JPH09222526A

JPH09222526A - 広帯域プラスチッククラッド光ファイバ

Info

Publication number: JPH09222526A
Application number: JP8318384A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Yamamoto; 哲也山本; Seishiro Taneichi; 正四郎種市; Hisaaki Kobayashi; 久晃小林
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1995-12-12
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 1997-08-26

Abstract

(57)【要約】【目的】石英からなるコアと、コアの外周に密着し
て設けられポリマからなるクラッドとを有するプラスチ
ッククラッド光ファイバにおいて、広帯域化を図り、し
かも、それに伴って増加するデメリット（簡易圧着コネ
クタによる接続損失、曲げ損失、さらには、温度変化に
伴う透光損失の悪化）を抑制し、ＡＴＭ−ＬＡＮや高速
イーサネット用などに好適な広帯域ＰＣＦを提供する。【達成手段】クラッドが異なるポリマからなる２層
構造を有し、かつ、コアの屈折率（ｎ_CO）、コアの外周
に密着して設けられた第１クラッドの屈折率
（ｎ_CL1）、及び、第１クラッドの外周に密着して設け
られた第２クラッドの屈折率（ｎ_CL2）が、０．２１≦
（ｎ_CO ²−ｎ_CL1 ²）^1/2＜０．３０、及び、ｎ_CL2
＜ｎ_CL1 を同時に満足する。特に、その第１クラッ
ド、第２クラッドは、ショア硬度、線膨脹係数、ヤング
率等が特定値であることが好ましく、また、クラッドの
外周に応力緩衝層、被覆層を設けることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中距離、短距離範
囲内における高速で容量の大きいデータリンク等のＬＡ
Ｎ（ローカルエリアネットワーク）を構築するために好
適な広帯域プラスチッククラッド光ファイバに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】芯（コア）が石英から成り、鞘（クラッ
ド）がプラスチックから成るステップインデックス型プ
ラスチッククラッド光ファイバ（以後、ＰＣＦと称す
る）は、比較的安価で、プラスチック光ファイバと比較
して透光性に優れ、受発光素子との結合性が良好で、し
かも取り扱い性に優れていることから、中・短距離伝送
用光ファイバやライトガイドとして使用されている。

【０００３】例えば、特開平５−２７１３５０号公報に
記載された、コアが純粋石英、クラッドが紫外線硬化型
フッ素樹脂からなるＰＣＦは、機器内、機器間、移動体
通信やビル内通信等に使用が可能である。さらに、この
ＰＣＦにおいては硬度の高いフッ素系樹脂がクラッド材
として使用され、圧着コネクタの使用が可能であるの
で、コネクタ接続を含む現場施工性に優れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来のＰＣＦは、ハンドリング性、加工性、簡易コネク
タ接続（圧着）性、低価格性、及び結合性に優れている
ものの、開口数（ＮＡ）が０．３７〜０．４０のように
高いので伝送帯域が狭く、その結果、広帯域の情報伝送
方式であるＡＴＭ−ＬＡＮや高速イーサネットなどへは
十分に適用できないという問題がある。

【０００５】また、高速伝送用として、従来より知られ
ている石英系グレーデッドインデックス型やシングルモ
ード型光ファイバは高い伝送帯域を有するものの加工や
コネクタ接続作業が繁雑であり、しかも、母材設計及び
被覆構成が複雑化することにより価格の低減が容易でな
いという問題がある。

【０００６】そこで、加工やコネクタ接続作業が容易
で、母材設計及び被覆構成が容易で安価なＰＣＦにおい
て、広帯域化を図ることができ、しかも、それに伴って
増加するデメリット、即ち、簡易圧着コネクタによる接
続損失、曲げ損失、さらには、温度変化に伴う透光損失
の悪化、を抑制できる広帯域ＰＣＦを提供することを主
な目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明のＰＣＦは、石英からなるコアと、該コアの
外周に密着して設けられ、ポリマからなるクラッドとを
有するプラスチッククラッド光ファイバにおいて、前記
クラッドが異なるポリマからなる２層構造を有し、か
つ、コアの屈折率（ｎ_CO）、コアの外周に密着して設け
られた第１クラッドの屈折率（ｎ_CL1）、及び、第１ク
ラッドの外周に設けた第２クラッドの屈折率（ｎ_CL2）
が、０．２１≦（ｎ_CO ²−ｎ_CL1 ²）^1/2＜０．３０、
及び、ｎ_CL2＜ｎ_CL1 を同時に満足することを特徴
とする。

【０００８】第１クラッドはショア硬度Ｄ６０以上、及
び、常温での線膨脹係数１．０×１０^-4〜２．０×１０
^-4を有する紫外線硬化されたフッ素系（メタ）アクリレ
ート系樹脂からなり、かつ第２クラッドはショア硬度Ｄ
６０以上、及び、常温での線膨脹係数１．０×１０^-4〜
２．３×１０^-4を有する紫外線硬化されたフッ素系（メ
タ）アクリレート系樹脂からなることが好ましい。

【０００９】また、第１クラッドをなすポリマ、及び、
第２クラッドをなすポリマの、それぞれの２３℃でのヤ
ング率は、３０〜６５ｋｇ／ｍｍ²、及び、１５〜６０
ｋｇ／ｍｍ²であることが好ましい。

【００１０】さらに、第１クラッドの厚み（Ｄ1 ）と前
記第２クラッドの厚み（Ｄ2 ）とは、１０μｍ≦Ｄ1 ＋
Ｄ2 ≦２０μｍ、５μｍ≦Ｄ1 、及び、５μｍ≦Ｄ2
を同時に満足することが好ましい。

【００１１】また、前記第２クラッドが、重合生成高分
子物を実質的に含まない紫外線硬化性組成物を塗布し、
紫外線硬化させることによって形成された層であるが好
ましく、さらに、ガラスコアに塗布された第１クラッド
用紫外線硬化性組成物を硬化度５０〜９０％に紫外線硬
化させて、第２クラッド用紫外線硬化性組成物を塗布
し、紫外線硬化させることが好ましい。

【００１２】さらにまた、クラッドの外周に密着させて
エネルギー硬化されたポリマからなる応力緩衝層が設け
られ、さらに、該応力緩衝層の外周に被覆層が設けられ
てなることが好ましく、該応力緩衝層には、９０°剥離
力が４５ g/cm 以下である紫外線硬化型樹脂を用いるこ
とが望ましい。

【００１３】さらに、前記第２クラッドの外径（ＤCL2
）、前記応力緩衝層の外径（ＤS ）、及び前記被覆層
の外径（ＤB ）が、０．３≦（ＤS −ＤCL2 ）／（ＤB
−ＤCL2 ）≦０．７を満足することが望ましい。

【００１４】プラスチッククラッド光ファイバ（ＰＣ
Ｆ）において広帯域化を実現するためには、光ファイバ
の開口数（ＮＡ＝ｎ_CO ²−ｎ_CL1 ²）を低くすることが
必要であり、そのため、本発明では、第１クラッドの屈
折率（ｎ_CL1）と前記コアの屈折率（ｎ_CO）とが、０．
２１≦（ｎ_CO ²−ｎ_CL1 ²）^1/2＜０．３０を満足す
る水準をとる。

【００１５】即ち、広帯域の情報伝送方式における光フ
ァイバとして使用するためには、１００〜２００ｍの伝
送長における帯域が少なくとも１５６Ｍｂｐｓであるこ
とが必要であり、従来のステップインデックス型ＰＣＦ
ではこの帯域水準を満足することができない。しかし、
開口数（ＮＡ）を前記水準まで低くすれば、少なくとも
１５６Ｍｂｐｓ（１００〜２００ｍ）の帯域水準を達成
することができる。

【００１６】そのためには、例えば、石英コアの屈折率
が１．４５８の場合、クラッドの屈折率が１．４２７〜
１．４４３程度となるように、従来のＰＣＦと比べて高
い屈折率のポリマをクラッドに使用すればよい。

【００１７】しかし、低開口数ステップインデックス型
光ファイバのコア内を伝搬する光は光ファイバを曲げた
際に放射モード化し易いので、上述のようにＰＣＦの開
口数（ＮＡ）を小さくすると、曲げ損失が増大するとい
う問題が生じ、実用に供する上での大きな制約となって
いる。従って、クラッドが１層のみからなるＰＣＦにお
いては、従来のＰＣＦ（開口数０．３７〜０．４０の高
開口数）で実用上許容されていた曲げ損失値（入射ＮＡ
が０．３０のＬＥＤ光源を使用し、３ｍ長の光ファイバ
に光を入射させて５ｍｍＲのマンドレルに１５回巻き付
けた時に生じる初期光量値からの光量低下）の水準と同
等の水準（０．３５ｄＢ以下）を維持するためには、Ｐ
ＣＦの開口数（ＮＡ）を小さくしても０．３６以上が限
界であった。すなわちこのようなＰＣＦの曲げ特性はＰ
ＣＦの開口数（ＮＡ）を決定するクラッドの屈折率だけ
でなく、クラッドに使用されるポリマ物性や長手方向の
被覆状態のばらつきによっても影響されるため、ＰＣＦ
の開口数（ＮＡ）が０．３６を下回ると低開口数化に加
えてそれらの影響が無視できなくなり、実用に供するた
めに必要な安定した曲げ特性を十分に満たすことができ
ない。したがって、安定した曲げ特性を得るためにはＰ
ＣＦの開口数（ＮＡ）を小さくしても０．３６以上が限
界であった。

【００１８】しかしながら、第１クラッドの外周に、ｎ
_CL2＜ｎ_CL1の屈折率を満足する第２クラッドを設けれ
ば、第１クラッドの開口数を０．２１≦ＮＡ＜０．３
０と相当に低くしても、曲げ損失を抑制することができ
る。これは、光ファイバを曲げた時、コアと第１クラッ
ドとの界面で一旦生じた放射モードが、第１クラッドと
第２クラッドとの界面で再び全反射させることができる
からであると考えられる。即ち、ｎ_CL2≧ｎ_CL1では全
反射させることができず放射光は光ファイバ外に放射さ
れ失われる。さらに、（ｎ_CO ²−ｎ_CL2 ²）^1/2≧
［（ｎ_CO ²−ｎ_CL ₁ ²）^1/2＋０．０３］とすること
が、第１及び第２クラッドの界面での全反射のために好
ましい。また、ｎ_CL2／ｎ_CL1は低くても０．９５以上
が好ましい。

【００１９】同様に、ＰＣＦの開口数（ＮＡ）を小さく
することによるＰＣＦの広帯域化は、クラッド外周にか
しめ部材をかしめて圧着コネクタを取り付けた時のかし
め損失を増大させるという問題もあるので、コネクタ接
続損失を従来のＰＣＦ（開口数０．３７〜０．４０の高
開口数）並み（０．５ｄＢ以下）に抑えることも実用に
供する上で要求される。ところが、１層のみのクラッド
からなるＰＣＦの場合では、クラッドの組成や物性及び
その長手方向のばらつきや圧着コネクタの種類によら
ず、従来のＰＣＦ並みの０．５ｄＢ以下のかしめ損失値
（入射ＮＡが０．２０、フルモード励振条件）を維持す
るためには、ＰＣＦの開口数（ＮＡ）は低くても０．３
６以上が限界であった。すなわち０．３６未満である
と、クラッドの組成や物性の違い及びその長手方向のば
らつきによる影響が無視できなくなり安定したかしめ特
性が得られにくくなり、実用に供することができない。

【００２０】しかしながら、特定範囲内の屈折率を有す
る第２クラッドを設けて２重クラッドとすれば、第１ク
ラッドの開口数を０．２１≦ＮＡ＜０．３０としてもか
しめ損失を低くすることができるのである。

【００２１】また、第１クラッドの屈折率よりも小さい
屈折率を有する第２クラッドを設けることは、曲げ損
失、かしめ損失の低減化のみならず、ＰＣＦの広帯域化
に対しても非常に有効である。

【００２２】即ち、特定範囲内の屈折率を有する第２ク
ラッドを設ければ、コアからの染み出し漏光は、低次モ
ードの場合、第１クラッドを透過しても第１クラッドと
第２クラッドの界面において反射される。一方、高次モ
ードの場合は第１クラッドを透過して第２クラッドまで
至った漏光は、第２クラッドの光に対する大きな損失に
より減衰し、第２クラッドの外周界面に於いて反射され
た光は第１クラッドと第２クラッドの界面での反射が加
わってさらに大きな減衰となる。よって、従来のＰＣＦ
と比較して低次モードの伝送損失を小さくすることがで
き、高次モードのフィルタ特性を良好なものとすること
ができ、この結果、広帯域伝送をより長距離のものとす
ることができるのである。

【００２３】本発明の広帯域プラスチッククラッド光フ
ァイバの第１クラッド及び第２クラッドをなすポリマ
は、硬化後の硬度が、ショア硬度Ｄ法（ＡＳＴＭ−Ｄ２
２４０）で６０以上の高硬度を有することが好ましい。

【００２４】光ファイバ側面をコネクタフェルールを介
して直接かしめて圧着コネクタを取り付ける際に、光フ
ァイバの破断やクラックによる疲労破断を起こさせない
ためには、クラッドのポリマは硬度が比較的低い方が好
ましいが、ショア硬度Ｄが５０〜５５程度あるいはそれ
以下となると、光ファイバとフェルールのかしめ固着力
を十分に高められず、光ファイバ切断時に石英コア切断
面を鏡面化できる確率が低くなる。

【００２５】一方、ショア硬度Ｄが６０以上、好ましく
はＤ６０〜８５と高硬度のポリマを使用すれば、かしめ
応力がポリマクラッド部にて十分に受け止められるの
で、強く固着することができる。しかもこの程度の高硬
度では光ファイバの破断や疲労破断に至ることもなく、
さらに、光ファイバを切断する際に、光ファイバに押し
当てた切断刃の衝撃伝播がコアまで到達し石英コアを鏡
面を呈した状態でもって切断できる利点があり、光ファ
イバ切断後の光ファイバ断面を非常に平滑にでき、研磨
工程なしでの接続をも可能とすることができる。

【００２６】さらに本発明の光ファイバの第１クラッド
に使用するポリマは、線膨脹係数が常温で１．０×１０
^-4〜２．０×１０^-4であることが好ましく、また、第２
クラッドに使用するポリマは、線膨脹係数が常温で１．
０×１０^-4〜２．３×１０^-4であることが好ましい。
１．０×１０^-4未満であるとポリマが脆すぎるので、コ
アとクラッドとの密着性が良好であっても、熱的ショッ
クや曲げ等による機械的刺激によってクラッドが剥離し
やすくなる。

【００２７】逆に、第１クラッドのポリマの線膨脹係数
が２．０×１０^-4を越えると、ｄｎ_CL／ｄＴ（クラッド
屈折率の温度係数) がｄρ／ｄＴ（線膨脹係数）に比例
するために、低温域においてクラッドの屈折率が大きく
なって光ファイバのＮＡが大きく低下し、この結果、低
温下での透光損失が極めて大きくなり易い。また、第２
クラッドのポリマの線膨脹係数が２．３×１０^-4を越え
ると、低温下でのポリマ収縮によりマイクロベンド損失
が増大し易いので、低温下での透光損失が大きくなり易
い。

【００２８】したがって、開口数（ＮＡ）を前記した低
水準としポリマクラッドを２層構造とした広帯域ＰＣＦ
においては、機械特性と低温特性との両方を満足するＰ
ＣＦとするためには、第１クラッドの線膨脹係数は１．
０×１０^-4〜２．０×１０^-4とし、第２クラッドの線膨
脹係数は１．０×１０^-4〜２．３×１０^-4とすることが
好ましい。

【００２９】また、第１クラッドのポリマ及び第２クラ
ッドのポリマはそのヤング率（２３℃）が、それぞれ３
０〜６５ｋｇ／ｍｍ²、１５〜６０ｋｇ／ｍｍ²である
ことが望ましい。一般的にクラッド等に使用される紫外
線硬化されたフッ素系（メタ）アクリレート系樹脂は、
硬度が高くなるにつれて、ヤング率も高くなる傾向にあ
るが、上記範囲よりも高ヤング率の樹脂は伸びにくく、
光ファイバを切断する際などに欠けが生じ易いので、光
ファイバ接続損失増加の一要因となる。したがって、上
述したようにかしめ特性を良好とするために高硬度とし
てもそのヤング率は低い方が好ましく、総合的に接続特
性が良好な光ファイバを得るためには、上記したヤング
率の水準が好ましいものであり、この結果、石英コアの
鏡面破断による研磨工程なしでの接続も可能となる。な
お、上記範囲よりも低ヤング率の場合は、硬度が高くて
も光ファイバ切断時に切断端面を鏡面化できる確率が低
くなる。

【００３０】上述したショア硬度、線膨脹係数及びヤン
グ率の値を満足させることによって、広帯域の２重クラ
ッドプラスチッククラッド光ファイバにおいて、良好な
圧着特性、かしめ特性、機械特性及び低温特性を満足さ
せることが可能となる。

【００３１】石英コアの表面に形成される第１クラッド
及び第２クラッドは、屈折率等を所望の値に制御しやす
い点等から、紫外線硬化によるフッ素系（メタ）アクリ
レート系樹脂で構成されることが好ましく、この場合、
紫外線硬化性のフッ素系（メタ）アクリレート系組成物
を石英コアの表面に塗布または含浸させた後、紫外線を
照射することにより重合硬化せしめることにより形成さ
れる。

【００３２】本発明のクラッド層の厚みは、第１クラッ
ドの厚み（Ｄ1 ）と第２クラッドの厚み（Ｄ2 ）が１０
μｍ≦Ｄ1 ＋Ｄ2 ≦２０μｍを満足し、かつ第１クラッ
ドの厚み（Ｄ1 ）も、第２クラッドの厚み（Ｄ2 ）もと
もに５μｍ以上であることが好ましい。

【００３３】各クラッド層の厚みが５μｍ未満である場
合は、石英コアと各クラッドとの偏心程度を良好な範囲
内に抑えることが難しく、光ファイバを破断した際に各
クラッドに欠けや剥離が生じ易く、良好な鏡面破断面を
得ることが難しい。さらには偏心不良であると圧着コネ
クタをかしめて取り付けた際に不均一に応力が加わり易
く、かしめ損失が悪くなり易い。

【００３４】第１クラッドの厚み（Ｄ1 ）と第２クラッ
ドの厚み（Ｄ2 ）との和が、１０μｍ未満であると圧着
コネクタをかしめて取り付けた際のかしめ力を十分に受
け止めることができず、光ファイバの破断や疲労を引き
起こすため、十分な固着力が得られ難い。一方第１クラ
ッドの厚み（Ｄ1 ）と第２クラッドの厚み（Ｄ2 ）との
和が２０μｍを越えると低温放置した場合に、クラッド
の収縮によって、石英コアのマイクロベンド損が増大す
る等の問題が生じ易い。

【００３５】

【発明の実施の形態】本発明の光ファイバのコアをなす
石英は、純粋石英で代表されるが、これに、ドープ剤を
添加したものやアルカリ金属等を含有する多成分タイプ
のものであってもよい。

【００３６】本発明において、第１クラッドや第２クラ
ッドをなすポリマとしては、コーティングのし易さなど
の作業効率の点や、硬化速度が早くファイバの高速での
製造に適する点から、紫外線硬化型の樹脂であることが
好ましい。さらに屈折率等を所望の値に制御し易い点等
から、紫外線硬化によるフッ素系（メタ）アクリレート
系樹脂で構成されることがより好ましい。この場合に好
適に使用される紫外線硬化されたフッ素系（メタ）アク
リレート系樹脂としては、例えば米国特許第４５１１２
０９号明細書に記載されたクラッド用ポリマ前駆体組成
物の技術を応用し、フッ素化アルキル基含有のフッ素系
（メタ）アクリレートの主モノマとアルキル基含有の
（メタ）アクリレート系の単官能モノマや多官能モノマ
との組み合わせ及びそれらの混合比率を適正化すること
によって所望物性としたポリマが挙げられる。

【００３７】それらポリマを形成するためのモノマとし
ては以下に例示する物が使用できる。弗素化アルキル基
含有の弗素系（メタ）アクリレートの主モノマとして
は、ＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣＨ₂ＣＦ₃ ＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣＨ₂ＣＦ₂ＣＦ₃ ＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣＨ₂ＣＦＨＣＦ₃ ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）ＣＯＯＣＨ₂ＣＦＨＣＦ₃ ＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣＨ₂ＣＨ₂ＣＦ₃ ＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣＨ₂ＣＦ₂ＣＦＨＣＦ₃ ＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣＨ₂ＣＦ（ＣＦ₃）ＣＦ₃ ＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣＨ（ＣＦ₃）₂ ＣＨ₂＝Ｃ（Ｆ）ＣＯＯＣＨ（ＣＦ₃）₂ ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）ＣＯＯＣＨ（ＣＦ₃）₂ ＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣＨ₂（ＣＦ₂ＣＦ₂）₃ＨＣＨ₂＝Ｃ（Ｆ）ＣＯＯＣＨ₂（ＣＦ₂ＣＦ₂）₂ＨＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）ＣＯＯＣＨ₂（ＣＦ₂ＣＦ₂）₂
ＨＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣＨ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦＨＣＦ₃ ＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣＨ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＨＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）ＣＯＯＣＨ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＨＣＨ₂＝Ｃ（Ｆ）ＣＯＯＣＨ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＨＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣＨ₂ＣＨ₂Ｃ₈Ｆ₁₇ ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）ＣＯＯＣＨ₂ＣＨ₂Ｃ₈Ｆ₁₇ ＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣＨ₂ＣＨ₂Ｃ₁₂Ｆ₂₅ ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）ＣＯＯＣＨ₂ＣＨ₂Ｃ₁₂Ｆ₂₅ ＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣＨ₂ＣＨ₂Ｃ₁₀Ｆ₂₁ ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）ＣＯＯＣＨ₂ＣＨ₂Ｃ₁₀Ｆ₂₁ ＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣＨ₂ＣＨ₂Ｃ₈Ｆ₁₃ ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）ＣＯＯＣＨ₂ＣＨ₂Ｃ₆Ｆ₁₃ ＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣＨ₂ＣＨ₂Ｃ₄Ｆ₉ ＣＨ₂＝ＣＦＣＯＯＣＨ₂ＣＨ₂Ｃ₆Ｆ₁₃ ＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣＨ₂（ＣＨ₂）₆ＣＦ（ＣＦ₃）
₂ ＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣＨ₂Ｃ₁₀Ｆ₂₀ＨＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）ＣＯＯＣＨ₂Ｃ₁₀Ｆ₂₀ＨＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣＨ₂Ｃ₁₂Ｆ₂₄ＨＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）ＣＯＯＣＨ₂Ｃ₁₂Ｆ₂₄ＨＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣＨ₂Ｃ（ＯＨ）ＨＣＨ₂Ｃ₈Ｆ₁₇ ＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣＨ₂ＣＨ₂Ｎ（Ｃ₃Ｈ₇）ＳＯ₂
Ｃ₈Ｆ₁₇ ＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣＨ₂ＣＨ₂Ｎ（Ｃ₂Ｈ₅）ＣＯＣ
₇Ｆ₁₅ ＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯ（ＣＨ₂）₂（ＣＦ₂）₈ＣＦ（Ｃ
Ｆ₃）₂ ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｃ₈Ｆ₁₇）ＣＯＯＣＨ₂ＣＨ
₂Ｃ₈Ｆ₁₇ が挙げられ、これら弗素系（メタ）アクリレートは、構
造が異なる２種類以上の化合物を混合して使用してもよ
い。

【００３８】また、アルキル基含有の（メタ）アクリレ
ート系の単官能モノマとしては、ＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣＨ₂（ＣＨ₂）₆ＨＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）ＣＯＯＣＨ₂（ＣＨ₂）₈ＨＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣＨ₂（ＣＨ₂）₁₀ＨＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣＨ₂（ＣＨ₂）₁₂Ｈが挙げられる。

【００３９】また、多官能モノマとしては、エチレングリコールジ（メタ）アクリレートジエチレングリコールジ（メタ）アクリレートトリエチレングリコールジ（メタ）アクリレートポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート（数平
均分子量２００〜１０００）プロピレングリコールジ（メタ）アクリレートジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレートトリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレートポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート（数
平均分子量２００〜１０００）ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート１，３−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレートヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコール
ジ（メタ）アクリレートビスフェノールＡジ（メタ）アクリレートペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレートジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレートトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレートペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタ（メタ）ア
クリレートＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣＨ₂（Ｃ₂Ｆ₄）₂ＣＨ₂ＯＣＯ
ＣＨ＝ＣＨ₂ ＣＨ₂＝ＣＨＣＯＯＣ₂Ｈ₄（Ｃ₂Ｆ₄）₃Ｃ₂Ｈ₄Ｏ
ＣＯＣＨ＝ＣＨ₂ ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）ＣＯＯＣ₂Ｈ₄（Ｃ₂Ｆ₄）₃Ｃ
₂Ｈ₄ＯＣＯＣ（ＣＨ₃）＝ＣＨ₂ が挙げられる。

【００４０】本発明で用いられるクラッドポリマ用の硬
化性モノマ組成物（クラッド用ポリマ前駆体組成物）
は、石英コアへの表面コーティングの点から、１０〜２
０００ｃｐｓ程度の粘度を有することが望ましく、常温
塗布の場合には特に１５〜２００ｃｐｓが望ましい。ま
たそのクラッドポリマ用のモノマ組成物は加熱又は冷却
によって粘度調整しながら、光ファイバコアにコーティ
ングしてもよい。

【００４１】この硬化性モノマ組成物は、前記したフッ
素アルキル基含有の弗素系（メタ）アクリレートの主モ
ノマ、及びアルキル基含有の（メタ）アクリレート系の
多官能モノマの他に、硬化条件や相溶性等の点で許容さ
れる範囲内であれば必要に応じて各種の添加剤を含有し
てもよい。

【００４２】例えば、ヒンダードフェノール系等の抗酸
化剤、耐光性向上剤、石英コアとの密着性及び結合性を
向上させるためのシランカップリング剤、石英コアへの
均一塗布のための消泡剤、レベリング剤、界面活性剤な
どを適宜混合することができる。

【００４３】カップリング剤としては、シラン系、チタ
ン系、ジルコ・アルミネート系のカップリング剤、例え
ば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メタ
クリロキシプロピルメトキシシラン、γ−アクリロキシ
プロピルメチルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプ
ロピルトリメトキシシラン等のシラン系が好ましい。

【００４４】また、光重合開始剤としては、例えば、ベ
ンゾフェノン、アセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾイ
ンエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベ
ンジルメチルケタール、アゾビスイソブチロニトリル、
ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロ
キシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン等
を、０．１〜５重量％の割合で使用すればよい。これら
光重合開始剤は、必要に応じてアミン化合物やリン化合
物等の光増感剤を併用させてもよい。

【００４５】特に第１クラッド用組成物には、γ−メル
カプトプロピルトリメトキシシラン等のカップリング剤
を添加することが好ましく、これにより、コアとクラッ
ドの密着性を良好にし、ワイブル平均破断強度の値を４
００ｋｇ／ｍｍ²以上のように高くすることが可能とな
り、高い強度信頼性を有するＰＣＦとすることができ
る。その添加量は５％未満が好ましいが０．１〜３．０
％がより好ましい。

【００４６】このクラッド用組成物、特に第２クラッド
用組成物には、上述したようにモノマ成分を含み、か
つ、重合生成高分子物を実質的に含まないことが好まし
く、その組成物は通常１０〜１００ｃｐｓ程度の粘度を
有する。なお、重合生成高分子物は、上述したようなモ
ノマ成分がビニル重合することによって生成するオリゴ
マ（２量体以上）やポリマを意味する。

【００４７】このように重合生成高分子物を実質的に含
まないクラッド用ポリマ前駆体組成物を用いると、組成
物の塗布、紫外線硬化、組成物の塗布、紫外線硬化の順
に、繰り返されて形成される複数層のクラッドが形成さ
れる際のクラッドどうしの密着性が高くなり、加工時に
おける界面剥離や端面欠けの問題を十分に低減させるこ
とができる。この効果は、クラッドとして含弗素系モノ
マを用いる場合に特に有効である。

【００４８】さらに、効果を高めるためには、第１クラ
ッド用ポリマ前駆体組成物をコア基体の表面に連続的に
塗布した後、紫外線照射装置にて紫外線を照射して硬化
させる際に、その紫外線照射強度、紫外線照射量、及び
硬化を促進する窒素パージガス流量を制御することによ
って、その硬化度を５０〜９０％に制御することが好ま
しい。すなわち、引続いて形成される第２クラッドとの
密着性を高める上で必要な第１クラッド中の残存モノマ
成分の残存率を高く保持しておくことができ、第２クラ
ッド成分との密着性がより促進されるからである。これ
は、第１クラッドと第２クラッドとの界面に極く薄い混
合ポリマ層が形成されることによるものと考えられる。

【００４９】また、重合生成高分子物を実質的に含まな
いクラッド用ポリマ前駆体組成物は、クラッドの透明性
や機械的特性を高めるためにも効果的である。

【００５０】このようにしてクラッドが形成されてなる
光ファイバは、その外周に被覆層が形成される。その被
覆層をなすポリマには、熱可塑性樹脂ではナイロン１
１、１２などのポリアミド樹脂やエチレン／テトラフル
オロエチレン共重合体などのフッ素系樹脂、紫外線硬化
型樹脂では硬質のウレタンアクリレート系樹脂などが使
用できる。

【００５１】前述したような紫外線硬化されたフッ素系
（メタ）アクリレート系樹脂をクラッドとした場合に
は、使用環境の温度変化によって、伝送損失に大きな変
動を生じる場合もあるが、その抑制のためには、クラッ
ドと被覆層との間に、そのクラッドの外周に密着させて
エネルギー硬化されたポリマからなる応力緩衝層を設け
ることが効果的である。

【００５２】この応力緩衝層を形成するポリマは、熱可
塑性及び紫外線硬化型のいずれでもよいが、ショア硬度
Ａ８０未満のような軟質のポリマが好ましく、特に、紫
外線硬化型のシリコーン樹脂やウレタンアクリレート系
樹脂等が好ましい。

【００５３】さらには、このポリマは、その９０°剥離
力が４５ g/cm 以下、特に２５〜４５ g/cm であること
が好ましい。なぜならば、応力緩衝層をストリップして
圧着コネクタを取付ける際、クラッドと応力緩衝層の密
着力が強すぎると、応力緩衝層をストリップしても完全
に剥すことが難しくその一部がクラッドに付着したまま
残るので、ＰＣＦとコネクタフェルールとの嵌込み作業
性が悪化し易い。また、密着力の強さは、透光損失、特
に使用環境の温度変化にともなう損失にも大きく影響す
るので、低温特性を良好にするためにも、前記したよう
に剥離力の低いポリマを用いることが好ましい。しか
し、密着力があまりにも弱すぎると、被覆層を設けたＰ
ＣＦ端面からベアファイバ部が突き出す（ピストニン
グ）等の問題が生じ易くなるので、低くとも２５とする
ことが特に好ましい。

【００５４】ポリマの９０°剥離力は次の方法で求めら
れる値である。他成分ガラス上にポリマまたは硬化性組
成物を厚みが２００μｍとなるように塗布し、固化さ
せ、または２００ｍＪの紫外線照射により硬化させて膜
とする。その膜を９０°の方向に剥離させ、その剥離時
の抵抗値（g/cm）を測定する。

【００５５】また、応力緩衝層を設ける場合には、その
外径（ＤS ）及び被覆層の外径（ＤB ）は、０．３≦
（ＤS −ＤCL）／（ＤB −ＤCL）≦０．７（クラッドの
外径：ＤCL、被覆層の外径：ＤB ）を満たすことが好ま
しい。０．３未満では被覆層の収縮応力のベアファイバ
部への悪影響を十分に防ぐことが難しく、逆に、０．７
を越えると被覆層の厚みが薄くなりすぎて、ベアファイ
バ部に側圧や外力が伝わることを防ぐという被覆層とし
ての本来の機能が不十分となるからである。

【００５６】この応力緩衝層が存在すると、クラッドと
被覆層とのポリマ線膨脹係数が大きく相違する場合で
も、特に開口数（ＮＡ）を小さくした場合には現れ易
い、低温時等におけるマイクロベンディング損失を十分
に抑制することができる。

【００５７】かかる光ファイバは、通常の方法によって
製造することができる。つまり、コア材用の石英母材を
火炎研磨もしくはフッ化水素酸により前処理した後、高
周波加熱炉、電気抵抗カーボン炉、もしくは酸水素炎に
て溶融細化し、光ファイバ基体とする。続いて、この光
ファイバ基体を、液状のクラッド用組成物を連続的に供
給するクラッドコーティングダイの中を通してその組成
物を表面に連続塗布し、必要に応じて溶剤を除去した
後、紫外線を照射して重合硬化させクラッド層を形成す
る方法等により第１クラッドを形成し、さらに続いて、
同様の方法にて第２クラッドを形成すればよい。そり外
側に第３クラッドや応力緩衝層を形成する場合には、第
２クラッドの形成に続いて、同様の方法にてそれらの層
を形成すればよい。

【００５８】本発明のクラッド用硬化性組成物等を紫外
線照射炉により重合硬化させる際の光源は、例えば、カ
ーボンアーク、キセノンランプ、中圧水銀灯、超高圧水
銀灯、無電極ランプ、メタルハライドランプ等の通常市
販されている光源を用いればよい。また、重合の効率を
高める点からすると、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下
で照射を行なうことが好ましい。このようにして、コア
の外周に少なくとも第１クラッド及び第２クラッドから
なるクラッド層が形成され、速度制御されたローラを介
して引き取られ、必要に応じて応力緩和層が形成され、
さらに必要に応じて保護層機能を有する樹脂組成物等で
被覆された後に巻き取られる。

【００５９】

【実施例】

［実施例１］プラズマ法により合成された合成石英母材
を、酸水素炎による火炎研磨の前処理をした後、２２０
０℃の高純度炭素抵抗発熱型加熱炉中に連続的に供給
し、コア径が２００μｍとなるように溶融細化させ、光
ファイバ基体とした。下記組成Ａからなる第１クラッド
用ポリマ前駆体組成物（１８ｃｐｓ）を０．１μｍのフ
ィルタで濾過してクラッドコートダイに供給し、前記基
体の表面に連続的に塗布した後、３６０ｎｍに中心波長
を有する３００Ｗ／インチの無電極ランプからの光を照
射により硬化率７５％まで硬化させて紫外線硬化型フッ
素アクリレート樹脂（屈折率１．４４０）からなる第１
クラッド（外径２１６μｍ）を形成させた。

【００６０】組成Ａ：２−（パーフルオロオクチル）エチルアクリレート３０重量部２，２，３，３−テトラフルオロプロピルアクリレート４０重量部トリメチロールプロパントリアクリレート３０重量部 γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン１重量部光重合開始剤（２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン）０．４８重量部

【００６１】引続いて、下記の組成Ｂからなる第２クラ
ッド用ポリマ前駆体組成物（１８ｃｐｓ）を前記と同様
な方法で塗布し硬化させて紫外線硬化型フッ素アクリレ
ート樹脂（屈折率１．４０９）からなる第２クラッド
（外径２３０μｍ）を形成させた。

【００６２】組成Ｂ：１，１，１−トリハイドロパーフルオロウンデシルアクリレート６５重量部２，２，３，３−テトラフルオロプロピルアクリレート１０重量部トリメチロールプロパントリアクリレート２５重量部光重合開始剤（前記と同じ）０．５０重量部

【００６３】さらに引続いて、同様な方法で紫外線硬化
型ウレタンアクリレート樹脂（屈折率１．４３８）から
なる応力緩衝層（外径３３０μｍ）を形成させ、さらに
引続いて、エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体
からなるポリマを溶融被覆して被覆層（外径５００μ
ｍ）を形成させ、光ファイバとして巻き取った。

【００６４】得られた光ファイバの屈折率を測定したと
ころ、石英コア及び第１クラッドの屈折率はそれぞれ
１．４５８、１．４４０であり、ＮＡ（開口数）は０．
２３であった。また、そのコア・クラッド偏心率は４．
０％，また石英コア及びポリマクラッドの非円率はそれ
ぞれ０．５％、０．８％と極めて真円度の高い光ファイ
バであった。

【００６５】また、第１クラッドのショアＤ硬度、ヤン
グ率（２３℃）及び線膨脹係数は、それぞれＤ６５、４
８ｋｇ／ｍｍ²、１．８×１０^-4であり、第２クラッド
のショアＤ硬度、ヤング率（２３℃）及び線膨脹係数
は、それぞれＤ７７、４５ｋｇ／ｍｍ²、２．０×１０
^-4であった。さらに、応力緩衝層は、ショアＡ硬度がＡ
６０、９０°剥離力が３０g/cmであった。

【００６６】得られた光ファイバの透光損失は、波長８
５０ｎｍにて５．６ｄＢ／ｋｍ、６５０ｎｍにて７．９
ｄＢ／ｋｍ、２００ｍの伝送速度が１８０Ｍｂｐｓと光
学的特性において非常に優れたものであった。

【００６７】圧着コネクタを取り付けた際のかしめ損失
は０．４２ｄＢと小さく良好であった。半径５ｍｍのマ
ンドレルに１０回巻き付けた時の曲げ損失は０．２８ｄ
Ｂと従来のＰＣＦ（開口数０．３５〜０．４０）と同等
に小さく、良好な曲げ特性が得られた。また、低温特性
は−２０℃にて２５℃対比１．２７ｄＢと従来のＰＣＦ
と同等であり、良好な低温特性が得られた。

【００６８】さらに、ＣＴ−２カッター（ＳｐｅｃＴｒ
ａｎＳｐｅｃｉａｌｔｙＯｐｔｉｃｓＣｏｍｐａ
ｎｙ製）にて切断した光ファイバ断面（ｎ＝１００）を
顕微鏡で確認したところ、鏡面破断していた割合は９９
％と極めて高く、クラッドに欠けが生じていたものはな
かった。

【００６９】なお、各物性値は以下の方法によって測定
した。

【００７０】曲げ損失（ｄＢ）：３ｍ長の光ファイバ
に、入射ＮＡが０．２５でフルモード励振条件の光源か
ら光を入射させ、シリコンフォトマル受光素子とを用い
てその透過光量を測定し、初期光量とする。次いで試料
を半径５ｍｍのマンドレルに１０回巻き付けて透過光量
を測定し、初期光量との差を曲げ損失とする。

【００７１】かしめ損失（ｄＢ）：無接着、無かしめ
でコネクタに取り付けた試料長３ｍの光ファイバの８５
０ｎｍＬＥＤでの透過光量を初期光量とする。次いで片
端にコネクタをかしめによって取り付け、その際の透過
光量を測定し、初期光量との差をフェルールかしめ損失
とする。

【００７２】低温特性（ｄＢ）：長さ２００ｍの光フ
ァイバを２５℃、５０％ＲＨの環境下で透過光量を測定
し、次に−２０℃の低温下に放置した時の透過光量の差
から、−２０℃の低温下での透過損失とする。

【００７３】［実施例２〜６、及び比較例１〜３］表
１、表２に示す条件となるように、線引き条件や、第１
クラッド、第２クラッドの種類、応力緩衝層及び被覆層
のポリマを変えた以外は、実施例１と同様にして光ファ
イバを作製した。また、各種評価測定も実施例１記載の
方法に従って行った。その結果は表１、表２の通りであ
った。なお、比較例２は第２クラッドを設けなかったも
のである。

【００７４】表１及び表２の結果からわかるように、請
求項１の本発明とすることによって、伝送速度が高く、
しかも曲げ損失もかしめ損失も小さくて、実用性の高い
広帯域ＰＣＦを得ることができた。

【００７５】これに対し、比較例１は曲げ損失が大き
く、比較例２は曲げ損失もかしめ損失も大きく、また、
比較例３は曲げ損失もかしめ損失も低温特性も悪く、い
ずれも実用上不適当なものであった。

【００７６】なお、実施例３〜６の場合は、クラッドの
欠けや剥離、切断端面の鏡面性等において、実施例１、
２よりも不十分な点があった。

【００７７】

【表１】

【００７８】

【表２】

【００７９】

【表３】

【００８０】

【表４】

【００８１】［実施例７］第２クラッド用ポリマ前駆体
組成物の組成を下記組成Ｃに替えた以外は、実施例１と
同様にして光ファイバを作製した。さらに、実施例１記
載の方法により測定評価し、その結果を表３に、実施例
１の結果と対比させて示した。

【００８２】組成Ｃ：１，１，１−トリハイドロパーフルオロウンデシルアクリレート４５．５重量部２，２，３，３−テトラフルオロプロピルアクリレート７．０重量部トリメチロールプロパントリアクリレート１７．５重量部上記アクリレート成分を重合させたポリマ成分（分子量８００〜１０００）３０重量部光重合開始剤（前記と同じ）０．５０重量部

【００８３】得られた光ファイバは、伝送損失及び伝送
速度はほぼ満足できるものであったが、曲げ損失やかし
め損失がやや劣り、さらに、クラッドの欠けや剥離が発
生し易く切断端面の鏡面性は不十分であった。

【００８４】

【表５】

【００８５】

【発明の効果】１００〜２００ｍにおける伝送速度が１
５６Ｍｂｐｓ以上と高く、広帯域の情報伝送方式である
ＡＴＭ−ＬＡＮや高速イーサネット用に適したプラスチ
ッククラッド光ファイバとすることができ、しかも、曲
げ損失やかしめ損失等も小さいので、取扱い性、加工
性、コネクタ接続作業性等の実用特性が良好である広帯
域ＰＣＦとすることができる。

【００８６】さらに、低温下での伝送特性が良好で、切
断端面における欠けや剥離が防止でき、切断端面におけ
る鏡面性にも優れるという特性をも具備させることもで
きる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】石英からなるコアと、該コアの外周に
密着して設けられポリマからなるクラッドとを有するプ
ラスチッククラッド光ファイバにおいて、前記クラッド
が異なるポリマからなる２層構造を有し、かつ、コアの
屈折率（ｎ_CO）、コアの外周に密着して設けられた第１
クラッドの屈折率（ｎ_CL1）、及び、第１クラッドの外
周に密着して設けられた第２クラッドの屈折率
（ｎ_CL2）が、０．２１≦（ｎ_CO ²−ｎ_CL1 ²）^1/2＜
０．３０、及び、ｎ_CL2＜ｎ_CL1 を同時に満足する
ことを特徴とする広帯域プラスチッククラッド光ファイ
バ。
【請求項２】前記第１クラッドが、ショア硬度がＤ
６０以上、及び、常温での線膨脹係数が１．０×１０^-4
〜２．０×１０^-4を有する紫外線硬化されたフッ素系
（メタ）アクリレート系樹脂からなり、かつ、前記第２
クラッドが、ショア硬度がＤ６０以上、及び、常温での
線膨脹係数が１．０×１０^-4〜２．３×１０^-4を有する
紫外線硬化されたフッ素系（メタ）アクリレート系樹脂
からなることを特徴とする請求項１記載の広帯域プラス
チッククラッド光ファイバ。
【請求項３】前記第１クラッドが、２３℃でのヤン
グ率が３０〜６５ｋｇ／ｍｍ²のポリマからなり、か
つ、前記第２クラッドが、２３℃でのヤング率が１５〜
６０ｋｇ／ｍｍ²のポリマからなることを特徴とする請
求項１記載の広帯域プラスチッククラッド光ファイバ。
【請求項４】前記第１クラッドの厚み（Ｄ1 ）と前
記第２クラッドの厚み（Ｄ2 ）とが、１０μｍ≦Ｄ1
＋Ｄ2 ≦２０μｍ、５μｍ≦Ｄ1 、及び、５μｍ≦
Ｄ2 を同時に満足することを特徴とする請求項１記載
の広帯域プラスチッククラッド光ファイバ。
【請求項５】前記第２クラッドが、重合生成高分子
物を実質的に含まない紫外線硬化性組成物を塗布し、紫
外線硬化させることによって形成された層であることを
特徴とする請求項１記載の広帯域プラスチッククラッド
光ファイバ。
【請求項６】前記コア、第１クラッド及び第２クラ
ッドの屈折率（ｎ_CO、ｎ_CL1及びｎ_CL2）が、（ｎ_CO ²
−ｎ_CL2 ²）^1/2≧［（ｎ_CO ²−ｎ_CL1 ²）^1/2＋０．
０３］を満足することを特徴とする請求項１記載の広帯
域プラスチッククラッド光ファイバ。
【請求項７】ガラスコアに塗布された第１クラッド
用紫外線硬化性組成物を硬化度５０〜９０％に紫外線硬
化させて、第２クラッド用紫外線硬化性組成物を塗布
し、紫外線硬化させることにより形成されたクラッドを
有することを特徴とする請求項５記載の広帯域プラスチ
ッククラッド光ファイバ。
【請求項８】クラッドの外周に密着させてエネルギ
ー硬化されたポリマからなる応力緩衝層が設けられ、さ
らに、該応力緩衝層の外周に被覆層が設けられてなるこ
とを特徴とする請求項１記載の広帯域プラスチッククラ
ッド光ファイバ。
【請求項９】前記応力緩衝層が、９０°剥離力が４
５ g/cm 以下である紫外線硬化型樹脂からなることを特
徴とする請求項８記載の広帯域プラスチッククラッド光
ファイバ。
【請求項１０】前記第２クラッドの外径（ＤCL2
）、前記応力緩衝層の外径（ＤS ）、及び前記被覆層
の外径（ＤB ）が、０．３≦（ＤS −ＤCL2 ）／（ＤB
−ＤCL2 ）≦０．７を満足することを特徴とする請求
項８記載の広帯域プラスチッククラッド光ファイバ。