl methacrylate, isobornyl methacrylate, norbornyl methacrylate or the like And methyl acrylate, ethyl acrylate, tert-butyl acrylate, phenyl acrylate, and the like. In addition, (b) fluorine-containing acrylic acid ester and fluorine-containing methacrylate ester include 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl methacrylate, 2,2,3,3 , 3-Pentafluoropropyl methacrylate, 1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl methacrylate, 2,2, 3,3,4,4-hexafluorobutyl methacrylate and the like. Furthermore, (c) styrene compounds include styrene, α-methylstyrene, chlorostyrene, bromostyrene, and the like. Furthermore, (d) vinyl esters include vinyl acetate, vinyl benzoate, vinyl phenyl acetate, vinyl chloroacetate and the like. Of course, the present invention is not limited to these, and the types and composition ratios of the constituent monomers are set so that the refractive index of the polymer consisting of the monomer alone or the copolymer is equal to or higher than that of the clad portion. Is preferred. A particularly preferred polymer is polymethyl methacrylate (PMMA), which is a transparent resin.
さらに、素線17または光ファイバ心線19に近赤外線を伝送する場合は、構成するC−H結合に起因した吸収損失が起こるために、特許3332922号公報や特開2003−192708号公報などに記載されているような重水素化ポリメチルメタクリレート(PMMA−d8)、ポリトリフルオロエチルメタクリレート(P3FMA)、ポリヘキサフルオロイソプロピル2−フルオロアクリレート(HFIP 2−FA)などを始めとする、C−H結合の水素原子(H)を重水素原子(D)やフッ素(F)などで置換した重合体を用いることで、この伝送損失を生じる波長域を長波長化することができ、伝送信号光の損失を軽減することができる。なお、原料モノマーは重合後の透明性を損なわないためにも、不純物や散乱源となる異物は重合前に十分に除去することが望ましい。
Furthermore, when transmitting near-infrared rays to the
重合性モノマーを重合させてポリマーを製造する際には、重合開始剤によって重合を行うことがある。この場合、モノマーの重合反応を開始させる開始剤としては、例えば、ラジカルを生成するものとして、過酸化ベンゾイル(BPO)、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサネート(PBO)、ジ−tert−ブチルパーオキシド(PBD)、tert−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート(PBI)、n−ブチル−4,4−ビス(tert−ブチルパーオキシ)バラレート(PHV)などのパーオキサイド系化合物が挙げられる。また、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロパン)、2,2’−アゾビス(2−メチルブタン)、2,2’−アゾビス(2−メチルペンタン)、2,2’−アゾビス(2,3−ジメチルブタン)、2,2’−アゾビス(2−メチルヘキサン)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルペンタン)、2,2’−アゾビス(2,3,3−トリメチルブタン)、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、3,3’−アゾビス(3−メチルペンタン)、3,3’−アゾビス(3−メチルヘキサン)、3,3’−アゾビス(3,4−ジメチルペンタン)、3,3’−アゾビス(3−エチルペンタン)、ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ジエチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ジ−tert−ブチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などのアゾ系化合物が挙げられる。なお、重合開始剤は勿論これらに限定されるものではなく、2種類以上を併用してもよい。 When a polymer is produced by polymerizing a polymerizable monomer, polymerization may be carried out with a polymerization initiator. In this case, as an initiator for initiating the polymerization reaction of the monomer, for example, benzoyl peroxide (BPO), tert-butylperoxy-2-ethylhexanate (PBO), di-tert- Examples thereof include peroxide compounds such as butyl peroxide (PBD), tert-butyl peroxyisopropyl carbonate (PBI), and n-butyl-4,4-bis (tert-butylperoxy) valerate (PHV). 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), 2,2′-azobis (2-methylpropane), 2,2′-azobis (2-methylbutane), 2,2′-azobis (2-methylpentane), 2,2′-azobis (2,3-dimethylbutane), 2,2 '-Azobis (2-methylhexane), 2,2'-azobis (2,4-dimethylpentane), 2,2'-azobis (2,3,3-trimethylbutane), 2,2'-azobis (2 , 4,4-trimethylpentane), 3,3′-azobis (3-methylpentane), 3,3′-azobis (3-methylhexane), 3,3′-azobis (3,4-dimethylpentane), 3,3'-azobis 3-ethylpentane), dimethyl-2,2′-azobis (2-methylpropionate), diethyl-2,2′-azobis (2-methylpropionate), di-tert-butyl-2,2 ′ -Azo compounds such as azobis (2-methylpropionate). Of course, the polymerization initiator is not limited to these, and two or more kinds may be used in combination.
機械的特性や熱物性などの各種物性値を全体にわたって均一に保つために重合度の調整を行うことが好ましい。重合度の調整のためには連鎖移動剤を使う事ができる。連鎖移動剤については、併用する重合性モノマーの種類に応じて、適宜、種類および添加量を選択できる。各モノマーに対する連鎖移動剤の連鎖移動定数は、例えば、ポリマーハンドブック第3版(J.BRANDRUPおよびE.H.IMMERGUT編、JOHN WILEY&SON発行)を参照することができる。また、該連鎖移動定数は大津隆行、木下雅悦共著「高分子合成の実験法」化学同人、昭和47年刊を参考にして、実験によっても求めることができる。 It is preferable to adjust the degree of polymerization in order to keep various physical properties such as mechanical properties and thermophysical properties uniform throughout. A chain transfer agent can be used to adjust the degree of polymerization. About a chain transfer agent, according to the kind of polymerizable monomer used together, a kind and addition amount can be selected suitably. The chain transfer constant of the chain transfer agent for each monomer can be referred to, for example, Polymer Handbook 3rd edition (edited by J. BRANDRUP and EH IMMERGUT, published by JOHN WILEY & SON). The chain transfer constant can also be obtained by experiment with reference to Takayuki Otsu and Masaaki Kinoshita "Experimental Method for Polymer Synthesis", Kagaku Dojin, published in 1972.
連鎖移動剤としては、アルキルメルカプタン類(例えば、n−ブチルメルカプタン、n−ペンチルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、n−ラウリルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタン等)、チオフェノール類(例えば、チオフェノール、m−ブロモチオフェノール、p−ブロモチオフェノール、m−トルエンチオール、p−トルエンチオール等)などを用いることが好ましい。特に、n−オクチルメルカプタン、n−ラウリルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタンなどのアルキルメルカプタンを用いるのが好ましい。また、C−H結合の水素原子が重水素原子やフッ素原子で置換された連鎖移動剤を用いることもできる。なお、連鎖移動剤は勿論これらに限定されるものではなく、これら連鎖移動剤は2種類以上を併用してもよい。 Examples of chain transfer agents include alkyl mercaptans (for example, n-butyl mercaptan, n-pentyl mercaptan, n-octyl mercaptan, n-lauryl mercaptan, tert-dodecyl mercaptan, etc.), thiophenols (for example, thiophenol, m- Bromothiophenol, p-bromothiophenol, m-toluenethiol, p-toluenethiol, etc.) are preferably used. In particular, alkyl mercaptans such as n-octyl mercaptan, n-lauryl mercaptan, and tert-dodecyl mercaptan are preferably used. A chain transfer agent in which a hydrogen atom of a C—H bond is substituted with a deuterium atom or a fluorine atom can also be used. Of course, the chain transfer agent is not limited to these, and two or more of these chain transfer agents may be used in combination.
コア部が、その中心から外周方向に向かって屈折率分布を有するGI型の場合には、伝送性能が向上するため、より広帯域の光通信を行うことができ、高性能通信用途に好ましく用いることができる。屈折率分布を付与する方法としては、コア部を形成する重合体に複数の屈折率を有する重合体の組合せやそれらを組合わせた共重合体を用いるか、または、ポリマーマトリクスに屈折率分布を付与するための添加剤(以下、ドーパントと称する)を添加する必要がある。 When the core part is a GI type having a refractive index distribution from the center toward the outer peripheral direction, transmission performance is improved, so that broadband optical communication can be performed, and this is preferably used for high-performance communication applications. Can do. As a method for imparting a refractive index distribution, a combination of polymers having a plurality of refractive indexes or a copolymer obtained by combining them is used for the polymer forming the core, or the refractive index distribution is applied to the polymer matrix. It is necessary to add an additive for imparting (hereinafter referred to as a dopant).
ドーパントは、併用する前記重合性モノマーの屈折率と異なる化合物である。その屈折率差は0.005以上であるのが好ましい。ドーパントは、これを含有する重合体が無添加の重合体と比較して、屈折率が高くなる性質を有する。これらは、特許3332922号公報や特開平5−173026号公報に記載されているような、モノマーの合成によって生成される重合体との比較において溶解性パラメータとの差が7(cal/cm3 )1/2 以内であると共に、屈折率の差が0.001以上であり、これを含有する重合体が無添加の重合体と比較して屈折率が変化する性質を有し、重合体と安定して共存可能で、且つ前述の原料である重合性モノマーの重合条件(加熱および加圧等の重合条件)下において安定であるものを、いずれも用いることができる。 The dopant is a compound different from the refractive index of the polymerizable monomer used in combination. The refractive index difference is preferably 0.005 or more. The dopant has the property that the polymer containing it has a higher refractive index than the additive-free polymer. These have a difference in solubility parameter of 7 (cal / cm 3 ) in comparison with a polymer produced by monomer synthesis as described in Japanese Patent No. 3332922 and JP-A-5-173026. In addition to being within 1/2 , the difference in refractive index is 0.001 or more, and the polymer containing this has the property of changing the refractive index as compared with the additive-free polymer. Any of those which can coexist and are stable under the polymerization conditions (polymerization conditions such as heating and pressurization) of the polymerizable monomer which is the above-mentioned raw material can be used.
また、ドーパントは重合性化合物であってもよく、重合性化合物のドーパントを用いた場合は、これを共重合成分として含む共重合体がこれを含まない重合体と比較して、屈折率が上昇する性質を有するものを用いることが好ましい。上記性質を有し、重合体と安定して共存可能で、且つ前述の原料である重合性モノマーの重合条件(加熱および加圧等の重合条件)下において安定であるものを、ドーパントとして用いることができる。本実施の形態では、コア部形成用重合性組成物にドーパントを含有させ、コア部を形成する工程において界面ゲル重合法により重合の進行方向を制御し、屈折率調整剤の濃度に傾斜を持たせ、コア部に屈折率調整剤の濃度分布に基づく屈折率分布構造を形成する方法を例示しているが、それ以外にも光学部材用母材を形成した後に屈折率調整剤を拡散させる方法も知られている。以下、屈折率の分布を有するコア部をGI型コア部と称する。GI型コア部を形成することにより、得られる光学部材は広い伝送帯域を有するGI型プラスチック光学部材となる。 In addition, the dopant may be a polymerizable compound, and when a dopant of the polymerizable compound is used, a copolymer containing this as a copolymerization component has an increased refractive index as compared with a polymer not containing this. It is preferable to use those having the property of Using the above-mentioned properties as a dopant that can stably coexist with the polymer and is stable under the polymerization conditions (polymerization conditions such as heating and pressurization) of the above-described raw material polymerizable monomer. Can do. In the present embodiment, the core portion-forming polymerizable composition contains a dopant, and in the step of forming the core portion, the progress of polymerization is controlled by the interfacial gel polymerization method, and the concentration of the refractive index adjusting agent has a gradient. The method of forming a refractive index distribution structure based on the concentration distribution of the refractive index adjusting agent in the core portion is exemplified, but in addition to that, a method of diffusing the refractive index adjusting agent after forming the optical member base material Is also known. Hereinafter, the core portion having a refractive index distribution is referred to as a GI-type core portion. By forming the GI-type core portion, the obtained optical member becomes a GI-type plastic optical member having a wide transmission band.
前記ドーパントとしては、例えば、安息香酸ベンジル(BEN)、硫化ジフェニル(DPS)、リン酸トリフェニル(TPP)、フタル酸ベンジル−n−ブチル(BBP)、フタル酸ジフェニル(DPP)、ビフェニル(DP)、ジフェニルメタン(DPM)、リン酸トリクレジル(TCP)、ジフェニルスルホキシド(DPSO)などが挙げられ、中でも、BEN、DPS、TPP、DPSOが好ましい。また、ドーパントは、例えばトリブロモフェニルメタクリレートのように重合性化合物でもよく、その場合、マトリックスを形成する際に、重合性モノマーと重合性ドーパントとを共重合させるので、種々の特性(特に光学特性)の制御がより困難となるが、ドーパントの移動を抑えることができるので熱に対する屈折率分布安定性の面では有利となる可能性がある。屈折率調整剤の、コア部における濃度および分布を調整することによって、プラスチック光ファイバの屈折率を所望の値に変化させることができる。その添加量は、使用用途、使用形態および組み合わされるコア部原料などに応じて適宜選ばれる。 Examples of the dopant include benzyl benzoate (BEN), diphenyl sulfide (DPS), triphenyl phosphate (TPP), benzyl-n-butyl phthalate (BBP), diphenyl phthalate (DPP), and biphenyl (DP). , Diphenylmethane (DPM), tricresyl phosphate (TCP), diphenyl sulfoxide (DPSO) and the like, among which BEN, DPS, TPP and DPSO are preferable. The dopant may be a polymerizable compound such as tribromophenyl methacrylate. In that case, when forming the matrix, the polymerizable monomer and the polymerizable dopant are copolymerized, so that various properties (especially optical properties). ) Is more difficult to control, but the movement of the dopant can be suppressed, which may be advantageous in terms of stability of the refractive index distribution against heat. By adjusting the concentration and distribution of the refractive index adjusting agent in the core, the refractive index of the plastic optical fiber can be changed to a desired value. The amount added is appropriately selected according to the intended use, usage pattern, core material to be combined, and the like.
その他、コア部、クラッド部もしくはそれらの一部には、光伝送性能を低下させない範囲で、その他の添加剤を添加することができる。例えば、コア部もしくはその一部に耐候性や耐久性などを向上させる目的で、安定剤を添加することができる。また、光伝送性能の向上を目的として、光信号増幅用の誘導放出機能化合物を添加することもできる。該化合物を添加することにより、減衰した信号光を励起光により増幅することができ、伝送距離が向上する。例えば、光伝送リンクの一部にファイバ増幅器として使用することができる。これらの添加剤も、前記原料モノマーに添加した後、重合することによって、コア部、クラッド部もしくはそれらの一部に含有させることができる。 In addition, other additives can be added to the core part, the clad part, or a part thereof within a range that does not deteriorate the optical transmission performance. For example, a stabilizer can be added to the core portion or a part thereof for the purpose of improving weather resistance, durability, and the like. Further, for the purpose of improving optical transmission performance, a stimulated emission functional compound for optical signal amplification can be added. By adding the compound, the attenuated signal light can be amplified by the excitation light, and the transmission distance is improved. For example, it can be used as a fiber amplifier in a part of an optical transmission link. These additives can also be contained in the core part, the clad part, or a part of them by adding to the raw material monomer and then polymerizing.
光学部材用母材15の製造方法は、始めにクラッド作製工程11によりクラッドパイプ12を作製する。クラッドパイプ12の作製方法は、特に限定されるものではなく、公知のいずれの方法も用いることができる。例えば、クラッドパイプ12の原料にPVDFを用いる場合には、溶融押出し法で作製されたものを用いることができる。熱可塑性のポリマーを用いて、ポリマーを加熱溶融して中空状に押し出す溶融押出法で作製されたものを用いることができる。この方法では前述のポリマーであれば任意に用いることができるが、屈折率などの物性や性能からフッ素樹脂などを好ましく用いることができ、特にPVDFを好ましく用いることができる。PVDFは、機械的強度に優れ、屈折率が低いため光ファイバ内を伝送している光の閉じ込めの能力が高いためクラッドパイプ12の素材として好ましく用いられる。なお、クラッドパイプ12は、界面ゲル重合法でプリフォームを作製する場合には、それ自身が反応容器(重合容器)となる。そこで、溶融押出し法で製造された中空円筒状のクラッドパイプ12の一端にクラッドパイプの素材と同じポリマーを用いて底付けを行うことが好ましい。なお、クラッドパイプ12の素材としては、PMMAなどのアクリル樹脂(メタクリル樹脂とも称される)を用いることもできる。
In the manufacturing method of the optical
また、クラッドパイプ12は、回転重合法を用いるクラッド作製工程11により製造することもできる。例えば、クラッドパイプ12をPMMAを素材として形成する場合には、重合性モノマーとしてMMAを用いる。このMMAと反応開始剤、連鎖移動剤及びドーパント(屈折率調整剤)など所望の添加剤とを含有させたクラッド形成用液(以下、クラッド液と称する)を調製する。このクラッド液を所望の光学部材用母材の外径に対応する内径を有し、充分な剛性を有する円筒状の重合容器に入れる。次に、重合容器を温水中で振盪を加えながら予備重合を行い、クラッド液の粘性を高めることが好ましい。その後に、重合容器を水平方向(円筒の高さ方向が水平となる状態)に保持し、加熱しながら回転重合を行う。なお、回転重合を行う際の重合容器の設置方向は、水平方向に限定されるものではない。例えば、重力と略平行の垂直方向や斜め方向に設置して回転させても良い。これにより、重合容器内面に壁を形成するように重合され、厚みt1が略均一のクラッドパイプ12を得ることができる。クラッド液は、調製後に超音波処理や減圧処理により脱気させることが好ましい。重合する際には、ヘリウム,アルゴン,窒素などの不活性ガス雰囲気で行うことがより好ましい。なお、クラッドパイプには、市販のパイプ状の商品を用いることもできる。
Moreover, the clad
また、本発明に用いられるクラッドパイプは、機械的強度向上や難燃性などの多種の機能性を付与させるために複層から形成されたものを用いても良い。クラッドパイプを複層で形成することで、コア部の重合性や耐湿性をそれぞれ別の層で提供することもできる。例えば、コア部と界面とを形成する中空管内壁部とその中空管内壁部を覆う中空管外壁部の2層からクラッドパイプを形成する場合、コア部の重合性を中空管内壁部で、耐湿性を中空管外壁部で提供することもできる。コア部の重合性を提供する際に好ましく用いることができる素材としては、コア部を界面ゲル重合で生成する際に中空管内壁部とコア部とで界面不整が起こらないようなものでである。なお、各層が複層からなる場合には、中空管内壁の素材や特性がコア部外層として用いられる場合にアウターコア、クラッドの1構成層として用いられる場合にインナークラッドと呼ぶこともある。 In addition, the clad pipe used in the present invention may be formed of multiple layers in order to impart various functions such as improvement in mechanical strength and flame retardancy. By forming the clad pipe in multiple layers, the polymerizability and moisture resistance of the core portion can be provided in separate layers. For example, when a clad pipe is formed from two layers of a hollow tube inner wall portion that forms a core portion and an interface and a hollow tube outer wall portion that covers the hollow tube inner wall portion, the polymerizability of the core portion is determined by the inner wall of the hollow tube. The moisture resistance can also be provided at the outer wall of the hollow tube. The material that can be preferably used when providing the polymerizability of the core part is such that when the core part is produced by interfacial gel polymerization, no interface irregularity occurs between the hollow tube inner wall part and the core part. is there. In addition, when each layer consists of multiple layers, when the material and characteristics of the inner wall of the hollow tube are used as the outer layer of the core part, it may be called an inner cladding when it is used as one constituent layer of the outer core and the cladding.
具体的には、中空管内壁部を構成する素材(ポリマー)の溶解度パラメーターとコア部を構成する素材(ポリマー)の溶解度パラメーターとの差が14000(J/m3 )1/2 [=7(cal/cm3 )1/2 ]以下、好ましくは10000(J/m3 )1/2 [=5(cal/cm3 )1/2 ]以下、より好ましくは6000(J/m3 )1/2 [=3(cal/cm3 )1/2 ]以下のものを用いることが好ましい。耐湿性を提供するアウタークラッド部を選択した場合は、コア部との重合性は考えなくても良いので、前述の素材の他に吸水率が1.8%未満であるポリマーを任意に選択することができる。また、複層構成での中空管内壁部において好ましく用いることができる素材は、少なくともコア部の重合性を考慮すれば良く、前述の単層構成の場合の素材以外でも、コア部素材との溶解度パラメーターの差が上記範囲のものであれば、好ましく用いることができる。 Specifically, the difference between the solubility parameter of the material (polymer) constituting the inner wall portion of the hollow tube and the solubility parameter of the material (polymer) constituting the core portion is 14000 (J / m 3 ) 1/2 [= 7 (Cal / cm 3 ) 1/2 ] or less, preferably 10,000 (J / m 3 ) 1/2 [= 5 (cal / cm 3 ) 1/2 ] or less, more preferably 6000 (J / m 3 ) 1 / 2 [= 3 (cal / cm 3 ) 1/2 ] or less is preferably used. When an outer clad part that provides moisture resistance is selected, polymerizability with the core part does not have to be considered, so in addition to the aforementioned materials, a polymer having a water absorption rate of less than 1.8% is arbitrarily selected. be able to. In addition, the material that can be preferably used in the inner wall portion of the hollow tube in the multi-layer configuration only needs to consider at least the polymerizability of the core portion. If the difference in solubility parameter is within the above range, it can be preferably used.
本発明に用いられるクラッドパイプ12の長さL1(mm)は、3000mm以下であることが好ましく、より好ましくは300mm〜2000mmの範囲であり、最も好ましくは500mm〜1500mmのものを用いることである。クラッドパイプ12の長さL1(mm)が、300mm未満であると生産性の点から不利である。また、3000mmを超えると泡の蒸発が困難になる場合がある。なお、この点については後述する。また、厚みt1(mm)は、光学的な観点と強度の観点とを鑑みて0.01mm以上10mm以下であることが好ましく、より好ましくは0.1mm〜5mmの範囲であり、最も好ましくは0.5mm〜5mmのものを用いることである。
The length L1 (mm) of the clad
アウターコア層重合工程13について説明する。アウターコア液は、例えば、MMAなどの重合性モノマーを主成分として、所望の添加剤(例えば、重合開始剤,連鎖移動剤,ドーパントなど)を添加して調製する。その後に、クラッドパイプ12内に注液する。アウターコア層26は、クラッドパイプ12内面にインナーコア部形成用の中空円筒状となるように回転重合法により形成することが好ましい。回転重合法は、クラッドパイプ12を形成する方法と同様の条件で行うことで、略均一な厚みt2(mm)の中空円筒状としてクラッドパイプ12内面に形成される。厚みt2(mm)は、0.05mm以上10mm以下であることが好ましく、0.5mm以上5mm以下であることがより好ましく、最も好ましくは1mm以上3mm以下のものを用いることである。なお、アウターコア液は、調製後に超音波処理や減圧処理により脱気を行うことが好ましい。
The outer core
インナーコア部重合工程14について図3を用いて説明する。インナーコア液も、アウターコア液と同様に、重合性モノマーと所望の添加剤(例えば、重合開始剤,連鎖移動剤,ドーパントなど)とから調製される。このインナーコア液も調製後、超音波処理や減圧処理により脱気することが好ましい。図3(a)に示すように長さL1(mm)のクラッドパイプ12内の一端には底27が設けられており、重合容器として用いられる。また、クラッドパイプ12の中空部にはアウターコア層26が形成され中空管となっている。この中空管にインナーコア液28を注入する。重合を開始させるために、クラッドパイプ12ごと加熱するか、光を照射する。重合が開始され進行すると、図3(b)に示すように重合性モノマーがポリマーになり、インナーコア液28の体積収縮が生じる。また、重合に伴い、インナーコア液28中に気体29が発生し、液面から蒸発する。図3(c)に示すように重合がさらに進行するとインナーコア液28の体積収縮がさらに進行する。重合反応に伴って生じたり、インナーコア液28中に溶存している気体29は、蒸発し続ける。インナーコア液28の重合が終了するとポリマーからなるインナーコア部25が形成され光学部材用母材15が得られる。
The inner
なお、本発明において、コア部の作製方法は、前記方法に限定されるものではない。例えば、インナーコア部をアウターコア部の製造方法のように回転させながら界面ゲル重合を行う回転重合法により形成することもできる。この場合には、アウターコアが形成されているクラッドパイプの中空内にインナーコア液を注入した後に、その一端を密閉し回転重合装置内に水平状態(クラッドパイプの高さ方向が水平になる状態)として回転させながら重合を行う。このときインナーコア液の供給は一括でも良いし、逐次や連続して供給しても良い。このときにインナーコア用重合性組成物の供給量、組成、重合度を調整することで、連続した屈折率分布を有するGI型のほかに、階段状の屈折率分布を有するマルチステップ型の製造にも適用できる。なお、本発明において、この重合方法を回転ゲル重合法と称する。 In the present invention, the method for manufacturing the core portion is not limited to the above method. For example, it can also be formed by a rotational polymerization method in which interfacial gel polymerization is performed while rotating the inner core portion as in the method of manufacturing the outer core portion. In this case, after injecting the inner core liquid into the hollow of the clad pipe in which the outer core is formed, one end thereof is sealed and the horizontal state in the rotation polymerization apparatus (the height direction of the clad pipe is horizontal) ) And rotating while rotating. At this time, the inner core liquid may be supplied all at once or sequentially or continuously. At this time, by adjusting the supply amount, composition, and degree of polymerization of the polymerizable composition for the inner core, in addition to the GI type having a continuous refractive index distribution, a multi-step type having a stepped refractive index distribution is manufactured. It can also be applied to. In the present invention, this polymerization method is referred to as a rotational gel polymerization method.
図3に示すようにクラッドパイプ12内にアウターコア層26が形成された中空管の中空部にインナーコア部25が形成される。インナーコア部25の直径D1(mm)は、5mm以上であることが好ましく、より好ましくは5mm〜50mmの範囲とすることであり、最も好ましくは10mm〜50mmの範囲とすることである。直径D1(mm)の上限は特に限定されるものではない。しかしながら、インナーコア部25を界面ゲル重合法で形成する場合には、直径D1(mm)の上限値は50mm以下が好ましく、32mm以下がより好ましく、最も好ましくは25mm以下とすることである。また、アウターコア層26の厚みt2(mm)とインナーコア部25の直径D1(mm)とは、2≦(D1/t2)であることが必要であり、より好ましくは、5≦(D1/t2)≦100の範囲であり、最も好ましくは5≦(D1/t2)≦50の範囲である。また、クラッドパイプ12の長さL1(mm)と、インナーコア部25の直径D1(mm)との関係を4≦(L1/D1)≦100の範囲とすることが好ましく、より好ましくは10≦(L1/D1)≦100の範囲とすることであり、最も好ましくは、30≦(L1/D1)≦100の範囲とすることである。
As shown in FIG. 3, the
このようにインナーコア部25の直径D1,アウターコア層26の厚みt2,クラッドパイプ12の長さL1との関係を規定することで、発生する気体29は、容易に液面から蒸発するためインナーコア部25に泡として残ることが抑制される。そして、この光学部材用母材15を延伸工程16にて延伸することで気泡(ボイドとも称される)の発生が極めて抑制された素線17を得ることができる。この素線17は、ボイドが極めて少ないために伝送損失が低く、またボイドが生じ製品として用いることができない部分が極めて少ないまたは無いので、生産性に優れている。
By defining the relationship between the diameter D1 of the
本発明の他の形態を図4及び図5を用いて説明する。図4には、クラッド層40とコア部41とを有する光学部材用母材42を示す。この光学部材用母材42のコア部41は、その中心が最も屈折率が高く、周辺に向かって連続的に屈折率が小さくなるGI型である(図4(b)参照)。
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows an optical
光学部材用母材42の製造方法を図5を用いて説明する。ガラス管43の中にMMA及び重合開始剤などを含むクラッド液を注液した後に回転重合法により長さL2(mm),厚みt3(mm),内径(コア部41の直径となる)D2(mm)のクラッド層40を形成する。図5(a)に示すようにそのクラッド層40の中空部内にMMA及び重合開始剤,ドーパントなどを含むコア液44を注液する。重合を開始させるために、ガラス管43ごと加熱するか、光を照射する。重合が開始され進行すると、図5(b)に示すように重合性モノマーがポリマーになり、コア液44の体積が収縮しつつ気体45が発生して液面から蒸発する。図5(c)に示すように重合がさらに進行するとコア液44の体積収縮がさらに進行して、図5(d)に示すようにコア液44の重合が終了するとポリマーからなるコア部41がクラッド層40内に形成され光学部材用母材42が得られる。
A method of manufacturing the optical
コア部41の直径D2(mm)は、5mm以上であることが好ましく、より好ましくは5mm〜32mmの範囲とすることであり、最も好ましくは5mm〜25mmの範囲とすることである。なお、コア部41の直径D2(mm)の上限は前述したものにされるものではないが、コア部41を界面ゲル重合法で形成する場合には、直径D2(mm)の上限値は50mm以下が好ましく、32mm以下がより好ましく、最も好ましくは25mm以下とすることである。また、クラッド層40の厚みt3(mm)とコア部41の直径D2(mm)とは、2≦(D2/t3)であることが必要であり、より好ましくは、5≦(D2/t3)≦100の範囲であり、最も好ましくは5≦(D2/t3)≦50の範囲である。また、クラッド層40の長さL2(mm)と、コア部41の直径D2(mm)との関係を4≦(L2/D2)≦100の範囲とすることが好ましく、より好ましくは10≦(L2/D2)≦100の範囲とすることであり、最も好ましくは、30≦(L2/D2)≦100の範囲とすることである。
The diameter D2 (mm) of the
また、インナーコア液の投入量は、例えば、径16mm、長さ1000mmの管に投入する場合は98Vol%以下とすることが好ましい。鉛直方向に静置させて行う界面ゲル重合の場合は収縮応答や発泡の抜けが行われる部位が主に上面となるので95Vol%程度が好ましく、90Vol%程度がより好ましい。回転ゲル重合法の場合は、反応が中空管内壁面で行われるため、前記界面ゲル重合法に比べて収縮応答や発泡抜けが行われ易くなるためより多く投入することができる。なお、投入量が少ないと生産性が低下するので、50Vol%以上が好ましく、70Vol%以上がより好ましい。 The amount of the inner core liquid to be charged is preferably 98 Vol% or less when, for example, it is charged into a pipe having a diameter of 16 mm and a length of 1000 mm. In the case of interfacial gel polymerization carried out by standing in the vertical direction, the portion where shrinkage response or foaming is lost is mainly the upper surface, so about 95 Vol% is preferable, and about 90 Vol% is more preferable. In the case of the rotating gel polymerization method, since the reaction is carried out on the inner wall surface of the hollow tube, the shrinkage response and the loss of foam are more easily performed than in the interfacial gel polymerization method, so that more can be added. In addition, since productivity will fall when there is little input amount, 50 Vol% or more is preferable and 70 Vol% or more is more preferable.
コア部41の直径D2,クラッド層40の厚みt3,クラッド層40の長さL2を前記関係にすることで、発生する気体45は、容易に液面から蒸発するためコア部41に泡として残ることが抑制される。そして、この光学部材用母材42を延伸工程16にて延伸することで気泡(ボイドとも称される)の発生が極めて抑制された素線17を得ることができる。この素線17は、伝送損失が低く、またボイドが生じ製品として用いることができない部分が極めて少ないまたは無いので、生産性に優れている。なお、本発明の光学部材用母材のコア部は、例えば、その中心から外周方向に屈折率が階段状に低減するマルチステップインデックス型(MSI型)であっても良い。
By setting the diameter D2 of the
前記方法で作製される光学部材用母材15,42を加工することで、レンズや光ファイバとすることができる。光ファイバを作製する場合は、光学部材用母材15,42を延伸することで、所望の直径、例えば200μm以上1000μm以下の素線17を得ることができる。延伸工程16で行われる製造方法に関しては、特に制限はなく、既知の方法を等しく適用することができる。なお、延伸工程16を行う前に光学部材用母材15,42を減圧乾燥することで、光学部材用母材中の残留モノマーや水分の低減を図ることができる。これにより、溶融加熱延伸時における残留モノマーや水分が揮発し発泡することにより生じる延伸泡の発生を抑制できる。
By processing the optical
延伸工程16では、光学部材用母材15,42を加熱溶融延伸する。加熱温度は光学部材用母材15,42の材質等に応じて、適宜決定することができる。一般的には、180℃〜250℃中の雰囲気で行われることが好ましい。延伸条件(延伸温度等)は、光学部材用母材15,42の直径、素線17の直径および用いる材料等を考慮して、適宜決定することができる。例えば、線引張力については、特開平7−234322号公報に記載されている様に、溶融したポリマーを配向させるために0.1N以上としたり、特開平7−234324号公報に記載されている様に溶融延伸後に歪みを残さないようにするために1N以下とすることが好ましい。また、特開平8−106015号公報に記載されている様に、延伸の際に予備加熱を設ける方法等をとることもできる。以上の方法によって得られる素線17については、破断伸びや硬度について特開平7−244220号公報に記載の様に規定することで後に説明する光ファイバ心線19の曲げや側圧特性を改善することができる。
In the stretching
素線17は、そのままの形態でも、例えば光ファイバのような光伝送体として用いることができるが、通常は、その外周に保護層を設け、素線17を保護すると共に様々な機能を持たせる。例えば、光ファイバの曲げ・耐候性の向上,吸湿による性能低下抑制,引張強度の向上,耐踏付け性付与,難燃性付与,薬品による損傷からの保護,外部光線によるノイズ防止,着色などによる商品価値の向上などを目的として素線17の表面に1層以上の保護層を被覆する被覆工程18を行い光ファイバ心線19として使用する。また、素線17や光ファイバ心線19を複数本束ねられたプラスチック光ファイバケーブルとして用いることもできる。なお、保護層の材料及び素線17に保護層を形成する方法は、特に限定されるものではない。
The
保護層形成用の材料には、素線17に熱的ダメージ(例えば、変形,変性,熱分解など)を与えないものを選択する。具体的に以下の材料を挙げることができる。これらは高い弾性を有しているため、曲げなどの機械的な特性付与の観点でも効果がある。まず、ポリマーの一形態であるゴムを用いることもできる。具体的には、イソプレン系ゴム(例えば、天然ゴム,イソプレンゴムなど),ブタジエン系ゴム(例えば、スチレン−ブタジエン共重合ゴム,ブタジエンゴムなど),ジエン系特殊ゴム(例えば,ニトリルゴム,クロロプレンゴムなど),オレフィン系ゴム(例えば、エチレン−プロピレンゴム,アクリルゴム,ブチルゴム,ハロゲン化ブチルゴムなど),エーテル系ゴム,ポリスルフィド系ゴム,ウレタン系ゴムなどが挙げられる。
As the material for forming the protective layer, a material that does not cause thermal damage (for example, deformation, modification, thermal decomposition, etc.) to the
室温では流動性を示し、加熱することによりその流動性が消失して硬化する液状ゴムを用いることができる。具体的には、ポリジエン系(例えば、基本構造がポリイソプレン,ポリブタジエン,ブタジエン−アクリロニトリル共重合体,ポリクロロプレンなど),ポリオレフィン系(例えば、基本構造がポリオレフィン,ポリイソブチレンなど),ポリエーテル系(例えば、基本構造がポリ(オキシプロピレン)など),ポリスルフィド系(例えば、基本構造がポリ(オキシアルキレンジスフィド)など),ポリシロキサン系(例えば、基本構造がポリ(ジメチルシロキサン)など)などを挙げることができる。 It is possible to use a liquid rubber that exhibits fluidity at room temperature and cures when heated to lose its fluidity. Specifically, polydiene-based (for example, basic structure is polyisoprene, polybutadiene, butadiene-acrylonitrile copolymer, polychloroprene, etc.), polyolefin-based (for example, basic structure is polyolefin, polyisobutylene, etc.), polyether-based (for example, , Basic structure is poly (oxypropylene), etc., polysulfide type (eg, basic structure is poly (oxyalkylene disulfide), etc.), polysiloxane type (eg, basic structure is poly (dimethylsiloxane), etc.) Can do.
熱可塑性エラストマー(TPE)を用いることもできる。熱可塑性エラストマーは、室温ではゴム弾性を示し、高温では可塑化されて成形が容易である物質群である。具体的には、スチレン系TPE,オレフィン系TPE,塩化ビニル系TPE,ウレタン系TPE,エステル系TPE,アミド系TPEなどが挙げられる。なお、前記列記したポリマーは、素線17のポリマーのガラス転移温度Tg以下で成形可能なものであれば、特に上記材料に限定されず、各材料間もしくは上記以外の共重合体や混合ポリマーを用いることもできる。
Thermoplastic elastomers (TPE) can also be used. Thermoplastic elastomers are a group of substances that exhibit rubber elasticity at room temperature and are plasticized at high temperatures and are easy to mold. Specific examples include styrene TPE, olefin TPE, vinyl chloride TPE, urethane TPE, ester TPE, amide TPE, and the like. The listed polymers are not particularly limited to the above materials as long as they can be molded at a glass transition temperature Tg or lower of the polymer of the
また、ポリマー前駆体と反応剤などとを混合した液を熱硬化させるものを用いることができる。例えば、特開平10−158353号公報に記載のNCOブロックプレポリマーと微粉体コーティングアミンとから製造される1液型熱硬化性ウレタン組成物を挙げることができる。また、WO95/26374に記載のNCO基含有ウレタンプレポリマーと20μm以下の固形アミンとからなる1液型熱硬化性ウレタン組成物なども用いることもできる。その他に、性能を改善する目的で難燃剤、酸化防止剤、ラジカル捕獲剤、滑剤などの添加剤や、無機化合物及び/または有機化合物からなる各種フィラーを加えることができる。 Moreover, what hardens the liquid which mixed the polymer precursor, the reactive agent, etc. can be used. Examples thereof include a one-component thermosetting urethane composition produced from an NCO block prepolymer and a fine powder coating amine described in JP-A-10-158353. In addition, a one-component thermosetting urethane composition composed of an NCO group-containing urethane prepolymer described in WO95 / 26374 and a solid amine of 20 μm or less can also be used. In addition, additives such as flame retardants, antioxidants, radical scavengers, lubricants, and various fillers composed of inorganic compounds and / or organic compounds can be added for the purpose of improving performance.
被覆の構造としては、素線を被覆することによりプラスチック光ファイバケーブルの製造が可能となる。その際にその被覆の形態として、被覆材と素線の界面が全周にわたって接して被覆されている密着型の被覆と、被覆材と素線の界面に空隙を有するルース型被覆がある。ルース型被覆では、たとえばコネクタとの接続部などにおいて被覆層を剥離した場合、その端面の空隙から水分が浸入して長手方向に拡散されるおそれがあるため、通常は密着型が好ましい。しかし、ルース型の被覆の場合、被覆と素線が密着していないので、ケーブルにかかる応力や熱とはじめとするダメージの多くを被覆材層で緩和させることができ、素線にかかるダメージを軽減させることができるため、使用目的によっては好ましく用いることができる。水分の伝播については、空隙部に流動性を有するゲル状の半固体や粉粒体を充填することで、端面からの水分伝播を防止でき、かつ、これらの半固体や粉粒体に耐熱や機械的機能の向上などの水分伝播防止と異なる機能をあわせ持つようにすることでより高い性能の被覆を形成できる。ルース型の被覆を製造するには、クロスヘッドダイの押出し口ニップルの位置を調整し減圧装置を加減することで空隙層を作ることができる。空隙層の厚みは前述のニップル厚みと空隙層を加圧/減圧することで調整が可能である。 As a covering structure, a plastic optical fiber cable can be manufactured by covering a strand. In this case, there are two types of coatings: a contact type coating in which the interface between the coating material and the strand is in contact with the entire circumference, and a loose type coating having a gap at the interface between the coating material and the strand. In the loose type coating, for example, when the coating layer is peeled off at the connection portion with the connector or the like, moisture may enter from the gaps at the end face and diffuse in the longitudinal direction. However, in the case of a loose-type coating, since the coating and the strands are not in close contact, most of the damage such as stress and heat applied to the cable can be mitigated by the coating layer, and the damage to the strands can be reduced. Since it can be reduced, it can be preferably used depending on the purpose of use. As for the propagation of moisture, by filling the voids with fluid semi-solid or powdery particles, moisture propagation from the end face can be prevented, and heat and A coating with higher performance can be formed by having functions different from moisture propagation prevention such as improvement of mechanical functions. In order to produce a loose type coating, the void layer can be formed by adjusting the position of the extrusion nipple of the crosshead die and adjusting the pressure reducing device. The thickness of the gap layer can be adjusted by pressurizing / depressurizing the nipple thickness and the gap layer.
さらに、必要に応じて多層の被覆層としても良い。1次被覆が充分な厚みを有している場合、素線に与える熱ダメージが減少するため、被覆材の硬化温度の制限は素線へ直接被覆する場合に比べて、緩くすることができる。2次被覆層には、難燃剤や紫外線吸収剤、酸化防止剤、ラジカル捕獲剤、昇光剤、滑剤などを導入してもよい。なお、難燃剤については臭素を始めとするハロゲン含有の樹脂や添加剤や燐含有のものがあるが、毒性ガス低減などの安全性の観点で難燃剤として金属水酸化物を好ましく使うことができる。 Furthermore, a multilayer coating layer may be used as necessary. When the primary coating has a sufficient thickness, thermal damage to the strands is reduced, so that the limit of the curing temperature of the coating material can be relaxed compared to the case where the strands are coated directly. You may introduce | transduce into a secondary coating layer a flame retardant, a ultraviolet absorber, antioxidant, a radical scavenger, a light raising agent, a lubricant, etc. Some flame retardants include halogen-containing resins such as bromine, additives and phosphorus, but metal hydroxides can be preferably used as flame retardants from the viewpoint of safety such as reduction of toxic gases. .
また、複数の機能を付与させるために、様々な機能を有する被覆を積層させてもよい。例えば、前述の難燃化以外に、素線の吸湿を抑制するためのバリア層や水分を除去するための吸湿材料、例えば吸湿テープや吸湿ジェルを被覆層内や被覆層間に有することができ、また可撓時の応力緩和のための柔軟性素材層や発泡層等の緩衝材、剛性を挙げるための強化層など、用途に応じて選択して設けることができる。樹脂以外にも構造材として、高い弾性率を有する繊維(いわゆる抗張力繊維)および/または剛性の高い金属線等の線材を熱可塑性樹脂に含有すると、得られるケーブルの力学的強度を補強することができることから好ましい。抗張力繊維としては、例えば、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維が挙げられる。また、金属線としてはステンレス線、亜鉛合金線、銅線などが挙げられる。いずれのものも前述したものに限定されるものではない。その他に保護のための金属管の外装、架空用の支持線や、配線時の作業性を向上させるための機構を組み込むことができる。 Moreover, in order to provide a plurality of functions, coatings having various functions may be laminated. For example, in addition to the above-mentioned flame retardant, it is possible to have a barrier layer for suppressing moisture absorption of the wire and a moisture absorbing material for removing moisture, such as a moisture absorbing tape or moisture absorbing gel in the coating layer or between the coating layers, In addition, a flexible material layer for relaxing stress at the time of flexibility, a cushioning material such as a foam layer, a reinforcing layer for increasing rigidity, and the like can be selected and provided depending on the application. In addition to the resin, if the thermoplastic resin contains a fiber having a high elastic modulus (so-called tensile fiber) and / or a highly rigid metal wire, the mechanical strength of the resulting cable can be reinforced. It is preferable because it is possible. Examples of the tensile strength fiber include aramid fiber, polyester fiber, and polyamide fiber. Examples of the metal wire include stainless steel wire, zinc alloy wire, copper wire and the like. None of these are limited to those described above. In addition, a metal tube exterior for protection, an aerial support line, and a mechanism for improving workability during wiring can be incorporated.
また、ケーブルの形状は使用形態によって、素線17や光ファイバ心線19を同心円上にまとめた集合ケーブルや、一列に並べたテープ心線と言われる態様、さらにそれらを押え巻やラップシースなどでまとめた集合ケーブルなど用途に応じてその形態を選ぶことができる。
The shape of the cable depends on the form of use, such as a collective cable in which the
また、本発明の光ファイバを用いた光伝送体は、端部に接続用光コネクタを用いて接続部を確実に固定することが好ましい。コネクタとしては一般に知られている、PN型、SMA型、SMI型、F05型、MU型、FC型、SC型などの市販の各種コネクタを利用することも可能である。コネクタ取り付け時には、使用形態によって任意の長さに切り出して、コネクタへ取り付けることになるが、このときの出射端面が平滑であることが好ましい。端面の平滑化に際しては、研磨によるものやホットプレートに端面をあてることによって樹脂を溶融させる方法などの公知のいかなる方法も使用可能である。なお、樹脂溶融の端面加工では光学結合を考慮してその出射端面の形状が線形に対して広がるようにしたり、狭まるようにするなどの加工も容易に施すことができる。 Moreover, it is preferable that the optical transmission body using the optical fiber of the present invention is securely fixed at the end portion by using an optical connector for connection. As the connector, it is possible to use various commercially available connectors such as PN type, SMA type, SMI type, F05 type, MU type, FC type, and SC type that are generally known. When the connector is attached, it is cut into an arbitrary length depending on the usage form and attached to the connector, but the exit end face at this time is preferably smooth. For smoothing the end face, any known method such as polishing or a method of melting the resin by applying the end face to a hot plate can be used. In addition, in the end face processing of the resin melting, it is possible to easily perform processing such as making the shape of the emission end face wider or narrower in consideration of optical coupling.
本発明の光学部材としての素線,光ファイバ心線および光ファイバケーブルを用いて光信号を伝送するシステムには、種々の発光素子や受光素子、光スイッチ、光アイソレータ、光集積回路、光送受信モジュールなどの光部品を含む光信号処理装置等で構成される。また、必要に応じて他の光ファイバなどと組合わせてもよい。それらに関連する技術としてはいかなる公知の技術も適用でき、例えば、プラスティックオプティカルファイバの基礎と実際(エヌ・ティー・エス社発行)、日経エレクトロニクス2001.12.3号110頁〜127頁「プリント配線基板に光部品が載る,今度こそ」などを参考にすることができる。前記文献に記載の種々の技術と組み合わせることによって、コンピュータや各種デジタル機器内の装置内配線、車両や船舶などの内部配線、光端末とデジタル機器、デジタル機器同士の光リンクや一般家庭や集合住宅・工場・オフィス・病院・学校などの屋内や域内の光LAN等をはじめとする、高速大容量のデータ通信や電磁波の影響を受けない制御用途などの短距離に適した光伝送システムに好適に用いることができる。 The system for transmitting an optical signal using the strands, optical fiber cores and optical fiber cables as the optical members of the present invention includes various light emitting elements, light receiving elements, optical switches, optical isolators, optical integrated circuits, optical transmission / reception. It is composed of an optical signal processing device including optical components such as modules. Moreover, you may combine with another optical fiber etc. as needed. Any known technique can be applied as a technique related to them. For example, the basic and actual of plastic optical fiber (published by NTS Corporation), Nikkei Electronics 2001.1.2.3, pages 110 to 127, “Printed Wiring You can refer to "This time, optical components are mounted on the board." Combined with various technologies described in the above documents, internal wiring in computers and various digital devices, internal wiring in vehicles and ships, optical terminals and digital devices, optical links between digital devices, general households and housing complexes・ Suitable for optical transmission systems suitable for short distances such as high-speed, large-capacity data communications and control applications that are not affected by electromagnetic waves, including optical LANs in factories, offices, hospitals, schools, etc. Can be used.
さらに、IEICE TRANS. ELECTRON., VOL. E84-C, No.3, MARCH 2001, p.339-344 「High-Uniformity Star Coupler Using Diffused Light Transmission」,エレクトロニクス実装学会誌 Vol.3, No.6, 2000 476頁〜480頁「光シートバス技術によるインタコネクション」の記載されているものや、特開2003−152284号公報等に記載の導光路面に対する発光素子の配置;特開平10−123350号、特開2002−90571号、特開2001−290055号等の各公報に記載の光バス;特開2001−74971号、特開2000−329962号、特開2001−74966号、特開2001−74968号、特開2001−318263号、特開2001−311840号等の各公報に記載の光分岐結合装置;特開2000−241655号等の公報に記載の光スターカプラ;特開2002−62457号、特開2002−101044号、特開2001−305395号等の各公報に記載の光信号伝達装置や光データバスシステム;特開2002−23011号等に記載の光信号処理装置;特開2001−86537号等に記載の光信号クロスコネクトシステム;特開2002−26815号等に記載の光伝送システム;特開2001−339554号、特開2001−339555号等の各公報に記載のマルチファンクションシステム;や各種の光導波路、光分岐器、光結合器、光合波器、光分波器などと組み合わせることで、多重化した送受信などを使用した、より高度な光伝送システムを構築することができる。以上の光伝送用途以外にも照明(導光)、エネルギー伝送、イルミネーション、センサ分野にも用いることができる。 Furthermore, IEICE TRANS. ELECTRON., VOL. E84-C, No.3, MARCH 2001, p.339-344 “High-Uniformity Star Coupler Using Diffused Light Transmission”, Journal of Japan Institute of Electronics Packaging Vol.3, No.6, 2000, pp. 476-480, “Interconnection by optical sheet bus technology”, arrangement of light-emitting elements with respect to light guide surface described in JP-A No. 2003-152284, etc .; JP-A No. 10-123350, Optical buses described in JP-A-2002-90571, JP-A-2001-290055, etc .; JP-A-2001-74971, JP-A-2000-329962, JP-A-2001-74966, JP-A-2001-74968 Optical branching and coupling devices described in JP-A-2001-318263, JP-A-2001-31840, etc .; optical star described in JP-A-2000-241655, etc. Optical; optical signal transmission devices and optical data bus systems described in JP-A-2002-62457, JP-A-2002-101044, JP-A-2001-305395, etc .; optical described in JP-A-2002-23011 Signal processing apparatus; optical signal cross-connect system described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-86537; optical transmission system described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-26815; each of Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-339554 and 2001-339555 Multi-function system described in the official gazette; and various optical waveguides, optical splitters, optical couplers, optical multiplexers, optical demultiplexers, etc., combined with transmission / reception that is multiplexed, etc. A system can be constructed. In addition to the above light transmission applications, it can also be used in the fields of illumination (light guide), energy transmission, illumination, and sensors.
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料の種類, それらの割合,操作などは、本発明の精神から逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下にしめす具体例に制限されるものではない。なお、実験2ないし7で特に明記しない点は実験1と同じ条件である。 The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. The types of materials, their proportions, operations, etc. shown in the following examples can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the specific examples shown below. It should be noted that the points that are not specified in Experiments 2 to 7 are the same as those in Experiment 1.
実験1では、以下の方法により光学部材用母材を作製した(図5参照)。内径20mm、長さ600mmのガラス管43に底をつけ、これにMMA130gに反応開始剤である過酸化ベンゾイル0.05wt%、連鎖移動剤であるn−ラウリルメルカプタン0.4wt%を添加してクラッド液を調製した。このクラッド液をガラス管43に注液して回転数3000rpm,70℃,5時間重合した。その後、更に2000rpmにて90℃,24時間で熱処理を行い、クラッド層40が形成された中空管を作製した。なお、クラッド層40は、ガラス管43の全域に渡って形成されたので、長さL2は、600mmであった。ドーパントとしてジフェニルスルフィド12.5wt%を添加したMMAと開始剤,移動剤混合物からなるコア液44を中空管に一杯になるまで注液した。その後にオートクレーブ中にて静置して重合を100℃,48時間、更に120℃,24時間でアニールを行い、光学部材用母材42を作製した。硬化した光学部材用母材42をガラス管43から取り出した。この光学部材用母材のドーパントのなく屈折率分布を有さないクラッド層40の厚みt3は2mmであった。また、ドーパントの拡散した屈折率分布を有するコア部41の直径D2は、16mmであった。コア部の直径D2とクラッド層40の厚みt3との比(D2/t3)は、8であり、クラッド層40の長さL2とコア部の直径D2との比(L2/D2)は、37.5であった。また、光学部材用母材42は、泡などの欠陥が入らず一様なものができた。
In Experiment 1, an optical member base material was prepared by the following method (see FIG. 5). A
実験2では、以下の方法により光学部材用母材を作製した(図3参照)。内径20mm,長さ600mmのPVDF管12に底27を取り付けて重合容器を作製した。これにMMAモノマー130gと実験1と同じ添加剤かつ同じ比率で添加してアウターコア液を調製した。このアウターコア液を重合容器に入れて回転数3000rpm,70℃,5時間で重合した。その後、更に2000rpmにて90℃,24時間で熱処理を行い、アウターコア層26が形成された中空管を得た。アウターコア液に更にドーパントとしてジフェニルスルフィド7wt%を添加したインナーコア液28を中空管内に一杯になるまで注液した。その後にオートクレーブ中にて静置して重合を100℃,48時間、更に120℃,24時間でアニールを行い、光学部材用母材15を得た。この光学部材用母材15でドーパントを含まない(すなわち、屈折率分布を有していない)アウターコア層26の厚みt2は、2mmであり、ドーパントの拡散した屈折率分布を有するインナーコア部25の直径D1は、16mmであった。インナーコア部の直径D1とアウターコア層26の厚みt2との比(D1/t2)は、8であり、クラッドパイプの長さL1とインナーコア部の直径D1との比(L1/D1)は、37.5であった。また、光学部材用母材は泡などの欠陥が入らず一様なものができた。
In Experiment 2, an optical member base material was produced by the following method (see FIG. 3). A bottom 27 was attached to the
実験3では、長さ1000mmのガラス管を用いた。また、クラッド液にMMAを217g用い、コア液のドーパントであるジフェニルスルフィド添加量を7wt%とした以外は、実験1と同じ条件で実験を行った。このとき、クラッド液,コア液の水分量を測定したところ、クラッド液の水分量は0.057質量%,コア液の水分量は0.032質量%であった。コア部の直径D2は16mmであり、クラッド層40の厚みt3は2mmであり、その比(D2/t3)は、8であった。クラッド層40の長さL2は、1000mmでありコア部の直径D2との比(L2/D2)は、62.5であった。また、光学部材用母材は泡などの欠陥が入らず一様なものができた。
In Experiment 3, a glass tube having a length of 1000 mm was used. The experiment was performed under the same conditions as in Experiment 1, except that 217 g of MMA was used as the cladding liquid and the addition amount of diphenyl sulfide as a dopant of the core liquid was 7 wt%. At this time, when the moisture content of the cladding solution and the core solution was measured, the moisture content of the cladding solution was 0.057% by mass, and the moisture content of the core solution was 0.032% by mass. The diameter D2 of the core portion was 16 mm, the thickness t3 of the
実験4では、内径10mmのガラス管を用いた。また、クラッド液にMMAを70g用い、コア液のドーパントであるジフェニルスルフィド添加量を7wt%とした以外は、実験1と同じ条件で実験を行った。コア部の直径D2は4.6mmであり、クラッド層40の厚みt3は2.7mmであり、その比(D2/t3)は、1.7であった。クラッド層40の長さL2は、600mmでありコア部の直径D2との比(L2/D2)は、130.4であった。また、光学部材用母材の泡の抜け残りが8個観測された。泡のない部分を延伸したが、得率は泡のない場合に比較して20%に低下した。
In Experiment 4, a glass tube having an inner diameter of 10 mm was used. In addition, the experiment was performed under the same conditions as in Experiment 1 except that 70 g of MMA was used as the cladding liquid and the addition amount of diphenyl sulfide as a dopant of the core liquid was 7 wt%. The diameter D2 of the core part was 4.6 mm, the thickness t3 of the
実験5では、内径10mm,長さ1500mmのガラス管を用いた。また、クラッド液にMMAを100g用い、コア液のドーパントであるジフェニルスルフィド添加量を7wt%とした以外は、実験1と同じ条件で実験を行った。コア部の直径D2は6.4mmであり、クラッド層40の厚みt3は1.8mmであり、その比(D2/t3)は、3.6であった。クラッド層40の長さL2は、1500mmでありコア部の直径D2との比(L2/D2)は、234.4であった。また、光学部材用母材の泡の抜け残りが4個観測された。泡のない部分を延伸したが、得率は泡のない場合に比較して40%以下であった。
In Experiment 5, a glass tube having an inner diameter of 10 mm and a length of 1500 mm was used. In addition, the experiment was performed under the same conditions as in Experiment 1 except that 100 g of MMA was used as the cladding liquid and the addition amount of diphenyl sulfide as the dopant of the core liquid was 7 wt%. The diameter D2 of the core portion was 6.4 mm, the thickness t3 of the
実験6では、長さ1500mmのガラス管を用いた。また、クラッド液にMMAを300g用い、コア液のドーパントであるジフェニルスルフィド添加量を7wt%とした以外は、実験1と同じ条件で実験を行った。コア部の直径D2は17.6mmであり、クラッド層40の厚みt3は1.2mmであり、その比(D2/t3)は、14.7であった。クラッド層40の長さL2は、1500mmでありコア部の直径D2との比(L2/D2)は、85.2であった。また、光学部材用母材は泡などの欠陥が入らず一様なものができた。
In Experiment 6, a glass tube having a length of 1500 mm was used. In addition, the experiment was performed under the same conditions as in Experiment 1 except that 300 g of MMA was used as the cladding liquid and the addition amount of diphenyl sulfide as the dopant of the core liquid was 7 wt%. The diameter D2 of the core portion was 17.6 mm, the thickness t3 of the
実験7では、内径10mm,長さ1000mmのガラス管を用いた。また、クラッド液にMMAを80g用い、コア液のドーパントであるジフェニルスルフィド添加量を7wt%とした以外は、実験1と同じ条件で実験を行った。コア部の直径D2は6.2mmであり、クラッド層40の厚みt3は1.9mmであり、その比(D2/t3)は、3.3であった。クラッド層40の長さL2は、1000mmでありコア部の直径D2との比(L2/D2)は、161.3であった。また、光学部材用母材は泡の抜け残りが3個観測された。泡のない部分を延伸したが、得率は泡のない場合に比較して60%であった。
In Experiment 7, a glass tube having an inner diameter of 10 mm and a length of 1000 mm was used. In addition, the experiment was performed under the same conditions as in Experiment 1 except that 80 g of MMA was used as the cladding liquid and the addition amount of diphenyl sulfide, which is a dopant of the core liquid, was 7 wt%. The diameter D2 of the core portion was 6.2 mm, the thickness t3 of the
12 クラッドパイプ
15 光学部材用母材
17 プラスチック光ファイバ素線
D1,D2 コア部直径
12
Claims (8)
前記屈折率分布領域を有する部材に接する層の厚みt(mm)と、前記部材の直径D(mm)とが、
2≦(D/t)の関係を有することを特徴とするプラスチック光学部材用母材。 In a base material for a plastic optical member having a member having a region where the refractive index is continuously distributed and at least one layer on the outer periphery of the member,
The thickness t (mm) of the layer in contact with the member having the refractive index distribution region and the diameter D (mm) of the member are:
2. A base material for a plastic optical member, characterized by having a relationship of 2 ≦ (D / t).
4≦(L/D)≦100
の関係を有することを特徴とする請求項1記載のプラスチック光学部材用母材。 When the length of the longest layer among the layers is L (mm),
4 ≦ (L / D) ≦ 100
The base material for plastic optical members according to claim 1, wherein:
前記領域に接する層の厚みt(mm)と、前記領域の直径D(mm)とを
2≦(D/t)とすることを特徴とするプラスチック光学部材用母材の製造方法。 In a method for producing a base material for a plastic optical member in which a polymerizable composition is placed in a hollow tube having at least one layer, and a region in which a refractive index is continuously distributed by polymerizing the polymerizable composition is prepared.
A method for producing a base material for a plastic optical member, wherein a thickness t (mm) of a layer in contact with the region and a diameter D (mm) of the region are 2 ≦ (D / t).
Priority Applications (2)
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