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JPS61223805A - Plastic optical fiber - Google Patents

Plastic optical fiber

Info

Publication number
JPS61223805A
JPS61223805A JP60063709A JP6370985A JPS61223805A JP S61223805 A JPS61223805 A JP S61223805A JP 60063709 A JP60063709 A JP 60063709A JP 6370985 A JP6370985 A JP 6370985A JP S61223805 A JPS61223805 A JP S61223805A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polymer
optical fiber
core
fluorine
core component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP60063709A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshikuni Kaino
戒能 俊邦
Tadanori Fukuda
福田 忠則
Tadayoshi Matsunaga
松永 忠與
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Toray Industries Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp, Toray Industries Inc filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP60063709A priority Critical patent/JPS61223805A/en
Publication of JPS61223805A publication Critical patent/JPS61223805A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/102Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type for infrared and ultraviolet radiation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the titled fiber having an excellent optical transmission characteristic in a near infra-red range, and to lessen an increasement of a loss under a high temperature and a humidity conditions by using as a core component, the polymer contg. a specific fluorine substd. deuterium styrene unit as an essential repeating unit. CONSTITUTION:The core component composes of the polymer contg. the fluorine substd. deuterium styrene unit. shown by the formula as the essential repeating unit. The rate of depressing the refractive index by substituting with the fluorine atom is not large in the core component. Almost all materials which are used as a sheath component in the case of optical fiber that PMMA is used as the core component, are used as the sheath component. The extent of the selection of the sheath component is very wide. By substituted a hydrogen atom of an aromatic ring contd. in the styrene polymer with the fluorine atom and the heavy hydrogen atom, a hygroscopicity of the obtd. polymer is remarkably decreased. A vibration absorption strength of the O-H bonding due to the hygroscopicity reduces not only in the visible range but also in the near infra-red range.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、新規プラスチック光ファイバに関し、特に可
視光域〜近赤外光域にわたり低損失であり、かつ芯成分
重合体の吸湿にもとづく導光損失の変動の小さいプラス
チック光ファイバに関する。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a new plastic optical fiber, which has low loss particularly in the visible light region to near-infrared light region, and which has optical fiber conductivity based on the moisture absorption of the core component polymer. This invention relates to a plastic optical fiber with small fluctuations in optical loss.

(発明の背景) 従来、ポリスチレンあるいはポリメチルメタクリレート
に代表される透明性にすぐれた合成高分子により芯を形
成し、その芯成分よりも屈折率の低い合成高分子をさや
成分とした同心の芯−さや構造により複合ファイバを構
成し、そのファイバの一端に入射した光をファイバの長
さ方向に沿って内部で全反射させて伝達させるプラスチ
ック光フイイバは良(知られている。この種の光ファイ
バを形成する上で考慮すべきことは、ファイバの内部を
光が伝達するにあたり、光が吸収あるいはさんらんされ
ることによって光の減衰を強めるような要因を最小にす
ることにある。
(Background of the Invention) Conventionally, concentric cores have been produced in which a core is formed of a highly transparent synthetic polymer such as polystyrene or polymethyl methacrylate, and a sheath component is a synthetic polymer with a lower refractive index than the core component. - A plastic optical fiber that constitutes a composite fiber with a sheath structure and transmits the light incident on one end of the fiber by total internal reflection along the length of the fiber is well known. In forming the fiber, consideration must be given to minimizing factors that would increase the attenuation of the light by absorption or immersion as the light travels through the fiber.

合成高分子を用いたオプティカルファイバは、従来から
知られている無機ガラスで製造された光ファイバに比べ
て軽量であり、かつ可撓性に富むという長所を有するが
、ガラス製ファイバに比べ内部を伝達する光の減衰度合
が大きいという欠点があった。
Optical fibers using synthetic polymers have the advantage of being lighter and more flexible than conventionally known optical fibers made from inorganic glass, but they are more flexible than glass fibers. The disadvantage is that the transmitted light is highly attenuated.

た光ファイバの光伝送損失の要因は、合成高分子を構成
する炭素−水素間の赤外振動吸収の高調波に起因するこ
とが判明した。
It has been found that the cause of optical transmission loss in optical fibers is due to harmonics of infrared vibration absorption between carbon and hydrogen that constitute the synthetic polymer.

第1図は、ポリスチレンを芯とし、エチレン−ビニルア
セテート共重合体をさやとした従来から公知の方法によ
って製造されたプラスチック光ファイバの光伝送特性を
示す。第1図の特性では、芳香族および脂肪族の炭素水
素間の赤外振動吸収の7倍音が波長528nmおよび5
80n■に、6倍音が605nmおよび650n+aに
、5倍音が715nmおよび7B0nmに現われる。こ
こで、倍音の次数が1つ増加する毎に吸収強度は約1桁
低下する。しかし、これらの吸収のすそのために、いわ
ゆる損失の窓における光伝送損失が大きくなっており、
減衰量の最小値として波長650nmで114dB/に
+m、624nmで129dB/ kmが得られるもの
の、近赤外光域に近ずくと、730nmで4004B/
 km、 780rinで370dB/ kmとなり、
更に長波長側では1000dB/ kmを上まわる光損
失値となる。従って、何等かの方法で炭素−水素間の振
動吸収を小さくシ、あるいは無くすることによらないと
、石英系光ファイバが用いられる850n■前後あるい
は1.3μm前後で光の透過性にすぐれるプラスチック
光ファイバが作製できないことが判明した。
FIG. 1 shows the optical transmission characteristics of a plastic optical fiber manufactured by a conventionally known method and having a core made of polystyrene and a sheath made of ethylene-vinyl acetate copolymer. In the characteristics shown in Figure 1, the 7th overtone of infrared vibration absorption between aromatic and aliphatic carbon hydrogen is at wavelength 528 nm and 5
At 80n■, the 6th overtone appears at 605nm and 650n+a, and the 5th overtone appears at 715nm and 7B0nm. Here, the absorption intensity decreases by about one order of magnitude each time the order of overtone increases by one. However, due to these absorption paths, the optical transmission loss in the so-called loss window increases.
Although the minimum value of attenuation is 114 dB/+m at a wavelength of 650 nm and 129 dB/km at 624 nm, as it approaches the near-infrared region, it is 4004 B/km at 730 nm.
km, 370dB/km at 780rin,
Furthermore, on the long wavelength side, the optical loss value exceeds 1000 dB/km. Therefore, unless the vibrational absorption between carbon and hydrogen is reduced or eliminated in some way, the light transmittance will be excellent at around 850 nm or around 1.3 μm, where silica-based optical fiber is used. It turned out that plastic optical fibers could not be made.

このための方法として、水素を重水素に置換し、炭素−
水素(C−H)の振動吸収を消失させる方法が考えられ
る。これに伴い、炭素−重水素(C−D)間の振動吸収
が現われるが、本発明者らの知見によれば、C−D間の
赤外振動吸収はC−H間の場合に比べ著しく長波長側に
シフトし、例えばポリメチルメタクリレートにおいて、
可視〜近赤外光域において生ずる赤外振動吸収の5倍音
は、C−Hでは740n−であるのに対し、C−Dでは
990n麓であり、6倍音は622n馳のC−Hに対し
C−Dでは905nmであるというように250〜28
0nm程度高波長側にシフトしている。さらに同次数の
倍音でもC−0間振動吸収の強度はC−H間振動吸収の
強度に比べて小さくなることが明らかとなった。
As a method for this purpose, hydrogen is replaced with deuterium, and carbon-
One possible method is to eliminate vibrational absorption of hydrogen (C-H). Along with this, vibrational absorption between carbon and deuterium (C-D) appears, but according to the findings of the present inventors, infrared vibrational absorption between C-D is significantly more pronounced than that between C-H. Shifted to the longer wavelength side, for example in polymethyl methacrylate,
The 5th overtone of infrared vibration absorption that occurs in the visible to near-infrared light range is 740n- for C-H, while it is 990n for CD, and the 6th overtone is 622n for C-H. 250 to 28, such as 905 nm in CD
It is shifted to the higher wavelength side by about 0 nm. Furthermore, it has become clear that even for harmonics of the same order, the strength of C-0 vibration absorption is smaller than the strength of C-H vibration absorption.

このように、合成高分子中の水素を重水素化することに
よって、特に可視光域〜近赤外光域に極めて低損失な窓
を有するプラスチック光ファイバの製造が可能であるこ
とが考えられる。
In this way, by deuterating hydrogen in a synthetic polymer, it is possible to produce a plastic optical fiber having a window with extremely low loss, particularly in the visible light region to near-infrared light region.

合成高分子中の水素を重水素に置換した例としては、メ
チルメタクリレートを重水素化し、重合した樹脂を芯と
したプラスチック光ファイバが既に提案されている(例
えば、米国特許第4.13L 194号または対応の特
開昭54−65556号)。この例では、パー重水素化
されたメチルメタクリレートを連鎖移動剤および重合開
始剤の存在下で塊状重合して芯型合体を得、この芯型合
体をファイバ化することによって波長690nmテ14
7dB/ km、 790nmi? 158dB/km
の値を得ている。これらの損失値は、従来の通常のメチ
ルメタクリレート重合体の損失値が最良の場合でも57
0n膳で220dB/ km以上であることを考えると
、低損失化がなされ、しかも可視波長が近赤外光域にま
で拡大されており、重水素化したメチルメタクリレート
重合体の効果が現われているといえよう。
As an example of replacing hydrogen in a synthetic polymer with deuterium, a plastic optical fiber with a core made of a resin made by deuterating methyl methacrylate and polymerizing it has already been proposed (for example, U.S. Pat. No. 4.13L 194). or the corresponding Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-65556). In this example, perdeuterated methyl methacrylate is bulk-polymerized in the presence of a chain transfer agent and a polymerization initiator to obtain a core-type coalescence, and this core-type coalescence is made into a fiber.
7dB/km, 790nmi? 158dB/km
The value of is obtained. These loss values are 57% even if the loss values of conventional conventional methyl methacrylate polymers are best.
Considering that it is more than 220 dB/km at 0n, the loss has been reduced, and the visible wavelength has been expanded to the near-infrared light region, showing the effect of deuterated methyl methacrylate polymer. You could say that.

しかし、メチルメタクリレート重合体は比較的吸湿性に
富み、常温下でも24時間後に0.3〜04Xywr1
.:a會−m−* k  rm by−」=  −−−
y    −−、。
However, methyl methacrylate polymer has relatively high hygroscopicity, and even at room temperature, after 24 hours, 0.3~04Xywr1
.. :a meeting-m-*k rm by-”= ---
y--,.

クロベデイ7 (Modern Plastic En
eyelopedia)19B8年参照コ、これは重水
素化された重合体についても同様である。
Kurobedei 7 (Modern Plastic En
The same is true for deuterated polymers.

吸湿に基づく酸素−水素(0−H)結合間の振動吸収は
、無機ガラスで製造された光ファイバにおいても問題で
あるが、有機高分子化合物では、損失の窓にO−H振動
吸収の高調波の影響が現われることが多く、少量の水が
存在しても、特に近赤外光域における光伝送特性は低下
する。このため、重水素化によって低損失のプラスチッ
ク光ファイバを作製しても、使用環境条件の湿度変化に
伴って導光性が変動するという問題があった( Po−
1y+m、  I’reprints、  Japan
、  Vol  B2.  No、4.  P810゜
1983参照)。
Vibration absorption between oxygen-hydrogen (0-H) bonds due to moisture absorption is a problem even in optical fibers made of inorganic glass, but in organic polymer compounds, the harmonics of O-H vibration absorption occur in the loss window. Wave effects are often present, and even the presence of a small amount of water degrades optical transmission properties, especially in the near-infrared region. For this reason, even if a low-loss plastic optical fiber was made by deuteration, there was a problem in that the light guiding performance fluctuated as the humidity of the usage environment changed (Po-
1y+m, I'reprints, Japan
, Vol B2. No, 4. (See P810°1983).

(発明の目的) 本発明はこの様な現状に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、特に近赤外光域において光伝送特性に極めて
すぐれ、吸湿に伴う0−H振動吸収の影響の少ない低損
失プラスチック光ファイパル)謬母オスととにあ71.
(Objective of the Invention) The present invention was made in view of the current situation, and its purpose is to provide extremely excellent optical transmission characteristics, especially in the near-infrared light region, and to reduce the effects of 0-H vibration absorption due to moisture absorption. Less low-loss plastic optical fiber) 71.
.

(発明の構成) 上記目的を達成するために、本発明のプラスチ(式中m
、nは、m = 1〜5 、 n = 0〜4 、 m
 +n = 5を満足する整数を表わす)で示される弗
素置換重水素化スチレン単位を必須反復単位とする重合
体を芯成分とすることを最も主要な特徴とする。従来は
、フッ素化メタクリレートの如き、側鎖の一部が弗素置
換されたメタクリル酸エステルを第一成分とし、スチレ
ンを第二成分とした共重合体などが提案(特開昭59−
116701号)されているが、これらの発明ではビニ
ル基水素などの残存するC−H結合の影響が大きく、特
に近赤外光域での低損失化は図り得ない点が大きく異な
っている。
(Structure of the Invention) In order to achieve the above object, the plasti of the present invention (in the formula m
, n is m = 1-5, n = 0-4, m
The most important feature is that the core component is a polymer whose essential repeating unit is a fluorine-substituted deuterated styrene unit represented by +n = an integer satisfying 5. Conventionally, copolymers such as fluorinated methacrylates, in which the first component is a methacrylic acid ester whose side chain is partially substituted with fluorine, and the second component is styrene, have been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1983-1999).
No. 116701), but these inventions differ greatly in that the influence of residual C--H bonds such as vinyl group hydrogen is large, and it is impossible to reduce the loss particularly in the near-infrared region.

本発明におけるプラスチック光ファイバは芯成分として
前記一般式(1)で示される反復単位を有する重合体を
用いることを本質とするが、かかる重合体は一般式 ことによって得ることができる。かかる重合体の重量平
均分子量は通常so、 ooo〜200.000である
The plastic optical fiber of the present invention essentially uses a polymer having a repeating unit represented by the above general formula (1) as a core component, and such a polymer can be obtained according to the general formula (1). The weight average molecular weight of such polymers is usually so,ooo to 200,000.

本発明における弗素置換重水素スチレンの単量体の具体
例としては、例えば下記の如きものが挙げられる。
Specific examples of the fluorine-substituted deuterated styrene monomer in the present invention include the following.

従来、ポリスチレンをコアとする光ファイバにおいては
、芯の屈折率が1.59と比較的大きく、ポリマの密度
ゆらぎに起因するレイリー散乱τは次の(2)、(3)
式 に:ボルッマン定数、 T:絶対温度、λ。:真空中の
波長、  βア:等温圧縮率、ε:融電電率 ρ:密度
、 n:屈折率で示されるため、屈折率の影響で密度ゆ
らぎに起因するレイリー散乱が大きくなるという問題が
あった。然るに、(2)式で示される様に、レイリー散
乱は波長の4乗に逆比例するので、長波長側はど小さい
値となる。従ってポリスチレン系ポリマを芯とする光フ
ァイバにおいても、屈折率を低減させ、かつ近赤外光域
での吸収損失を低減させるこスチレン重合体のビニル基
水素を重水素に置換し、芳香環水素を弗素および重水素
に置換することによって、ポリマの屈折率は低下し、C
−H結合にもとづ(分子振動吸収も消失する。
Conventionally, in optical fibers with a polystyrene core, the refractive index of the core is relatively large at 1.59, and the Rayleigh scattering τ caused by fluctuations in the density of the polymer is as follows (2) and (3).
In the formula: Borckmann's constant, T: absolute temperature, λ. : wavelength in vacuum, βa: isothermal compressibility, ε: fusion rate, ρ: density, n: refractive index, so there is a problem that Rayleigh scattering due to density fluctuation increases due to the influence of the refractive index. Ta. However, as shown in equation (2), Rayleigh scattering is inversely proportional to the fourth power of the wavelength, so the value becomes smaller on the long wavelength side. Therefore, even in optical fibers with a polystyrene polymer as their core, it is possible to reduce the refractive index and reduce absorption loss in the near-infrared region. By replacing C with fluorine and deuterium, the refractive index of the polymer decreases and C
Based on the -H bond (molecular vibration absorption also disappears.

分子中に弗素を導入したポリマをプラスチック光ファイ
バの芯として用いる場合、弗素置換ポリマの屈折率が低
下するため、弗素の導入のしかたによっては、ポリマの
密度ゆらぎに起因するレイリー散乱を効果的に低減する
ことができても、さや材として、芯型合体よりも更に低
屈折な材料を選択することが困難となる懸念がある。し
かし、本発明によるプラスチック光ファイバの芯材料は
、弗素の導入による屈折率自体の低下の度合もそれ程で
はな(、芳香環水素が全て弗素化された弗素置換重水素
化スチレン単量体 の単独重合体でさえも、ポリスチレンの屈折率よ   
′けるプラスチック光ファイバの芯に適用するさや材と
しては、現在PMMAを芯とする光ファイバのさや材に
用いられているほとんどすべての材料が使用可能となり
、選択の幅は極めて広い。
When a polymer with fluorine introduced into the molecule is used as the core of a plastic optical fiber, the refractive index of the fluorine-substituted polymer decreases, so depending on the method of introducing fluorine, Rayleigh scattering caused by density fluctuations of the polymer can be effectively suppressed. Even if it is possible to reduce the refractive index, there is a concern that it will be difficult to select a material with a lower refraction as the sheath material than that of the core type combination. However, in the core material of the plastic optical fiber according to the present invention, the degree of decrease in the refractive index itself due to the introduction of fluorine is not so great (the core material is made of a fluorine-substituted deuterated styrene monomer in which all hydrogens in the aromatic ring are fluorinated). Even polymers have a refractive index similar to that of polystyrene.
Almost all the materials currently used for the sheath materials of optical fibers with PMMA cores can be used as sheath materials for the cores of plastic optical fibers, and the range of choices is extremely wide.

一方、スチレン重合体の芳香環水素を弗素および重水素
に置換することによって、ポリマの吸湿性は大幅に低下
し、吸湿にもとづ(酸素−水素(OH)振動吸収強度は
、可視光域のみならず、近赤外光域においても極めて小
さくなる。従来、近赤外光域でも光の透過性にすぐれて
いるプラスチック光ファイバは、重水素化したPMMA
を芯トスルもツカ知らttrイるカ(A P L、 V
ol、42. No。
On the other hand, by substituting the aromatic ring hydrogen of the styrene polymer with fluorine and deuterium, the hygroscopicity of the polymer is significantly reduced. Not only that, but it is also extremely small in the near-infrared light region. Conventionally, plastic optical fibers that have excellent light transmittance even in the near-infrared light region are made of deuterated PMMA.
The core tossuru also knows the power (A P L, V
ol, 42. No.

7、P2O3,198:() 、この光ファイバは、吸
湿性が大きいため、特に近赤外光域では、吸・脱湿によ
ってOH基にもとづく吸収強度が大きく変動し、安定し
た導光特性が得られなかったのに比べ、本発明は、吸・
脱湿によっても上記の如く極めて安定した光特性を維持
しうるという特徴がある。
7, P2O3,198:(), This optical fiber has high hygroscopicity, so especially in the near-infrared light region, the absorption intensity based on OH groups fluctuates greatly due to moisture absorption and desorption, making it difficult to maintain stable light guiding properties. In contrast, the present invention provides absorption and
As mentioned above, it has the characteristic that extremely stable optical characteristics can be maintained even after dehumidification.

本発明において、芯成分となる重合体としては、前記の
弗素置換重水素化スチレンの特性を損なわない範囲で適
宜のコモノマを共重合したものも用いることができる。
In the present invention, as the polymer serving as the core component, a polymer copolymerized with an appropriate comonomer can be used as long as the properties of the above-mentioned fluorine-substituted deuterated styrene are not impaired.

かかるコモノマーの好ましい一例として重水素化ビニル
モノマを挙げることができる。かかる重水素化ビニルモ
ノマとして特に好ましいのはパーシューテロスチレンで
ある。弗素置換重水素化aメチルスチレンも好ましい。
A preferred example of such a comonomer is a deuterated vinyl monomer. Particularly preferred as such deuterated vinyl monomer is persuterostyrene. Also preferred is fluorine-substituted deuterated a-methylstyrene.

さらにスチレンやa−メチルスチレン、更にはクロロス
チレン、プロロスチレン、ブロモスチレンあるいはa、
β、β−トリフルオロスチレンなどのスチレンハロ置換
体などの重水素化されていないビニルモノマも使用しう
る。
Furthermore, styrene, a-methylstyrene, chlorostyrene, prolostyrene, bromostyrene or a,
Non-deuterated vinyl monomers such as styrene halo substitutes such as β, β-trifluorostyrene may also be used.

これらコモノマの使用量は前記の弗素置換重水素化スチ
レンの特性を損なわない範囲であれば特に制限はないが
、一般的には50モル%より少ない量、さらには20モ
ル%より少ない量であり、重水素化されていないビニル
モノマの場合は10モル%以下であることが望ましい。
The amount of these comonomers to be used is not particularly limited as long as it does not impair the properties of the fluorine-substituted deuterated styrene, but it is generally less than 50 mol%, and even less than 20 mol%. In the case of non-deuterated vinyl monomers, the content is preferably 10 mol% or less.

本発明のおける芯成分の重合体の製造法は一般的なビニ
ルモノマの重合法を利用しうるが、塊状重合法を用いる
ことが、散乱損失の少ない低損失な光ファイバを得る上
で特に好ましい。その際熱的塊状を用いることも出来る
が、少量の触媒を入れ、ラジカル塊状重合を行うことに
より、重合時間の短縮化し適切な重合体を得ることが可
能となる。ここで用いるラジカル重合開始剤としては、
減圧下で容易に蒸留し精製し得るものであることが望ま
しいが、当該モノマに溶解し、濾過などによって精製し
うるものであれば、使用可能である。
Although a general vinyl monomer polymerization method can be used for producing the core component polymer in the present invention, it is particularly preferable to use a bulk polymerization method in order to obtain a low-loss optical fiber with little scattering loss. In this case, thermal bulk polymerization can be used, but by adding a small amount of catalyst and performing radical bulk polymerization, it becomes possible to shorten the polymerization time and obtain a suitable polymer. The radical polymerization initiator used here is
It is desirable that it can be easily distilled and purified under reduced pressure, but any substance that dissolves in the monomer and can be purified by filtration or the like can be used.

この様な重合開始剤としてはアゾtert−オクタン、
アゾーtert−ブタン、アゾ−ミーブタン、アゾ−1
50−プロパン、アゾ−n−プロパン、アゾ−シフ田ヘ
キサン等のアルキルアゾ化合物、ジーtert−ブチル
パーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、クメンヒド
ロキシパーオキサイド等の有機過酸化物があげられる。
Such polymerization initiators include azo tert-octane,
Azo-tert-butane, azo-mibutane, azo-1
Examples thereof include alkylazo compounds such as 50-propane, azo-n-propane, and azo-Schifter's hexane, and organic peroxides such as di-tert-butyl peroxide, dicumyl peroxide, and cumene hydroxy peroxide.

またアゾイソブチロルニトリル、アゾビスシフ四ヘキサ
ンカルボニトリル、2−フェニルアゾ−2,4−ジメチ
ル−4−メトキシバレロニトリルなどのアゾ化合物も使
用が可能である。
Also usable are azo compounds such as azoisobutyrolonitrile, azobisschifftetrahexanecarbonitrile, and 2-phenylazo-2,4-dimethyl-4-methoxyvaleronitrile.

一方、得られる芯型合体を紡糸するため、分子量を適切
に制御する必要があるが、このための連鎖移動剤として
は減圧条件下で容易に蒸留・精製しうるものを用いるこ
とが望ましい。かかる連鎖移動剤としてはメルカプタン
類が適切であり、具体例としては、n−ブチル、n−プ
ロピルなどの第1級メルカプタン、5ee−ブチル、イ
ソプロピルなどの第2級メルカプタン、tert−ブチ
ル、tert−ヘキシルなどの第3級メルカプタン、あ
るいはフェニルメルカプタンなどの芳香族メルカプタン
が挙げられる。
On the other hand, in order to spin the resulting core-type aggregate, it is necessary to appropriately control the molecular weight, and it is desirable to use a chain transfer agent for this purpose that can be easily distilled and purified under reduced pressure conditions. Mercaptans are suitable as such chain transfer agents, and specific examples include primary mercaptans such as n-butyl and n-propyl, secondary mercaptans such as 5ee-butyl and isopropyl, tert-butyl and tert- Examples include tertiary mercaptans such as hexyl, and aromatic mercaptans such as phenyl mercaptan.

本発明において用いるさや成分は、屈折率が芯成分の屈
折率よりも低いものであるが、少なくとも0.5%、好
ましくは2%低い屈折率を有する合成高分子であれば適
宜の重合体を用いうる。特に、実質的に無定形の重合体
を用いることによって、すぐれた光伝送特性を得ること
ができる。かかろさや成分の重合体の具体例としてはフ
ッ化ピニリデンーテトラフルオ四エチレン共重合体、フ
ッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−ヘキサフル
オロプロピレン三元共重合体、あるいは、フルオロアル
キルメタクリレート重合体、異なるアルキル鎖を持つ2
種のフルオロアルキルメタクリレートの共重合体、フル
オロアルキルメタクリレートとフルオロアルキルアクリ
レートとの共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオ
ロエチレン共重合体と、フルオロアルキルメタクリレー
ト重合体あるいはフルオロアルキルアクリレート重合体
との混合物などが挙げられる。その他一般にPMMAを
芯とする光ファイバのさや材に用いうるものであれば、
いずれでも使用可能である。これらの使用により特に近
赤外において光透過性にすぐれたプラスチック光ファイ
バを得ることができる。
The sheath component used in the present invention has a refractive index lower than that of the core component, and may be any synthetic polymer having a refractive index lower by at least 0.5%, preferably 2%. Can be used. In particular, excellent light transmission properties can be obtained by using substantially amorphous polymers. Specific examples of the polymer of the soft sheath component include pinylidene fluoride-tetrafluorotetraethylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene ternary copolymer, or fluoroalkyl methacrylate polymer, etc. 2 with an alkyl chain
copolymers of fluoroalkyl methacrylates, copolymers of fluoroalkyl methacrylates and fluoroalkyl acrylates, mixtures of vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymers and fluoroalkyl methacrylate polymers or fluoroalkyl acrylate polymers, etc. can be mentioned. Any other material that can be used for the sheath material of optical fibers that generally have PMMA as the core,
Either can be used. By using these, it is possible to obtain a plastic optical fiber having excellent light transmittance, especially in the near infrared.

紡糸方法も従来知られたビニル重合体の周知の紡糸方法
を用いることができる。通常の紡糸方法に従がって芯フ
ァイバをつくりこれにさや用重合体をコーティングする
方法等が例示される。
As for the spinning method, a conventionally known spinning method for vinyl polymers can be used. Examples include a method in which a core fiber is produced according to a conventional spinning method and then coated with a sheath polymer.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお
光ファイバの光伝送特性測定用の光源としては、タング
ステン−ハロゲンランプを用い、回折格子分光器を使用
して、透過減衰率の波長特性を求めた。また、光ファイ
バを高温高湿条件下に静置し、光ファイバの吸湿に伴う
損失値の増加を透過減衰率の測定によって求めた。
Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.
The present invention is not limited to these examples. A tungsten-halogen lamp was used as a light source for measuring the optical transmission characteristics of the optical fiber, and a diffraction grating spectrometer was used to determine the wavelength characteristics of the transmission attenuation rate. In addition, the optical fiber was left standing under high temperature and high humidity conditions, and the increase in loss value due to moisture absorption in the optical fiber was determined by measuring the transmission attenuation rate.

(実施例) モノマ製造例 Mg 21 g (0,86鵬01)、テトラヒドロフ
ラン(THF)2340mjに、ブロムベンゼン−FS
54 g (0,22mol)を加え、触媒量のI2を
添加後加熱すると、約60℃で反応が開始し、12色の
褪色が認められた。その後、60〜70℃で約1時間か
けて、反応に用いる残り大部分のブロムベンゼン−F 
 120 g (0,49wmol)を滴下し、65〜
67℃で約1時間30分反応させ、Grignard試
薬を調製した。
(Example) Monomer production example 21 g of Mg (0.86 Peng 01), 2340 mj of tetrahydrofuran (THF), bromobenzene-FS
When 54 g (0.22 mol) was added and heated after adding a catalytic amount of I2, the reaction started at about 60° C., and fading of 12 colors was observed. After that, most of the remaining bromobenzene-F used in the reaction was heated at 60 to 70°C for about 1 hour.
120 g (0.49 wmol) was added dropwise, and 65~
A Grignard reagent was prepared by reacting at 67° C. for about 1 hour and 30 minutes.

調製したGrignard試薬に、5±2℃で、アセト
アルデヒド−d4(CD3CDO)  54 、1 g
 (1,23鳳o1)を約2時間かけて滴下し15時間
反応させた後、希塩酸を20〜30℃で加えて処理し、
n−ヘキサン抽出、MgSO4乾燥後、溶媒を減圧で蒸
発させ得られる残渣151gを減圧蒸溜し、70〜bの
留分として1−(ペンタフルオロフェニル)エチル−d
4−アルコール109gを得た。
To the prepared Grignard reagent was added 1 g of acetaldehyde-d4(CD3CDO) 54 at 5±2°C.
(1,23 O1) was added dropwise over about 2 hours and reacted for 15 hours, and then treated with dilute hydrochloric acid at 20-30°C.
After extraction with n-hexane and drying with MgSO4, the solvent was evaporated under reduced pressure, and 151 g of the resulting residue was distilled under reduced pressure to obtain 1-(pentafluorophenyl)ethyl-d as a fraction 70-b.
109 g of 4-alcohol was obtained.

次に、1−(ペンタフルオロフェニル)エチル−−4−
アルコール250 g (1,18mol) 、五酸化
リンP2Ol5164 g (1,161161) 、
p−tert−ブチルカテコール3.5gを合わせて加
熱し、140±2℃で約1時間反応させ、反応終了後、
反応物を浴温160℃で減圧下(約120n■Hg)で
素蒸溜することにより素留分190gを得、これを更に
減圧蒸溜し、70〜b 175gを得た。外観は無色透明液体であり、屈折率n
0は1.4465、M” (*/ e)は197であっ
た。
Next, 1-(pentafluorophenyl)ethyl--4-
Alcohol 250 g (1,18 mol), phosphorus pentoxide P2Ol 5164 g (1,161161),
3.5 g of p-tert-butylcatechol was combined and heated, and reacted at 140 ± 2°C for about 1 hour. After the reaction was completed,
The reactant was subjected to elementary distillation at a bath temperature of 160 DEG C. under reduced pressure (approximately 120 nHg) to obtain 190 g of a crude fraction, which was further distilled under reduced pressure to obtain 175 g of 70-b. The appearance is a colorless transparent liquid with a refractive index n
0 was 1.4465, and M'' (*/e) was 197.

衷11−よ 実質的に酸素の存在しない密閉系の重合装置内で、下記
構造式 %式% シーtert−オクタン、連鎖移動剤として、o、 o
os膳o1/lのn−ブチルメルカプタンを添加し、十
分混合したのちに、100℃、20時間でバルク重合を
行い、次いで徐々に昇温し120℃で2時間、140℃
で12時間、160℃で4時間の処理を行い、重合を完
結させて、芯成分重合体を得た。重量平均分子量(光散
乱法によるGPCで測定)は約50万である。一方、さ
や成分として、テトラフルオロプロピルメタクリレート
重合体の融液を用い、芯成分重合体が押出機よりファイ
バ化された時点で直ちにコーティングによゆ芯−さや構
造とし、第1図に示す芯2の直径0.75m、さや成分
3の膜厚0.05園の光ファイバを得た。
11- In a closed system polymerization apparatus substantially free of oxygen, the following structural formula % tert-octane, as a chain transfer agent, o, o
After adding 1/l of n-butyl mercaptan and mixing thoroughly, bulk polymerization was carried out at 100°C for 20 hours, then the temperature was gradually raised to 120°C for 2 hours, and then to 140°C.
The polymerization was completed by treatment at 160° C. for 12 hours and 4 hours at 160° C. to obtain a core component polymer. The weight average molecular weight (measured by GPC using light scattering method) is about 500,000. On the other hand, a melt of tetrafluoropropyl methacrylate polymer was used as the sheath component, and as soon as the core component polymer was made into a fiber from an extruder, it was immediately coated to form a core-sheath structure, and the core 2 shown in FIG. An optical fiber with a diameter of 0.75 m and a sheath component of 3 and a film thickness of 0.05 m was obtained.

この光ファイバの近赤外光域における透過減衰波長特性
を第2図に示す。第2図かられかるように、波長848
nmに175dB/ km、波長942nmに373d
B/km、波長960nmに303dB/ km、波長
992nmに346dB/km、波長1064nIlに
530dB/ kmという低損失の窓が観測され、近赤
外光域において、従来のプラス−−+5u−−J−al
+1la−p*kI)ke稽1畳!44’2!五L−a
アイバが得られた。このプラスチック光ファイバを、6
0℃、90%RHの温湿度条件下において、2昼夜静置
してから取出し、その後直ちに光伝送特性を測定した。
FIG. 2 shows the transmission attenuation wavelength characteristics of this optical fiber in the near-infrared region. As can be seen from Figure 2, the wavelength is 848.
175dB/km to nm, 373d to wavelength 942nm
B/km, a low loss window of 303 dB/km at a wavelength of 960 nm, 346 dB/km at a wavelength of 992 nm, and 530 dB/km at a wavelength of 1064 nIl was observed, and in the near-infrared light region, the conventional plus - + 5u - - J- al
+1la-p*kI)ke practice 1 tatami! 44'2! 5L-a
Aiva was obtained. This plastic optical fiber is
Under temperature and humidity conditions of 0° C. and 90% RH, the sample was left standing for two days and nights, then taken out, and the optical transmission characteristics were immediately measured.

上記低損失窓での吸湿にもとづく損失増は最大でも54
B/ km以内であり、吸湿による損失増のきわめて小
さいプラスチック光ファイバであった。
The increase in loss due to moisture absorption in the above low loss window is at most 54
B/km or less, making it a plastic optical fiber with extremely low loss increase due to moisture absorption.

衷[ 実施例1において、さや成分として、フッ化ビニリデン
−テトラフルオロエチレン共重合体を用い、複合紡糸口
金を用いて芯成分重合体と共に溶融紡糸を行ったほかは
実施例1と同様にして芯の直径0.5鵬、さや成分の膜
厚0.05−の光ファイバを得た。
[In Example 1, a core was prepared in the same manner as in Example 1, except that vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer was used as the sheath component and melt-spun with the core component polymer using a composite spinneret. An optical fiber having a diameter of 0.5 mm and a sheath component thickness of 0.05 mm was obtained.

この光ファイバは、波長786n鳳に最低損失値227
dB/km、波長844am、 960nm、 994
amにそれぞれ241dB/km、3824B/ km
、4144B/ kmの低損失窓があり、近赤外光域用
プラスチック光ファイバとして、きわめてすぐれた特性
を有していた。又、60℃。
This optical fiber has a minimum loss value of 227 at a wavelength of 786 nm.
dB/km, wavelength 844am, 960nm, 994
am to 241dB/km and 3824B/km, respectively.
, 4144B/km, and had extremely excellent characteristics as a plastic optical fiber for near-infrared light. Also, 60℃.

90%RH条件下に2昼故放置したのちの、吸湿にもと
づ(損失増加は実施例と同様きわめてわずかであった〇 実施例1において、芯成分として、下記構造式のペンタ
フルオ胃フェニルートリシューテロスチレン単量体90
モル%、スチレン10モル%から成る共重合体(重量平
均分子量:約50万)を用いたほかは、実施例1と同様
にしてプラスチック光ファイバを作製した。この光ファ
イバも、実施例1.2と同様、近赤外光域での透明性に
すぐれたものであり、794nwiに最低損失値230
4B/ kmが得られた。また、実施例1,2と同様、
吸湿にもとづく損失増加もきわめて低いものであった。
Based on moisture absorption after being left for 2 days under 90% RH conditions (the increase in loss was extremely small as in the examples) In Example 1, pentafluorophenyl group with the following structural formula was used as the core component. Richterostyrene monomer 90
A plastic optical fiber was produced in the same manner as in Example 1, except that a copolymer (weight average molecular weight: approximately 500,000) consisting of 10 mol % of styrene and 10 mol % of styrene was used. Similar to Example 1.2, this optical fiber also has excellent transparency in the near-infrared region, and has a minimum loss value of 230 at 794nwi.
4B/km was obtained. Also, similar to Examples 1 and 2,
The loss increase due to moisture absorption was also very low.

文翌1 メチルメタクリレートの水素を全て重水素に置換したパ
ーシュテロメチルメタクリレート単量体に、重合開始剤
として0,01鳳o1/lのアゾーtert−ブタン、
連鎖移動剤として0.03■01/Jのn−ブチルメル
カプタンを添加して十分に混合し、実質的に酸素の存在
しない密閉系の重合装置内で135℃、12時間でバル
ク重合を行い、次いで徐々に昇温して重合率を上昇させ
、最終的に180℃、12時間で重合を完結させて芯成
分重合体を得た。
Article 1 0.01 o1/l of azo tert-butane as a polymerization initiator is added to persteromethyl methacrylate monomer in which all the hydrogens of methyl methacrylate are replaced with deuterium.
Add 0.03 x 01/J of n-butyl mercaptan as a chain transfer agent, mix thoroughly, and carry out bulk polymerization at 135°C for 12 hours in a closed polymerization apparatus substantially free of oxygen. Next, the temperature was gradually raised to increase the polymerization rate, and the polymerization was finally completed at 180° C. for 12 hours to obtain a core component polymer.

一方、さや成分として、IH,IH,5B−オクタフル
オロペンチルメタクリレート30モル%と、IH,IH
,3H−テトラフルオロプロピルメタクリレート70モ
ル%との共重合体を用い、芯成分重合体を押出機により
ファイバ状とし、直ちにさや成分共重合体を溶融コーテ
ィングすることによって芯−さや構造とした。得られた
プラスチック光ファイバは、波長860amで480d
B/km1780nm+で5?dB/km、855nm
で1064B/ kmと、可視〜近赤外光域において、
きわめてすぐれた透光性を有している。この光ファイバ
を60℃、90%RHの温湿度条件下において、2昼夜
静置してから取出し、その後直ちに光伝送特性を測定し
たところ、吸湿にもとづ(損失増は6B0nmで25d
B/km、780nmで100様に、パーシュ−テロメ
チ7シメタクリレート重合体を芯成分とする光ファイバ
は、初期の光透過性にはすぐれるものの、使用環境の湿
度変化によって透光性の変動が極めて大きいため、特に
近赤外光域での使用には不向きであった。
On the other hand, as a pod component, 30 mol% of IH, IH, 5B-octafluoropentyl methacrylate and IH, IH
, 3H-tetrafluoropropyl methacrylate in an amount of 70 mol %, the core component polymer was formed into a fiber using an extruder, and the core component polymer was immediately melt-coated with a sheath component copolymer to obtain a core-sheath structure. The obtained plastic optical fiber has a wavelength of 860 am and a wavelength of 480 d.
5 at B/km1780nm+? dB/km, 855nm
1064B/km, in the visible to near-infrared light range,
It has extremely good translucency. This optical fiber was left standing for two days and nights under the temperature and humidity conditions of 60°C and 90%RH, and then taken out.The optical transmission characteristics were immediately measured based on moisture absorption (loss increase was 25d at 6B0nm).
B/km, 100 at 780 nm, optical fibers whose core component is Persch-telometh 7-simethacrylate polymer have excellent initial light transmittance, but the light transmittance fluctuates due to changes in the humidity of the usage environment. Because it is extremely large, it is not suitable for use in the near-infrared region.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明によるプラスチック光ファ
イバは、従来のプラスチック光ファイバに比べ特に近赤
外光域において極めてすぐれた光伝送特性を有すると共
に、高温多湿条件下にさらされても損失増が著しく小さ
いため、近赤外光域用光源を用い、数100mの距離間
の光信号伝送媒体として安定して使用しうるという利点
がある。
(Effects of the Invention) As explained above, the plastic optical fiber according to the present invention has extremely superior optical transmission characteristics, especially in the near-infrared light region, compared to conventional plastic optical fibers, and is resistant to exposure to high temperature and humidity conditions. However, since the increase in loss is extremely small, it has the advantage that it can be stably used as an optical signal transmission medium over distances of several hundred meters using a near-infrared light source.

また、85Onm前後や1100Ga以上の波長域にお
いて低損失であるため、石英系光ファイバと光/電気、
電気/光変換なしに接続し使用しうるため、経済性にす
ぐれたローカルエリアネットワークなどの光信号伝送シ
ステムを構成できる利点がある。
In addition, it has low loss in the wavelength range of around 85 Onm and 1100 Ga or more, so it
Since it can be connected and used without electrical/optical conversion, it has the advantage of being able to construct an economical optical signal transmission system such as a local area network.

本発明に用いる弗素置換重水素化スチレン単位り成形体
やフィルム、シートなどでも有用である。
Moldings, films, sheets, etc. made of fluorine-substituted deuterated styrene units for use in the present invention are also useful.

例えば、コネクターや整流素子や光導波路などに有効に
使用できる。
For example, it can be effectively used in connectors, rectifiers, optical waveguides, etc.

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

第1図は、従来の、ポリスチレンをコアとするプラスチ
ック光ファイバの可視光域での光伝送特性の測定結果を
示すグラフ、第2図は本発明プラスチック光ファイバの
折回図、第3図は本発明による低損失プラスチック光フ
ァイバの近赤外光域での光伝送特性の測定結果を示すグ
ラフである。 1・・・・・・光ファイバ、 2・・・・・・芯部、 
3・・・・・・さや部。 特許出願人  日本電信電話公社 同    東し株式会社 波  長 (8m)
Figure 1 is a graph showing the measurement results of optical transmission characteristics in the visible light range of a conventional plastic optical fiber with a polystyrene core. 1 is a graph showing measurement results of optical transmission characteristics in the near-infrared region of a low-loss plastic optical fiber according to the invention. 1... Optical fiber, 2... Core part,
3...Saya part. Patent applicant Nippon Telegraph and Telephone Public Corporation Toshi Co., Ltd. Wavelength (8m)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 合成高分子から成る芯とさやを有するプラスチック光フ
ァイバにおいて、芯が一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (ここで、m、nはm=1〜5、n=0〜4、m+n=
5を満足する整数である)で示される弗素置換重水素化
スチレン単位を必須反復単位とする重合体からなること
を特徴とするプラスチック光ファイバ。
[Claims] In a plastic optical fiber having a core and sheath made of synthetic polymer, the core has a general formula ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ (Here, m and n are m = 1 to 5, n =0~4, m+n=
1. A plastic optical fiber comprising a polymer having as an essential repeating unit a fluorine-substituted deuterated styrene unit represented by the formula (an integer satisfying 5).
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5898706A (en) * 1981-12-07 1983-06-11 Sumitomo Electric Ind Ltd Manufacture of plastic optical fiber
JPS61114211A (en) * 1984-11-09 1986-05-31 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd Plastic optical fiber

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