JP2006208551A - プラスチック光ファイバ素線の製造方法およびその製造設備 - Google Patents

Abstract

【課題】 樹脂の劣化を抑制して光学特性に優れたＰＯＦを作製する。
【解決手段】原料を保管している複数の押出装置５０〜５３と合流ブロック５８〜６０と拡散管６１〜６３とダイス６４とを有する溶融押出装置４１を用いて、コアとクラッドからなる複層構造のＰＯＦ１１を作製する。各押出装置は、各部形成流路５４〜５７と接続されており、これらは、各合流ブロック内にて、同心円状に合流するように配されている。各押出装置から溶融樹脂を押し出してから、合流させて複層樹脂を形成する。この複層樹脂を各拡散管に搬送して、ドーパントを拡散させる。合流と拡散作業とを繰り返し連続して行うことで、所望の複層構造を有する複層樹脂を作製する。この複層樹脂をダイス６４より押出してファイバ原糸１３とした後、加熱延して径を調整することで、効率的に低伝送損失に優れるＰＯＦ１１を作製することができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、プラスチック光ファイバ素線の製造方法およびその製造設備に関するものである。

光ファイバは、光が通るコアと、前記コアの外周を覆うクラッドとからなる光伝送体であり、高速伝送かつ大容量の情報伝達ができることから、様々な分野において用いられている。このような光ファイバの中でも、成型加工性や可撓性，耐衝撃性などに優れた性質を有するとともに、安全かつ低価格であり、また、低伝送損失であるプラスチック光ファイバ素線（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ；ＰＯＦ）が注目されている。

最近では、前記ＰＯＦのコアに屈折率分布を設けたグレーデッドインデックス型（Ｇｒａｄｅｄ Ｉｎｄｅｘ：ＧＩ型）ＰＯＦが注目されている。このＧＩ型ＰＯＦは、コアの中心に向かって屈折率が連続的に高くなる構造を有している。このように、屈折率を連続的に変化させると、光を徐々に屈折させてコアに閉じ込めることができる。また、媒質中の光の速度が屈折率に反比例することを利用して、光の速度を中心から離れるにつれて速くすることで、斜めに進む光と直進する光とが、光ファイバの一端から他端までに到達する時間を同じにすることができるので、その伝送波形を崩れにくくすることができる。

ＧＩ型ＰＯＦを含めたＰＯＦの製造方法に関しては、種々の方法が提案されている。下記特許文献１には、屈折率分布を発現させる屈折率調整剤（ドーパント）を含んだ層を同心円状に多重化して複層構造を有する複層樹脂を、拡散部において加熱流延しながらドーパントを拡散させてＰＯＦを連続的に製造する方法が記載されている。下記特許文献２には、重層ダイで各層を押し出した後に、最外層のＴｇ以下の温度で加熱して、内層の拡散性添加剤（ドーパントなど）を熱拡散させて屈折率分布を発現させることを特徴とする製造方法が記載されている。下記特許文献３では、拡散可能な重合体を共に同心円状に流し、所定時間内でドーパントの拡散を行うことでＰＯＦを製造する方法が記載されている。また、下記特許文献４には、光伝送体を形成する非重合性化合物を含有した２種類以上の重合体であり、かつ周辺部よりも中心部の方が高粘度のポリマーを用いて、所定のダイ内で同心円状に流動させてＰＯＦを製造する方法が記載されている。
特開２０００−３５６７１６号公報 特開２００３−５３１３９４号公報 特願平６−５０６１０６号公報 特開平８−３３４６３５号公報

上述のように、ＰＯＦを連続押出しにて製造する場合には、ドーパントのような添加剤を溶融ポリマーが流動している間に拡散させる方法が用いられているが、長時間高温でポリマーの流動を保っていると、ポリマーの分解や劣化、または着色などの問題が生じてしまい、その結果、伝送損失などの光学特性が低下してしまうおそれがある。特許文献１に記載の方法では、ドーパントを拡散させる拡散部の長さが、３３ｃｍ以上必要であるために、装置が大型化してしまうので、設置が困難であったり、設備コストの増大を招いたりするなど、設備に関する問題を抱える。くわえて、拡散部でのポリマーの滞留時間が長くなるので、ポリマーが劣化してしまうおそれがある。特許文献２に記載の方法では、各層を押出した後の温度条件は規定されているが、拡散部の長さや方法などに関しては言及されていない。また、特許文献３および４に記載の方法においても、具体的な設備や方法、また工程条件などに関して言及されていない。したがって、連続押出しによるＰＯＦの最適な製造方法、およびその製造設備に関する提供が望まれていた。

本発明は、従来検討が行われていなかった多層化と拡散長さについて着目したものであり、ポリマーの劣化などを抑制して、効率的かつ低伝送損失などの優れた品質を有するＰＯＦの製造方法、およびその製造設備を提供することを目的とする。

本発明のプラスチック光ファイバ素線の製造方法は、径の中心方向に向かって屈折率分布を有するプラスチック光ファイバ素線の製造方法において、ドーパント濃度が異なる複数の溶融樹脂を第１の合流ブロックにより合流させて同心円状の複層樹脂流とし、この複層樹脂流を拡散部によりドーパント拡散させる第１合流拡散工程と、前記第１合流拡散工程からの複層樹脂流にドーパント濃度が異なる溶融樹脂を第２の合流ブロックにより合流させて同心円状の複層樹脂流とし、この複層樹脂流を拡散部によりドーパントを拡散させる少なくとも１回の第２合流拡散工程とを有することを特徴とする。また、前記第２合流拡散工程からの複層樹脂をダイスより押し出して、ファイバ原糸とする押出工程と、該ファイバ原糸を加熱延伸して前記プラスチック光ファイバ素線とする延伸工程とを有することが好ましい。前記押出工程で押し出された前記ファイバ原糸を冷却する冷却工程と、前記冷却工程からのファイバ原糸を加熱延伸して前記プラスチック光ファイバ素線とする延伸工程とを有することが好ましい。

さらに、前記複層樹脂の流れ方向における前記拡散部の長さＬが、３０ｍｍ以上３３０ｍｍ未満であることが好ましく、前記第２合流拡散工程が２回以上行なわれることが好ましい。また、前記溶融樹脂のドーパント濃度が径の中心に近いものほど高くされていることが好ましい。なお、前記溶融樹脂が、（メタ）アクリル酸エステルからなる重合体を主成分とすることが好ましい。

また、本発明のプラスチック光ファイバ素線の製造設備は、径の中心方向に向かって屈折率分布を有するプラスチック光ファイバ素線の製造設備において、ドーパント濃度が異なる複数の溶融樹脂を合流させて同心円状の複層樹脂流とする第１の合流ブロック、および前記第１の合流ブロックからの複層樹脂流をドーパント拡散させる第１拡散管を有する第１合流拡散装置と、前記第１合流拡散装置からの複層樹脂流にドーパント濃度が異なる溶融樹脂を合流させて同心円状の複層樹脂流とする第２の合流ブロック、および前記第２の合流ブロックからの複層樹脂流をドーパント拡散させる第２拡散管を有し、少なくとも複数連続して設けられる第２合流拡散装置とを有することを特徴とする。前記第２合流拡散装置からの複層樹脂流を押し出してファイバ原糸とするダイスと、前記ファイバ原糸を加熱延伸して前記プラスチック光ファイバ素線とする延伸装置とを有することが好ましい。前記第２合流拡散装置からの複層樹脂を押し出した前記ファイバ原糸を冷却する冷却装置を有することが好ましい。

本発明によれば、ドーパント濃度が異なる複数の溶融樹脂を合流ブロックで合流させて同心円状の複層樹脂流とし、加熱した拡散管の内部でドーパントを拡散させる工程、すなわち、合流と拡散作業（合流拡散工程）とを、連続して少なくとも２回以上行いファイバ原糸を作製するようにし、かつ製造設備として、前記拡散管の長さＬが３０ｍｍ以上３３０ｍｍ未満であるような短い拡散管を用いたので、加熱された拡散管内部をファイバ原糸が通過する時間を短くすることができる。したがって、熱によってポリマーが劣化することを抑制することができるし、短時間の合流拡散工程を複数回行って複層構造を形成するようにしたので、ドーパントの拡散を充分に行うことができ、結果として、明確な屈折率分布を示すＰＯＦを得ることができる。また、溶融樹脂を連続的に押し出してファイバ原糸を作製するので、拡散管の内部には常に新しい溶融樹脂が流入する。そのため、拡散管の内壁面に、溶融樹脂が滞留することがない。これにより、溶融樹脂の劣化や変色が抑制できるので、結果として、ＰＯＦの光学特性の低下につながる要因を低減することができる。なお、長さＬが短い拡散管を用いると、分解して洗浄する場合、その洗浄性に優れる。そのため、ファイバ原糸中への不純物の混入を抑制することもできる。以上より、低光伝送損失であるなどの光学特性に優れたＰＯＦを、効率的に製造することができる。

本発明の実施の形態について図を引用しながら説明するが、本発明は下記実施形態に限定されるものではない。図１は、ＰＯＦの製造工程図である。それぞれの工程については後で詳細に説明するものとし、ここでは工程の流れについてのみ説明する。

本発明のプラスチック光ケーブルの製造工程は、ＰＯＦ１１の構成する複数の重合体を溶融し、複層構造のファイバ原糸１３を作製する溶融押出工程１２と、ファイバ原糸１３を冷却装置により冷却する冷却工程１４と、これを加熱しながら延伸することにより所定の径のＰＯＦ１１を作製する延伸工程１５と、ＰＯＦ１１の外周に所定の被覆材を被覆して保護層を設けてプラスチック光ケーブル１７とする被覆工程１６とからなる。

被覆工程１６を経たＰＯＦ１１は、プラスチック光ファイバ心線またはプラスチック光ファイバコード（ともに、ｐｌａｓｔｉｃ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｒｄ）と称される。本発明においては、このファイバ心線が１本のままであって必要に応じてさらに被覆を施されたものをシングルファイバケーブルと称し、一方、ファイバ心線がテンションメンバなどとともに複数本組み合わされて、さらなる被覆材を被されたものをマルチファイバケーブルと称することとし、プラスチック光ケーブル（ｐｌａｓｔｉｃ ｏｐｔｉｃａｌ ｃａｂｌｅ）１７とは、これらのシングルファイバケーブルとマルチファイバケーブルとの両方を含む。

図２に、本発明により得られるＰＯＦ１１の横断面図を示す。ＰＯＦ１１は、光を通すコア２０と、その外殻部であるクラッド２１とを有し、このクラッド２１は、外径Ｄ１および内径Ｄ２が長手方向にそれぞれ一定で、厚みが均一の管形状であり、かつコアとは異なる屈折率を有する。また、コア２０は、中心に位置する第１コア２２と、その外周に接する第２コア２３と、第２コア２３の外周とクラッド２１の内面に接する第３コア２４とからなる。したがって、クラッド２１の内径は第３コア２４の外径に等しく、第１コア２２の外径は第２コア２３の内径に等しく、第２コア２３の外径は第３コア２４の内径に等しい。

図３に、ＰＯＦ１１の屈折率分布図を示す。図３において、横軸の符号（Ａ）で示される範囲は、図２におけるクラッド２１の屈折率であり、符号（Ｂ）で示される範囲は、図１における第３コア２４の屈折率であり、符号（Ｃ）で示される範囲は第２コア２３の屈折率であり、符号（Ｄ）で示される範囲は第１コア２２の屈折率である。

図３に示されるように、コア２０はクラッド２１との境界から中心に向けて屈折率が連続的に高くなっている。コア２０はクラッド２１よりも屈折率が高く、さらに、コア２０においては、第１コア２２がもっとも高く、次いで、第２コア２３、第３コア２４の順に低くなっている。なお、断面円形の径方向において、屈折率の最大値と最小値との差が０．００１以上０．３以下であることが好ましい。このような構造によりＰＯＦ１１は、ＧＩ型ＰＯＦとしての機能を発現する。なお、ＰＯＦ１１を延伸させる前のファイバ原糸１３は（図１参照）、ＰＯＦ１１よりも各径が大きいが、基本的構造はＰＯＦ１１と同じであるので図示は略す。また、図２ではコア２０を構成する各コアの境界を、説明の便宜上示しているが、製造の条件などにより境界の明確さは異なり必ずしも確認できるものでなくともよい。

また、コア２０が、本実施形態のような第１コア２２と第２コア２３と第３コア２４との３層構造ではなく、他の構造とされていても本発明は適用される。コア２０の他の構造としては、例えば、コア２０において境界が存在せずに、クラッド２１の内周からコア２０の中央に向かって屈折率が連続的もしくは段階的に高くなる構造や、あるいは、３層以上の複層構造を挙げることができる。本実施形態では、クラッド２１が単層構造である形態を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば必要に応じ２層以上の複層構造としてもよい。なお、本実施形態におけるＰＯＦ１１では、光はクラッド２１と第３コア２４との界面で反射して３層いずれのコア２０を通過したり、第１コア２２のみを通過したりすることもある。本発明は、製造するＰＯＦ１１に関しては、シングルモード、マルチモード、そして、ＳＩ型、ＧＩ型のいずれのタイプであっても適用することができるが、上述したようなＧＩ型ＰＯＦとすることで、ＳＩ型よりも光伝送特性に優れたＰＯＦを得ることができる。

本発明において、ＰＯＦ１１を構成するコア２０およびクラッド２１の材料としては、光透過性が高い有機材料を、溶融樹脂として用いることが好ましく、この溶融樹脂としては、（メタ）アクリル酸エステルよりなる重合体を主成分として用いることが好ましい。これらの材料の詳細については、後ほど説明する。なお、コア２０よりも屈折率が低い材料をクラッド２１に用いる限り問題はないが、クラッド２１にフッ素系樹脂を用いると、低屈折率で光学的に問題のないものを容易に製造することができる。

また、コア２０を伝送する光が、コア２０とクラッド２１との界面で全反射するように、クラッド２１の材料は、コア２０よりも低い屈折率を有するようなポリマーとする。コア２０およびクラッド２１の材料は、光散乱を生じないように、非晶性のポリマーとすることが好ましく、互いに密着性に優れるポリマーとし、これらがタフネスなどに示される機械的特性に優れ、耐湿熱性にも優れていることがより好ましい。さらに、水分がコア２０に侵入することをできるだけ防ぐことが好ましいので、クラッド２１の材料は吸水率が低いものを用いるとよい。例えば、クラッド２１には、飽和吸水率が１．８％未満のポリマーを主たる成分とすることが好ましい。より好ましくは、第３コア２４が１．５％未満の飽和吸水率、特に好ましくは、１．０％未満の飽和吸水率であるポリマーにより形成されることである。なお、ここでの飽和吸水率は、ＡＳＴＭによるＤ５７０により基づく値であり、具体的には、２３℃の水中にサンプルを１週間浸漬したときの吸水率を測定した値である。くわえて、コア２０および（または）クラッド２１がフッ素系樹脂からなることが好ましい。コア２０およびクラッド２１に用いられるポリマーに関しての詳細は、後で説明する。

コア２０の材料例としては、（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）、主鎖環状含フッ素ポリマー形成モノマー類（ｅ）、ポリカーボネート類の原料であるビスフェノールＡなどを重合性化合物として用いて重合させたものとすることができる。そして、クラッド部形成ポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）も好ましい。これらを原料として、各々を重合させたホモポリマー、あるいはこれらのうち２種以上を組み合わせて重合させた共重合体、および上記のホモポリマーや共重合体の各種組み合わせによる混合物も例として挙げることができる。混合物を用いる場合においては、上記沸点Ｔｂは、混合物を構成する複数の原料化合物の沸点の中で最も低い温度、もしくは共沸混合物を成すことにより沸点が下がるときには沸点下降後の温度として定義される。また、混合物を原料として得られた共重合体およびブレンドポリマーの場合には、各共重合体またはブレンドポリマーのガラス転移点を上記Ｔｇとして定義する。そして、これらのうち、（メタ）アクリル酸エステル類または含フッ素ポリマーを成分として含むものが光伝送体を構成する上でより好ましい。次に、上記の例について、より詳細に示す。

上記の（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、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などが挙げられ、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などが挙げられる。

（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などが挙げられる。

（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、ブロモスチレンなどが挙げられ、（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など、（ｅ）主鎖環状含フッ素ポリマー形成モノマー類としては、モノマーとして環状構造を有する、または環化重合することによって、非晶質の主鎖に環状構造を有する含フッ素重合体を形成するポリマーを形成するものであり、ポリパーフルオロブタニルビニルエーテルや特開平８−３３４６３４号などに例示される、主鎖に脂肪環もしくは複素環を有するようなポリマーを形成するモノマー、および特願２００４−１８６１９９号に例示されるものなどが挙げられる。もちろん、これらに限定されるものではなく、重合性化合物の単独あるいは共重合体からなるポリマーの屈折率が、光伝送体に成形されたときに所定の屈折率分布を複層樹脂の中で有するように、種類や組成比を決定することが好ましい。

また、クラッド２１を形成する好ましいポリマーとしては、上記の各種化合物の他に以下のものを例示することができる。例えば、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（ＦＭＡ）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挙げることができる。また、ＭＭＡと，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、ノルボル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ある。さらにはポリカーボネート（ＰＣ）、ノルボルネン系樹脂（例えば、ＺＥＯＮＥＸ（登録商標：日本ゼオン（株）製））、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（ＰＶＤＦ）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）共重合体などを用いることもできる。

なお、これらのポリマーが水素原子（Ｈ）を含んでいる場合には、その水素原子が重水素原子（Ｄ）に置換されていることが好ましく、これにより伝送損失の低減、特に近赤外領域の波長における伝送損失の低減を図ることができる。

さらに、ＰＯＦ１１を近赤外光用途に用いるためには、ポリマーを構成する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、Ｃ−Ｈ結合の水素原子を重水素原子やフッ素などで置換したポリマーを用いることで、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。このようなポリマーとしては、例えば、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）などを例示することができる。なお、原料となる化合物は、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充分に除去されることが望ましい。

コア２０とクラッド２１とを形成するポリマーは、後述のように、糸状に押出成形後に好適に延伸できるという観点から、重量平均分子量が１万〜１００万であることが好ましく、より好ましくは３万〜５０万である。また、延伸に対する適性は、分子量分布（ＭＷＤ：重量平均分子量／数平均分子量）にも関係しており、ＭＷＤが大きすぎる場合には、極端に分子量の大きい成分が混在しているときに延伸性が悪くなり、延伸が不可能となることもある。したがって、好ましいＭＷＤの範囲は４以下であり、より好ましい範囲は、３以下である。

重合性化合物を重合させてポリマーとする場合においては、重合開始剤を使用する場合がある。重合開始剤としては、例えば、ラジカルを生成するものが各種ある。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、これらに限定されるものではなく、また、２種類以上を併用してもよい。

ポリマーとしたときの機械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、連鎖移動剤を使うことができる。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。

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など）、チオフェノール類（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−トルエンチオールなど）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。

前述した重合開始剤や連鎖移動剤、ドーパントの各添加量については、用いるコア用の重合性化合物の種類などに応じて、好ましい範囲を適宜決定することができる。本実施形態においては、重合開始剤は、コア用の重合性化合物に対して、０．００５〜０．０５０質量％となるように添加しており、この添加率を０．０１０〜０．０２０質量％とすることがより好ましい。また、前記連鎖移動剤は、コア用の重合性化合物に対して、０．１０〜０．４０質量％となるように添加しており、この添加率を０．１５〜０．３０質量％とすることがより好ましい。

その他、コア２０、クラッド２１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２０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ので、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、前記原料となる各種重合性化合物に添加した後、重合することによって、コア２０、クラッド２１もしくはそれらの一部に含有させることができる。

さらに、コア２０を形成する各ポリマーのうち少なくともひとつに、ドーパントを各所定量混合する。このドーパントとしては、非重合性の化合物が好ましい。第１コア２２のみにドーパントを添加する場合には、この添加率は、第１コア２２の主成分となるポリマーに対して、０．０１重量％以上２５重量％以下とすることが好ましく、１重量％以上２０重量％以下とすることがより好ましい。これにより、断面円形の径方向における屈折率分布係数を上記のような好ましい範囲により制御しやすくなる。また、このドーパント濃度は、径方向の中心へ向かうにしたがい次第に高くなるようにする。

本実施形態においては、ドーパントは、高屈折率で分子体積が大きく、重合に関与せず、溶融樹脂中で所定の拡散速度を有する低分子化合物を用い、これを添加することによりコア２０の径方向における屈折率を変化させている。ドーパントは、モノマーに限定されず、オリゴマー（ダイマー、トリマーなどを含む）であってもよい。したがって、モノマーの状態では第１コア用モノマーや第１コア２１との重合反応性を有していても、これがオリゴマーとなったときにはこれらと重合しないものであればこのようなオリゴマーをドーパントとすることができる。

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）、ジフェニル（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。ドーパントの、コア２０における濃度および分布を調整することによって、ＰＯＦ１１の屈折率を所望の値に変化させることができる。

コア２０およびクラッド２１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２０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。このような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ので、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。

以下の説明においては、第１コア２２を構成するポリマーを第１原料、第２コア２３用のポリマーを第２原料、第３コア２４用のポリマーを第３原料、クラッド２１用のポリマーを第４原料とする。本実施形態においては、コア２０を形成する各原料にはドーパントが添加されているものとするが、その添加量は、第１原料がもっとも多く、次いで第２原料、第３原料の順に少なくなる。第１〜第４原料中に含まれるポリマーは、ペレット状でも粉末状でもよいが、後で説明する溶融押出工程１２に用いる前には、乾燥処理を施すことが好ましい。これにより、複層樹脂における気泡や割れの発生などを防止することができる。

また、各ポリマーを製造するための重合工程と、次に説明する溶融押出工程１２とを連続させて、重合溶融状態にある各ポリマーを、そのまま溶融押出工程１２に供してもよい。この場合、ドーパントは、溶融押出工程１２への送り中や、溶融押出をするための押出装置本体（図示しない）の混練部などで溶融ポリマー中に添加してもよい。

図４はＰＯＦ製造ライン４０を示す概略図である。ただし、本発明において、ＰＯＦ１１の製造方法は、図４に示す様態に限定されない。ＰＯＦ製造ライン４０は、溶融押出装置４１と、この溶融押出装置４１で作製されたファイバ原糸１３を冷却する冷却装置４２と、張力を調整しながら冷却されたファイバ原糸１３を引き取る低速ゴデットロール４３と、ファイバ原糸１３を加熱する加熱機４４と、さらに張力を調整しながらファイバ原糸１３を引き取る高速ゴデットロール４５と、巻取機４６からなる。

溶融押出装置４１は、第１〜第４原料を溶融した各溶融樹脂を押し出す押出装置５０〜５３と、各押出装置と接続され、押出された溶融樹脂が流れ込み、コア２０やクラッド２１を形成する流路である各部形成流路５４〜５７と、所定の同心円状の複層構造を有する複層管（複層樹脂）を形成するために、各形成流路５４〜５７が所定の位置で合流するよう設けられた合流ブロック５８〜６０（上流から順に、第１、第２、第３合流ブロックと称する）と、各合流ブロック５８〜６０で形成した複層樹脂を加熱流延してドーパントを拡散させる拡散管６１〜６３と、所定の複層構造になるよう作製した複層樹脂をファイバ原糸１３として押出すダイス６４からなる。

押出装置５０〜５３には、それぞれ温度調整設備（図示しない）が備えられており、これにより内部温度を調整して、押出装置５０〜５３に保管している各原料を溶融する。各合流ブロック５８〜６０は、同心円状に複層が多重に配された繊維状の複層樹脂を製造することができる周知のものであればよく、特に限定はされない。本実施形態で用いた各合流ブロック５８〜６０は、各溶融樹脂を流し込んで、各部を形成する各部形成流路５４〜５７が組み込まれたダイを、所定の複層構造が得られるように配して一体に組み立てられたものである。例えば、第１合流ブロック５８は、第１コア形成流路８０が形成された第１ダイ８１と第２コア形成流路８２が形成された第２ダイ８３とが一体に組み立てられたものである。第１コア形成流路８０は押出装置５０と接続されており、押出装置５０において溶融された第１原料の溶融樹脂が供給される。また、第２コア形成流路８２は押出装置５１に接続されており、押出装置５１から、第２原料の溶融樹脂が供給される。第１コア形成流路８０と第２コア形成流路８２とは、第１ダイ８１と第２ダイ８３との境界付近で合流するように設けられており、第１原料（つまり第１コア２２）の外側を、第２原料（つまり第２コア２３）が覆った形態の複層構造を有する第１複層樹脂を形成する。同様にして、第２合流部ブロック５８では、第１複層樹脂を覆うようにして第３コア形成流路５６が合流するように設けられている。第３コア形成流路５６は、押出装置５２に接続されており、第３原料の溶融樹脂が供給される。このようにして、第２合流ブロック５９では、第１複層樹脂の外周を第３原料（つまり第３コア２４）が覆った第２複層樹脂を形成する。さらに、第３合流ブロック６０では、第２複層樹脂を覆うようにしてクラッド形成流路５７が合流するように設けられている。クラッド形成流路５７は、押出装置５３に接続されており、第４原料の溶融樹脂が供給される。このようにして、第３合流ブロック６０では、第２複層樹脂の外周を第４原料（つまりクラッド２１）が覆った第３複層樹脂を形成する（図２参照）。

各合流ブロック５８〜６０は、それぞれ拡散管６１〜６３で接続されており、この中を、各合流ブロック５８〜６０で形成された各複層樹脂が通過する。各拡散管６１〜６３は、各合流ブロック５８〜６０を構成するダイに、それぞれ組み込まれている。例えば、拡散管６１は、第２ダイ８３に組み込まれている。このように、拡散管を有するダイ本体の外周部には、複数のヒータからなる温度制御装置（図示しない）が設けられており、これにより、拡散管が加熱できるようになっている。この加熱により、ドーパントの拡散が徐々に進行し、図３に示すような径方向に屈折率変化を、ファイバ原糸１３に発現させることができる。したがって、図示しないが、拡散管６２は、第２合流ブロック５９を構成し、第３コア形成流路５６が設けられている第３ダイに、拡散管６３は、第３合流ブロック６０を構成し、クラッド形成流路５７が設けられている第４ダイにそれぞれ組み込まれており、第３ダイおよび第４ダイには、温度制御装置がそれぞれ備えられているので、これにより、加熱することで、第２複層樹脂および第３複層樹脂のドーパントの拡散を徐々に進行させる。なお、各合流ブロックで合流させるコア２０およびクラッド２１の厚みは、各拡散管において、ポリマーが劣化しない温度および滞留時間で充分に拡散できる程度の厚み以内とすることが好ましい。

各拡散管６１〜６３の長さを、順にＬ１、Ｌ２、Ｌ３とするとき、いずれの値が３０ｍｍ以上３３０ｍｍ未満であることが好ましい。より好ましくは、１００ｍｍ以上３００ ｍｍ以下であり、特に好ましくは、１５０ｍｍ以上２８０ｍｍ以下である。３３０ｍｍよりも拡散管が長い場合には、各複層樹脂が加熱される時間が長くなってしまうので、ポリマーの劣化などが生じたり、大型設備が必要となるために、設置箇所が困難であったりするなどの問題が生じる。また、３０ｍｍよりも小さい場合には、拡散管が短すぎるために、ドーパントの拡散を充分に行うことができない。

本発明では、溶融押出装置４１において、ドーパント濃度が異なる複数の溶融樹脂を第１の合流ブロック（本実施形態においては、第１合流ブロック５８）により合流させて同心円状の複層樹脂流とし、この複層樹脂流を、拡散管６１に通してドーパントの拡散を行う第１合流拡散工程と、この第１合流拡散工程からの複層樹脂流にドーパント濃度が異なる溶融樹脂を第２合流ブロック（本実施形態においては、第１合流ブロック５９）により合流させて同心円状の複層樹脂流とし、この複層樹脂流を拡散部によりドーパントを拡散させる少なくとも１回以上の第２合流拡散工程とを行うが、前記第２合流拡散工程は、２回以上行なわれることが好ましく、より好ましくは、３回以上繰り返し行うことである。繰り返し行う回数は２回以上であればよく、特に限定はしないが、５回以上行うと、設備構造が複雑になり設備コストの上昇を招くので、好ましくない。このように、複数の溶融樹脂を同心円状に多重に配するように流延してから合流させて、複層構造を有する複層樹脂を形成した後に拡散を行うことでファイバ原糸１３を作製する、すなわち、合流と拡散作業とを繰り返し連続して複数回行うことで、溶融樹脂中のドーパント拡散を充分に行うことができる。

第３複層樹脂は、ダイス６１よりファイバ原糸１３として押出した後、冷却装置４２に送り込む。冷却装置４２としては、連続搬送するファイバ原糸１３を、連続的に冷却することができるものが好ましく、本実施形態では、簡易でありながら充分な冷却を得られる利点から、水槽を用いている。しかし、冷却装置４２としては、この様態に限定されるものではなく、例えば、冷媒を通過させることができるジャケットを備えたパイプを冷却装置４２として用い、このパイプ中にファイバ原糸１３を通すことで、冷却することもできるし、送風機を用いて、ファイバ原糸１３に風を吹き付けて冷却することもできる。なお、本実施形態においては、ファイバ原糸１３の溶融押出における張力を微調整するために、シフト機構を有するガイドプーリ７０を水槽中に設けている。しかし、このガイドプーリ７０の使用について本発明は限定せず、使用する場合であっても、このガイドプーリ７０と水槽との相対位置については特に限定されないし、ガイドプーリ７０に代えてローラなどを用いてもよい。また、図示しないが、冷却装置４２の下流に第１外径測定機を設けて、連続的に搬送されるファイバ原糸１３の外径を連続的、かつ非接触で測定することが好ましい。第１外径測定機としては、市販の各種測定機を用いることができる。このように、ファイバ原糸１３の外径を連続的に測定しながら、作業を行うと、所望の外径のＰＯＦ１１を効率よく作製することができる。

冷却したファイバ原糸１３を、低速ゴデットロール４３で巻きかけながら冷却装置４２から引き取った後に、加熱機４４へ搬送する。加熱機４４の内部には、ファイバ原糸１３を、その走行方向に沿って加熱することができるヒータ（図示しない）が備えられており、このヒータにより、搬送方向に沿って温度を変化させて、ファイバ原糸１３を加熱する。このようにファイバ原糸１３を加熱すると、この中に含有するドーパントの拡散を、より進行させることができる。ただし、本発明でのファイバ原糸１３の加熱方法は、ヒータや加熱気体を吹き付ける方法に限定されない。例えば、赤外線や近赤外線の輻射加熱式などの加熱手段を加熱機４４に代えて用いてもよい。また、加熱機４４内で加熱している間に、ファイバ原糸１３には、張力を付与する。これにより、ファイバ原糸１３を加熱しながら延伸してＰＯＦ１１を作製する。このとき、ファイバ原糸１３に付与する張力は、低速ゴデットロール４３や高速ゴデットロール４５の駆動速度および、巻取機４８などにより調整する。

加熱機４４により加熱したＰＯＦ１１を、さらに高速ゴデットロール４５に巻き掛けながら引き取った後もしくは引き取る前に、冷却機（図示しない）で冷却する。本実施形態では、冷却機として、ＰＯＦ１１を挟み込むようにして１対の送風ダクトを設け、ここから、ＰＯＦ１１の加熱延伸部分に風を吹き付けることで、効率よくＰＯＦ１１を冷却するとともに、製造ラインの短縮化も図ることができる。なお、冷却機として送風ダクトを加熱機４４の下流側に配した形態のほかに、送風ダクトを加熱機４５内であってヒータ（図示しない）の下流に設けてもよい。ただし、冷却方法は、本実施形態のような冷風吹き付けによる方法に限定されず、公知の各種冷却方法を適用することができ、例えば、冷媒を通したジャケットを有する管内に溶融部分を通過させる方法などがある。

冷却したＰＯＦ１１を、巻取テンションを制御しながら巻取機４６により巻き取る。巻取機４６には複数のガイドプーリ７１が配されており、これによりＰＯＦ１１を支持しながら搬送して、最後に巻取ローラ７２で巻き取る。なお、巻取ローラ７２で巻き取ったＰＯＦ１１は、その後に、恒温槽（図示しない）を用いて一定時間加熱を行うと、ＰＯＦ１１中に含まれるドーパントの拡散を充分に行うことができるので、より好ましい。また、本実施形態においては、ＰＯＦ製造ライン４０として、溶融押出装置４１でファイバ原糸１３を作製する工程と、加熱機４４により加熱する間に張力を付与することで、ファイバ原糸１３を加熱しながら延伸してＰＯＦ１１を作製する延伸工程とを連続工程として示したが、この２つの工程の連続性については、特に限定されるものではなく、例えば、ファイバ原糸１３を一旦ボビンに巻き取り、それを巻きほどきながら加熱しながら延伸してＰＯＦ１１を作製する方法もある。

本発明によるＰＯＦ１１は、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、通常、その表面に１層以上の保護層を被覆して使用される。

本実施形態においては、ＰＯＦ１１の外周を被覆材で被覆したものをプラスチック光ケーブル１７とした様態を示したが、ＰＯＦ１１をそのまま束ねて被覆したものをプラスチック光ケーブル１７として称する場合もある。したがって、被覆の形態としては、被覆材とＰＯＦ１１との界面が全周にわたって接している状態で被覆されている密着型被覆と、被覆材とＰＯＦ１１との界面に微細孔を有するルース型被覆とがある。ルース型被覆において、例えば、コネクタとの接続部において保護層を剥離した場合には、その端面の微細孔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。したがって、密着型被覆とルース型被覆とを比較した場合には、通常は密着型被覆であることが好ましい。

しかし、ルース型被覆の場合には、被覆材とＰＯＦ１１とが密着していないので、プラスチック光ケーブル１７にかかる応力や、熱をはじめとするダメージの多くを保護層で緩和させることができる。そのため、ＰＯＦ１１にかかるダメージを軽減させることができるので、用途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、微細孔部に流動性を有するゲル状の半固体や粉粒体を充填させることにより、端面からの水分伝播を防止できる。また、これらの半固体や粉粒体に対して、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付与することにより、より高い性能の被覆を形成することができる。なお、ルース型被覆を行う場合には、クロスヘッドダイの押出し口ニップルの位置を調整し、さらに減圧装置を加減することにより非常に薄い層を作ることができる。

本発明によるＰＯＦ１１は、必要に応じて上記の保護層を１次保護層とし、外周にさらに２次（または多層）保護層を設けてもよい。前記１次保護層が充分な厚みを有している場合には、前記１次保護層の存在により熱ダメージを低減することができることから、２次保護層の素材における硬化温度の制限は、前記１次保護層を被覆する場合に比べて、緩和することができる。前記２次保護層には被覆用素材において説明したように、難燃剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、ラジカル捕獲剤、滑剤などの添加剤を導入してもよい。

被覆材としては、熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。ただし、ＰＯＦ１１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。好ましくは、ＰＯＦ１１を形成する材料のガラス転移温度Ｔｇ（℃）以下であり、かつ（Ｔｇ−５０）℃以上で硬化できる熱可塑性樹脂を用いることである。生産コストの低減のためには、成形時間（材料が硬化する時間）が１秒以上１０分以下、好ましくは１秒以上５分以下であるものを用いることがより好ましい。なお、ＰＯＦ１１が複数のポリマーから形成される場合には、それら各ポリマーのガラス転移温度のなかで、最も低い温度のガラス転移温度をＴｇ（℃）とみなす。また、ＰＯＦ１１を構成するポリマーが、ガラス転移温度を持たない場合には、相転移温度（例えば、融点など）の最も低いものをＴｇ（℃）とみなす。

前記熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）ポリプロピレン（ＰＰ）、塩化ビニル（ＰＶＣ）、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）、ポリエステル、ナイロンなどが挙げられる。また、前記被覆材として、各種エラストマーを用いることもできる。前記エラストマーを被覆材として用いた場合には、その高弾性により、曲げなどの機械的な特性付与を行うことができる。前記エラストマーとしては、例えば、イソプレン系ゴム、ブタジエン系ゴム、ジエン系特殊ゴムなどの各種ゴムや、室温においては流動性を示すが、加熱によりその流動性が消失して硬化するポリジエン系やポリオレフィン系などの液状ゴム、または、室温ではゴム弾性を示すが、高温においては可塑化されて成形が容易となる物質群である各種熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）などが挙げられる。さらに、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も用いることができる。例えば、国際公開第９５／２６３７４号パンフレットに記載されている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。

被覆材は、ＰＯＦ１１に用いられているポリマーのガラス転移温度Ｔｇ以下において成形することが可能なものであれば、特に限定されず、各材料間もしくは上記以外の共重合体や混合ポリマーとして組み合わせて用いることもできる。その他には、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、無機化合物または有機化合物からなる各種フィラを用いることもできる。

また、プラスチック光ケーブル１７に複数の他機能を付与させるために、適宜機能性層としての被覆層をさらに積層させてもよい。例えば、前述の難燃化層以外に、ＰＯＦ１１の吸湿を抑制するためのバリア層や、ＰＯＦ１１に含有された水分を除去するための吸湿材料層などがある。このような吸湿材料層の付与方法としては、例えば、吸湿テープや吸湿ジェルを、所定の被覆層内や被覆層間に設ける方法がある。他の機能性層としては、可撓時の応力緩和のための柔軟性素材層、外部からの応力を緩衝するための緩衝材としての発泡材料層、剛性を向上させるための強化層などがある。プラスチック光ケーブル１７の構造材（被覆材）としては、樹脂以外にも、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などの線材を熱可塑性樹脂に含有させたものが例示され、このような材料を用いると、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。

前記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、前記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が、これら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、プラスチック光ケーブル１７の外周部に組み込むことができる。また、プラスチック光ケーブル１７の形状は使用形態によって、光ファイバ心線を同心円上にまとめた集合型のものや、一列に並べたテープ型のもの、さらにそれらを押え巻やラップシースなどでまとめたものなど用途に応じてその形態が選ばれる。

本発明から得られたプラスチック光ケーブル１７は、従来に比べて、軸ずれに対する許容度が高いために、突き合せにより接合しても用いることができるが、より好ましくは、その端部に接続用光コネクタを備えて、互いの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型などの市販の各種コネクタを利用することが可能である。さらには、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などが組み合わされて好適に用いられる。この際には、必要に応じて他の光ファイバ素線などと組み合わせてもよい。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などをはじめとする、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。

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号公報に記載の導波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号など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号などの各公報に記載の光分岐結合装置；特開２０００−２４１６５５号など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号など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号などに記載の光信号処理装置；特開２００１−８６５３７号などに記載の光信号クロスコネクトシステム；特開２００２−２６８１５号などに記載の光伝送システム；特開２００１−３３９５５４号、特開２００１−３３９５５５号など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用いた、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。

以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

〔実施例１〕
図１に示す工程に基づき、ＰＯＦ製造ライン４０（図４参照）を用いてＰＯＦ１１を作製した。溶融押出装置４１としては、４台のスクリュー押出装置（φ１６ｍｍ）と、３つの合流ブロックと３本の拡散管を備えた装置を用いた。第１コア２２を構成する第１原料としては、ＰＭＭＡ＋ＤＰＳ（２０％）を１００重量部、第２コア２３を構成する第２原料としては、ＰＭＭＡ＋ＤＰＳ（１０％）を１００重量部、第３コア２４を構成する第３原料としては、ＰＭＭＡを１００重量部、クラッド２１を構成する第４原料としては、ＰＶＤＦを１００重量部、それぞれ用いた。これらの各原料を溶融樹脂として、各押出装置から形成流路に押出すとき、その押出温度は、コア２０を形成する際には、いずれも２１０℃とし、クラッド２１は２３０℃とした。また、各拡散管６１〜６３は、内径φ２０ｍｍ×長さ３０ｃｍのものを用いるとともに、その内部温度が１９０℃となるように温度調節を行った。このとき、各合流ブロックを接続する拡散管は、いずれも長さＬが３００ｍｍのものを用いて、合流と拡散作業とを計３回、繰り返し連続して行うことで、４層構造の複層樹脂を作製し、これをφ１ｍｍのダイス６１から押出してファイバ原糸１３を作製した。

冷却装置４２として水槽を用いて、ファイバ原糸１３を冷却した後、低速ゴデットロール４３により５ｍ／分の速度で引き取り、さらに、加熱機４４として１５０℃に調整したオーブンを用いて加熱しながら、高速ゴデットロール４５により９ｍ／分の速度で延伸した後に引き取って、約φ７５０μｍに調整してから、さらに巻取機４６で巻き取ってＰＯＦ１１を作製した。なお、ＰＯＦ１１を作製するために、連続して１時間の押出しを行なった。

〔比較例１〕
実施例１と同じ材料，製造方法（条件、装置を含む）を用いてＰＯＦ１１を作製した。ただし、溶融押出装置４１では、いずれも長さＬが２５ｍｍの拡散管を用いた。

〔比較例２〕
実施例１と同じ材料，製造方法（条件、装置を含む）を用いてＰＯＦ１１を作製した。ただし、溶融押出装置４１では、いずれも長さＬが１０００ｍｍの拡散管を用いた。

〔比較例３〕
図１に示す工程に基づいてＰＯＦ１１を作製した。ただし、図４に示す溶融押出装置４１と基本構造は同じであるが、５台のスクリュー押出装置（φ１６ｍｍ）に接続された各流路が一箇所で合流するように、各流路が形成されたダイにより組み立てられた合流ブロックを備えたものを用いた。すなわち、合流と拡散作業とを１回行ってファイバ原糸１３を作製し、これによりＰＯＦ１１を作製した。なお、形成するＰＯＦ１１を構成する原料および構造、および拡散管の長さは実施例１と同じものを用いた。

〔比較例４〕
図１に示す工程に基づいてＰＯＦ１１を作製した。ただし、図４に示す溶融押出装置４１と基本構造は同じであるが、第１コア、第２コアからなる２層のコア２０と、１層のクラッド２１からなる３層構造を有するＰＯＦ１１が作製できるように、合流ブロックなどの各装置を配置した溶融押出装置４１を用いて、合流と拡散作業とを２回連続して行い、ＰＯＦ１１を作製した。このとき、コア２０においては、第１コアはＰＭＭＡ＋ＤＰＳ（２０％）、第２コアはＰＭＭＡのみを、それぞれ１００重量部ずつ用いて形成させた。また、クラッド２１は、ＰＶＤＦを１００重量部用いて作製した。なお、拡散管は実施例１と同じものを用いた。

〔評価方法〕
作製してから１時間後のＰＯＦ１１を、長さ３０ｍとなるように切り出したものをサンプルとして１０本用意し、この伝送損失（ｄＢ）をカットバック法により測定した。総測定回数１０回の測定結果から平均伝送損失を算出し、さらに、１ｋｍあたりの伝送損失として比較した。このとき、伝送損失が２００ｄＢ／ｋｍ以下であれば、実用上問題ないレベル（○）とし、同等あるいは若干劣るレベル（△）、使用不可能なレベル（×）の３段階で判断・評価した。また、ＰＯＦ１１の帯域を測定して、形成されている屈折率分布の優劣を評価した。

表１に、本発明において実施した実施例１および比較例１〜３の評価結果を示す。

表１からも明らかなように、実施例１では、長さＬが３００ｍｍの拡散管を用いて、計３回の繰り返し作業を連続して行いＰＯＦ１１を作製した。その結果、平均伝送損失の値が１６０ｄＢ／ｋｍであり、実用上問題ないレベル（○）であることを確認した。また、帯域は２．０Ｇｂｐｓであり、充分な屈折率分布を有するＰＯＦ１１を得ることができた。比較例１では、長さＬが２５ｍｍの拡散管を用いて、計３回の繰り返し作業を連続して行いＰＯＦ１１を作製した。その結果、平均伝送損失の値が１６０ｄＢ／ｋｍであり、伝送損失に関しては実用上問題ないレベル（○）であったが、帯域が０．５Ｇｂｐｓであり、充分な屈折率分布を有するＰＯＦ１１を得ることができなかった。比較例２では、長さＬが１０００ｍｍの拡散管を用いて、計３回の繰り返し作業を連続して行いＰＯＦ１１を作製した。その結果、平均伝送損失の値が１９０ｄＢ／ｋｍであり、１０本中２本が２００ｄＢ／ｋｍを超えた。したがって、伝送損失に関しては若干劣るレベル（△）であった。一方で、帯域が２．０Ｇｂｐｓであり、充分な屈折率分布を有するＰＯＦ１１を得ることができた。しかし、形成したＰＯＦ１１において目視にて黄変が確認された。これは、比較例２では拡散管の長さＬが１０００ｍｍと長いものを用いたので、加熱時間が長くなったために、ポリマーが劣化したものと考えられる。比較例３では、実施例１と同じ長さの拡散管を用いたが、一度に全ての原料を共押出しして、複層構造を形成させる方法を用いてＰＯＦ１１を作製した。その結果、平均伝送損失の値が２００ｄＢ／ｋｍであり、若干劣るレベル（△）であったが、帯域が０．５Ｇｂｐｓであり、充分な屈折率分布を有するＰＯＦ１１を得ることができなかった。比較例４では、実施例１と同じ長さの拡散管を用いたが、合流と拡散作業とを２回連続して行いＰＯＦ１１を作製した。その結果、平均伝送損失の値が１６０ｄＢ／ｋｍであり、実用上問題ないレベル（○）であったが、帯域が０．５Ｇｂｐｓであり、充分な屈折率分布を有するＰＯＦ１１を得ることができなかった。

以上より、合流と拡散作業とを２回以上繰り返し連続して行い、さらにドーパントを拡散させる拡散管の長さＬを３０ｍｍ以上３３０ｍｍ以下とした場合には、低伝送損失であり、かつ優れた帯域を有するＰＯＦ１１を作製することができることが確認できた。特に、合流と拡散作業とを３回連続して行うことが好ましいことが分かった。

本発明を実施したプラスチック光ファイバ素線を製造する工程図である。 本発明で作製するＰＯＦの横断面図である。 図２のＰＯＦの断面径方向における屈折率を示す図である。 本発明でのＰＯＦ製造ラインの概略図である。

符号の説明

１１ プラスチック光ファイバ素線
１２ 溶融押出工程
１３ ファイバ原糸
２０ コア
２１ クラッド
２２ 第１コア
２３ 第２コア
２４ 第３コア
４０ ＰＯＦ製造ライン
４１ 溶融押出装置
５８ 第１合流ブロック
５９ 第２合流ブロック
６０ 第３合流ブロック
６１〜６３ 拡散管

Claims (10)

1. 径の中心方向に向かって屈折率分布を有するプラスチック光ファイバ素線の製造方法において、
   ドーパント濃度が異なる複数の溶融樹脂を第１の合流ブロックにより合流させて同心円状の複層樹脂流とし、この複層樹脂流を拡散部によりドーパント拡散させる第１合流拡散工程と、
   前記第１合流拡散工程からの複層樹脂流にドーパント濃度が異なる溶融樹脂を第２の合流ブロックにより合流させて同心円状の複層樹脂流とし、この複層樹脂流を拡散部によりドーパントを拡散させる少なくとも１回の第２合流拡散工程とを有することを特徴とするプラスチック光ファイバ素線の製造方法。
2. 前記第２合流拡散工程からの複層樹脂をダイスより押し出して、ファイバ原糸とする押出工程と、
   該ファイバ原糸を加熱延伸して前記プラスチック光ファイバ素線とする延伸工程と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ファイバ素線の製造方法。
3. 前記押出工程で押し出された前記ファイバ原糸を冷却する冷却工程と、
   前記冷却工程からのファイバ原糸を加熱延伸して前記プラスチック光ファイバ素線とする延伸工程とを有することを特徴とする請求項１または２記載のプラスチック光ファイバ素線の製造方法。
4. 前記複層樹脂の流れ方向における前記拡散部の長さＬが、
   ３０ｍｍ以上３３０ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１ないし３いずれかひとつ記載のプラスチック光ファイバ素線の製造方法。
5. 前記第２合流拡散工程が２回以上行なわれることを特徴とする請求項１ないし４いずれかひとつ記載のプラスチック光ファイバ素線の製造方法。
6. 前記溶融樹脂のドーパント濃度が径の中心に近いものほど高くされていることを特徴とする請求項１ないし５いずれかひとつ記載のプラスチック光ファイバ素線の製造方法。
7. 前記溶融樹脂が、（メタ）アクリル酸エステルからなる重合体を主成分とすることを特徴とする請求項１ないし６いずれかひとつ記載のプラスチック光ファイバ素線の製造方法。
   
8. 径の中心方向に向かって屈折率分布を有するプラスチック光ファイバ素線の製造設備において、
   ドーパント濃度が異なる複数の溶融樹脂を合流させて同心円状の複層樹脂流とする第１の合流ブロック、および前記第１の合流ブロックからの複層樹脂流をドーパント拡散させる第１拡散管を有する第１合流拡散装置と、
   前記第１合流拡散装置からの複層樹脂流にドーパント濃度が異なる溶融樹脂を合流させて同心円状の複層樹脂流とする第２の合流ブロック、および前記第２の合流ブロックからの複層樹脂流をドーパント拡散させる第２拡散管を有し、少なくとも複数連続して設けられる第２合流拡散装置とを有することを特徴とするプラスチック光ファイバ素線の製造設備。
9. 前記第２合流拡散装置からの複層樹脂流を押し出してファイバ原糸とするダイスと、
   前記ファイバ原糸を加熱延伸して前記プラスチック光ファイバ素線とする延伸装置とを有することを特徴とする請求項８記載のプラスチック光ファイバ素線の製造設備。
10. 前記第２合流拡散装置からの複層樹脂を押し出した前記ファイバ原糸を冷却する冷却装置を有することを特徴とする請求項８または９記載のプラスチック光ファイバ素線の製造設備。
    

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