JP3574478B2

JP3574478B2 - Manufacturing method of plastic optical fiber preform

Info

Publication number: JP3574478B2
Application number: JP22918494A
Authority: JP
Inventors: 毅野中; 裕男松田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1994-06-13
Filing date: 1994-09-26
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2019-10-06
Also published as: JPH0862434A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は所望の屈折率変化を有しかつ製造が簡易で廉価となるプラスチック光ファイバ母材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コアもクラッドも共にプラスチックの光ファイバは、光信号の送受を行う例えば電子装置間において、その伝送損失が問題にされない近距離の光伝送路として、ガラスファイバに比べて使いやすく低価格なために、多用されており、特にＬＡＮ，ＩＳＤＮ等の次世代通信網構想において重要となっている。
【０００３】
プラスチック光ファイバとして図４（ａ）に示した屈折率分布を有するステップインデックス（ＳＩ）型ファイバが実用化されているが、このファイバは伝送容量が少なく通信用としては適していなかった。
よって、通信用として用いるためには、図４（ｂ）に示した屈折率分布を有する伝送容量の多いグレーデッドインデックス（ＧＩ）型ファイバを用いる必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来においては、例えば特開平２−１６５０４号公報に見られるように屈折率の異なる２種以上の重合性混合物の積層状物を同心円状に押し出す手法が開示されているが、以下のような問題がある。
【０００５】
即ち、前述した方法は積層押し出し法であるため、１０層程度の押し出しステップしか形成できず，この結果得られる屈折率分布は階段状のものとなり多くの情報量を送ることが出来ないという問題がある。
また、押し出し後に単量体を拡散させて、連続したなめらかな屈折率分布とすることも提案されるが、この場合には工程数が増え、生産性が悪化するという問題がある。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑み、所望の屈折率変化を有しかつ製造が簡易で廉価となるプラスチック光ファイバ母材の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する本発明に係る第１のプラスチック光ファイバ母材の製造方法は、屈折率分布を有するプラスチック光ファイバ母材を製造する方法において、屈折率の高い低分子化合物をドープした高屈折率のポリマーロッドの外側に、該ロッドより径が大きい中空の円筒体を配し、その中空部内に屈折率の高い低分子化合物と有機低分子化合物との配合比を変えて添加し重合させ、この操作を複数回繰り返して多段階に重合させることにより、中心から外側に向かって屈折率を漸次下降してなる屈折率分布を形成することを特徴とする。
【０００８】
上記第１のプラスチック光ファイバ母材を製造する方法において、中空の円筒体の内面に、屈折率の高い低分子化合物を混合した有機低分子材料を注入し重合させることにより、上記高屈折率のポリマーロッドを形成することを特徴とする。
【０００９】
上記第１のプラスチック光ファイバ母材を製造する方法において、コア層形成後、有機低分子材料のみを重合させてクラッド層を形成することを特徴とする。
【００１０】
上記第１のプラスチック光ファイバ母材を製造する方法において、コア層形成後、有機低分子材料と屈折率の高い低分子化合物の混合液を重合させてクラッド層を形成することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る第２のプラスチック光ファイバ母材の製造方法は、屈折率分布を有するプラスチック光ファイバ母材を製造する方法において、屈折率の低い低分子化合物をドープしていない高屈折率のポリマーロッドの外側に、該ポリマーロッドより径が大きい中空の円筒体を配しその中空部内に、有機低分子材料と屈折率の低い低分子化合物を添加し重合させ、この配合比を順次変化させるようにしてこの操作を複数回繰り返して多段階に重合させることにより、中心から外側に向かって屈折率を漸次下降してなる屈折率分布を形成することを特徴とする。
【００１２】
上記第２のプラスチック光ファイバ母材を製造する方法において、中空の円筒体の内面に、有機低分子材料を注入し重合させることにより、上記高屈折率のポリマーロッドを形成することを特徴とする。
【００１３】
上記第２のプラスチック光ファイバ母材を製造する方法において、コア層形成後、屈折率の低い低分子化合物のみを重合させてクラッド層を形成することを特徴とする。
【００１４】
上記第２のプラスチック光ファイバ母材を製造する方法において、コア層形成後、有機低分子材料と屈折率の低い低分子化合物との混合液を重合させることにより、クラッド層を形成することを特徴とする。
【００１９】
上記第１及び第２のプラスチック光ファイバ母材を製造する方法において、コア層及びクラッド層のいずれか又は両方の作成の際、円筒体の軸を中心に回転させつつ作成することを特徴とする。
【００２０】
以下本発明の内容を説明する。
【００２１】
ここで、本発明でプラスチック光ファイバ母材を作製するには以下の２つの方法がある。
▲１▼第１の方法は、あらかじめ屈折率の高い低分子化合物をドープした高屈折率のポリマーロッドを用意し、その外側に、屈折率の高い低分子化合物と有機低分子化合物との配合比を変えて添加し重合させ、この操作を複数回繰り返して多段階に重合させることにより、中心から外側に向かって屈折率を漸次下降してなる屈折率分布を形成する方法である。
▲２▼第２の方法は、あらかじめ屈折率の低い低分子化合物をドープしていない高屈折率のポリマーロッドを用意しての外側に、有機低分子材料と屈折率の低い低分子化合物を添加し重合させ、この配合比を順次変化させつつ多段階に重合させることにより、中心から外側に向かって屈折率を漸次下降してなる屈折率分布を形成する方法である。
▲３▼第３の方法は、あらかじめ屈折率の低い低分子化合物をドープした高屈折率のポリマーロッドを用意しての外側に、有機低分子材料と屈折率の低い低分子化合物を添加し重合させ、この配合比を順次変化させつつ多段階に重合させることにより、中心から外側に向かって屈折率を漸次下降してなる屈折率分布を形成する方法である。
【００２２】
ここで、本発明に係るポリマーロッドは、あらかじめ作成しておいたものを使用してもよいし、以下に述べるように製造方法のラインにおいて形成したものを用いるようにしてもよい。
【００２３】
本発明の有機低分子材料を用いた重合体とは、メチルメタクリレートの単独重合体（ポリメチルメタクリレート）ポリカーボネート（ＰＣ）及び例えば単官能の（メタ）アクリレート類、フッ素化アルキル（メタ）アクリレート類、多官能（メタ）アクリレート類、アクリル酸、メタクリル酸、スチレン、クロルスチレン等の単量体とメチルメタクリレートとの透明な共重合体を言う。尚、上述したものの内で、代表的な重合体としてはポリメチルメタクリレート、ポリカーボネートを用いるのが好適である。
【００２４】
ここで、有機低分子材料を用いた重合体をポリメチルメタクリレートとした場合における屈折率の高い低分子化合物の具体例としては、例えば、フタル酸ブチルベンジルエステル、酢酸２−フェニルエチル、フタル酸ジメチル、ジフェニルスルフィド、安息香酸ビニル、ベンジルメタクリレート、フタル酸ジアリル等を例示することが出来る。尚、上述したもののなかで安息香酸ビニル、ベンジルメタクリレート、フタル酸ジアリルは重合性の材料である。
【００２５】
屈折率の低い低分子化合物の具体例としては例えば２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート（重合性材料）、酢酸ヘキシル、フタル酸ビス（３，５，５−トリメチルヘキシル）、フタル酸ビス（２−メチルヘキシル）等を例示することができる。
【００２６】
次にプラスチック光ファイバ母材を製造する一例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２７】
図１はプラスチック光ファイバ母材の製造工程の概略を示す。
【００２８】
同図に示すように、まず最初に中空の円筒体であるガラス管１１ａを用意し、この中空部Ｓ内に、屈折率の高い低分子化合物及び有機低分子材料の溶液を充填し、その後該ガラス管１１ａを回転させながら重合させることにより高屈折率のポリマーロッド１２ａを形成し、該ガラス管１１ａを除去する。
【００２９】
次に、該ガラス管１１ａから取り出した高屈折率のポリマーロッド１２ａの外径より大きい径を有するガラス管１１ｂを、該高屈折率のポリマーロッド１２ａの軸芯と同軸状に配し、その中空部Ｓ内に高屈折率のポリマーロッド１２ａよりも屈折率の低くなるように配合した「屈折率の高い低分子化合物と有機低分子材料を混合した溶液」を注入する。
【００３０】
その後、上記ガラス管１１ｂを回転させながら重合させ、高屈折率のポリマーロッド１２ａの外周に屈折率の低い層を形成したコア層１２ｂを形成する。
この作業を必要に応じて複数回繰り返して行うことにより、中心から外側に向かって順次屈折率の下降してなるコア層１２ｃを形成する。
【００３１】
同様にして、クラッド層１３を形成し、ＧＩ型の屈折率分布を有する大型のプラスチック光ファイバ用母材１４を作製することが可能となる。
【００３２】
上述した方法は本発明の概略を示すものであり、複数の内径の異なるガラス管を数多く用意することにより、屈折率分布が滑らかになるコア層及びクラッド層が形成され、中心から外側に向かって屈折率を漸次下降してなる所望の屈折率分布を有するプラスチック光ファイバ用母材が形成できる。
【００３３】
尚、ガラス管を回転させるのは、重合反応をよりよい条件で行わせるためであり、よりなめなかな屈折率分布を有する光ファイバ用母材を形成することが出来る。
【００３４】
また、中空の円筒体は上述したガラス管に限定されるものではなく、樹脂を充填し、その後容易に除去できるものであれば、いずれのものを用いてもよい。
【００３５】
一方、屈折率の高い低分子化合物の代わりに屈折率の低い低分子化合物を用いた場合は、最初に回転する円筒体（例えばガラス容器、材質は限定されない）の中に有機低分子材料の溶液を封入して回転させながら重合させることにより高屈折率のポリマーロッドを形成する。
【００３６】
次に形成された高屈折率のポリマーロッドを取り出しその外側に屈折率の低い低分子化合物と有機低分子材料を混合した溶液を注入する。
【００３７】
その後回転させながら重合させ高屈折率のポリマーロッドよりも屈折率の低い層を形成する。この作業を繰り返して行うことにより中心から外側に向かって順次屈折率の下降してなるＧＩ型の母材を作製することが可能となる。
【００３８】
尚、母材の中心から外側に向かって屈折率を順次下降させる方法としてＣＶＤ法、溶液塗布乾燥法などがあるがこれらの方法は作業性が悪く合成に時間がかかるという問題がある。
【００３９】
よって、本発明によれば、容易な方法で且つ屈折率分布が所望の分布となるように設計出来、特に大型のプラスチック光ファイバ用母材を提供することが出来る。
【００４０】
【実施例】
以下本発明の好適な実施例について説明する。
【００４１】
（実施例１）
有機低分子材料としてメチルメタクリレート、屈折率の高い低分子化合物としてフタル酸ブチルベンジルエステルからなる内径５ｍｍφ高屈折率のポリマーロッドを用意した。
次いで、メチルメタクリレートとフタル酸ブチルベンジルエステルの配合比を変えて屈折率を低くした材料を高屈折率のポリマーロッドの外側に注入して回転させないで重合した。
この操作を複数回繰り返すことによりコア層を形成し、最後にメチルメタクリレートのみを重合させることにより、クラッド層を形成し、図３（Ａ）に示すような、外径５０ｍｍφのプラスチック光ファイバ母材１４を作製した。
作製した母材の屈折率分布を調べたところ、図３（Ｂ）に示すような、階段状の分布を形成していることが判った。
また、コア層の重合回数を増やすか、若しくは回転させながら重合を行うと、図３（Ｃ）に示すような滑らかなＧＩ型の分布を形成していることが判った。
【００４２】
（実施例２）
有機低分子材料としてメチルメタクリレート、屈折率の高い低分子化合物としてフタル酸ブチルベンジルエステルを用いて内径５ｍｍφのガラス管に注入して熱を加えながら重合させ高屈折率のポリマーロッドを形成した。
次いでメチルメタクリレートとフタル酸ブチルベンジルエステルとの配合比を変えて屈折率を低くした材料を高屈折率のポリマーロッドの外側に注入して回転させながら重合した。
この操作を複数回繰り返すことによりコア層を形成し、最後にメチルメタクリレートのみを重合させることによりクラッド層を形成し、外径５０ｍｍφのプラスチック光ファイバ母材を作製した。
作製した母材の屈折率分布を調べたところ、図３（Ｃ）に示すような、ＧＩ型の分布を形成していることが分かった。
【００４３】
（実施例３）
有機低分子材料としてメチルメタクリレート、屈折率の高い低分子化合物として酢酸２−フェニルエチルを用いて内径５ｍｍφのガラス管に注入して熱を加えながら重合させ高屈折率のポリマーロッドを形成した。
次いでメチルメタクリレートと酢酸２−フェニルエチルの配合比を変えて屈折率を低くした材料を高屈折率のポリマーロッドの外側に注入して回転させながら重合した。この操作を複数回繰り返すことによりコア層を形成し、最後にメチルメタクリレートのみを重合させることによりクラッド層を形成し、外径５０ｍｍφのプラスチック光ファイバ母材を作製した。
作製した母材の屈折率分布を調べたところ、図３（Ｃ）に示すような、ＧＩ型の分布を形成していることが分かった。
【００４４】
（実施例４）
有機低分子材料としてメチルメタクリレート、屈折率の高い低分子化合物としてベンジルメタクレート（重合性化合物）を用いて内径５ｍｍφのガラス管に注入して熱を加えながら重合させ高屈折率のポリマーロッドを形成した。
次いでメチルメタクリレートとベンジルメタクリレートの配合比を変えて屈折率を低くした材料を高屈折率のポリマーロッドの外側に注入して回転させながら重合した。この操作を複数回繰り返すことによりコア層を形成し、最後にメチルメタクリレートとベンジルメタクリレートの混合液を重合させることによりクラッド層を形成し、外径５０ｍｍφのプラスチック光ファイバ母材を作製した。
作製した母材の屈折率分布を調べたところ、図３（Ｃ）に示すような、ＧＩ型の分布を形成していることが分かった。
【００４５】
（実施例５）
有機低分子材料としてメチルメタクリレート、屈折率の高い低分子化合物として安息香酸ビニル（重合性化合物）を用いて内径５ｍｍφのガラス管に注入して熱を加えながら重合させ高屈折率のポリマーロッドを形成した。
次いでメチルメタクリレートと安息香酸ビニルの配合比を変えて屈折率を低くした材料を高屈折率のポリマーロッドの外側に注入して回転させながら重合した。この操作を複数回繰り返すことによりコア層を形成し、最後にメチルメタクリレートのみを重合させることによりクラッド層を形成し、外径５０ｍｍφのプラスチック光ファイバ母材を作製した。
作製した母材の屈折率分布を調べたところ、図３（Ｃ）に示すような、ＧＩ型の分布を形成していることが分かった。
【００４６】
（実施例６）
有機低分子材料としてメチルメタクリレート、屈折率の低い低分子化合物として２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート（重合性化合物）を用いて最初メチルメタクリレートのみを内径５ｍｍφのガラス管に注入して熱を加えながら重合させ高屈折率のポリマーロッドを形成した。
次いでメチルメタクリレートに２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレートを添加して屈折率を低くした材料を高屈折率のポリマーロッドの外側に注入して回転させながら重合した。この操作を複数回繰り返すことによりコア層を形成し、最後に２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレートのみを重合させることによりクラッド層を形成し、外径５０ｍｍφのプラスチック光ファイバ母材を作製した。
作製した母材の屈折率分布を調べたところ、図３（Ｃ）に示すような、ＧＩ型の分布を形成していることが分かった。
【００４７】
（実施例７）
有機低分子材料としてメチルメタクリレート、屈折率の低い低分子化合物として酢酸ヘキシルを用いて最初メチルメタクリレートのみを内径５ｍｍφのガラス管に注入して熱を加えながら重合させ高屈折率のポリマーロッドを形成した。次いでメチルメタクリレートに酢酸ヘキシルを添加して屈折率を低くした材料を高屈折率のポリマーロッドの外側に注入して回転させながら重合した。この操作を複数回繰り返すことによりコア層を形成し、最後にメチルメタクリートと酢酸ヘキシルの混合液を重合させることによりクラッド層を形成し、外径５０ｍｍφのプラスチック光ファイバ母材を作製した。
作製した母材の屈折率分布を調べたところ、図３（Ｃ）に示すような、ＧＩ型の分布を形成していることが分かった。
【００４８】
（実施例８）
有機低分子材料としてメチルメタクリレート、屈折率の低い低分子化合物として酢酸ヘキシルを用いて最初メチルメタクリレートと酢酸ヘキシルを内径５ｍｍφのガラス管に注入して熱を加えながら重合させ高屈折率のポリマーロッドを形成した。次いでメチルメタクリレートに対して酢酸ヘキシルの添加量を多くして屈折率を低くした材料を高屈折率のポリマーロッドの外側に注入して回転させながら重合した。この操作を複数回繰り返すことによってコア層を形成し、最後にメチルメタクリートと酢酸ヘキシルの混合液を重合させることによりクラッド層を形成し、外径５０ｍｍφのプラスチック光ファイバ母材を作製した。
作製した母材の屈折率分布を調べたところ、図３（Ｃ）に示すような、ＧＩ型の分布を形成していることが分かった。
【００４９】
（比較例１）
有機低分子材料としてメチルメタクリレート、屈折率の高い低分子化合物としてフタル酸ブチルベンジルエステルからなる内径５ｍｍφの高屈折率のポリマーロッドを用意した。
次いでメチルメタクリレートとフタル酸ブチルベンジルエステルの配合比を変えて屈折率を低くした材料を高屈折率のポリマーロッドの外側にＣＶＤ法で堆積させることにより外径５０ｍｍφのプラスチック光ファイバ母材を作製した。
作製した母材の屈折率分布を調べたところ、図３（Ｃ）に示すような、ＧＩ型の分布を形成していることが分かった。
しかしながら１本の母材を合成するのに重合法の２倍の時間を要した。
【００５０】
（比較例２）
有機低分子材料としてメチルメタクリレート、屈折率の高い低分子化合物としてフタル酸ブチルベンジルエステルを用いて内径５ｍｍφのガラス管に注入して熱を加えながら重合させ高屈折率のポリマーロッドを形成した。
次いでメチルメタクリレートとフタル酸ブチルベンジルエステルの配合比を変えて屈折率を低くした材料を溶媒に溶解させて高屈折率のポリマーロッドの外側にＣＶＤ法で堆積させることにより外径５０ｍｍφのプラスチック光ファイバ母材を作製した。
作製した母材の屈折率分布を調べたところ、図３（Ｃ）に示すような、ＧＩ型の分布を形成していることが分かった。
しかしながら１本の母材を合成するのに重合法の２倍の時間を要した。
【００５１】
（比較例３）
有機低分子材料としてメチルメタクリレート、屈折率の高い低分子化合物としてフタル酸ブチルベンジルエステルを用いて内径５ｍｍφのガラス管に注入して熱を加えながら重合させ高屈折率のポリマーロッドを形成した。
次いでメチルメタクリレートとフタル酸ブチルベンジルエステルの配合比を変えて屈折率を低くした材料を溶媒に溶解させて高屈折率のポリマーロッドの外側に塗布、乾燥させてコア層を形成した。この操作を複数回繰り返すことにより外径５０ｍｍφのプラスチック光ファイバ母材を作製した。
作製した母材の屈折率分布を調べたところ、図３（Ｃ）に示すような、ＧＩ型の分布を形成していることが分かった。
しかしながら１本の母材を合成するのに重合法の１．５倍の時間を要した。
【００５２】
（比較例４）
有機低分子材料としてメチルメタクリレート、屈折率の低い低分子化合物として２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレートを用いて最初メチルメタクリレートのみを内径５ｍｍφのガラス管に注入して熱を加えながら重合させ高屈折率のポリマーロッドを形成した。
次いでメチルメタクリレートに２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレートを添加して屈折率を低くした材料を溶媒に溶解させて高屈折率のポリマーロッドの外側に塗布、乾燥させてコア層を形成した。この操作を複数回繰り返すことにより外径５０ｍｍφのプラスチック光ファイバ母材を作製した。作製した母材の屈折率分布を調べたところ、図３（Ｃ）に示すような、ＧＩ型の分布を形成していることが分かった。
しかしながら１本の母材を合成するのに重合法の１．５倍の時間を要した。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したようにプラスチック光ファイバ母材の製造方法において、高屈折率のポリマーロッドを形成し、その外側に屈折率の高い低分子化合物と有機低分子材料の配合比を変えて屈折率を低くした溶液を注入し必要に応じて回転させながら重合させしかる後この操作を数回繰り返すことにより、ＧＩ型の屈折率分布を持った母材を作製することが出来る。
【００５４】
また、有機低分子材料のみからなる高屈折率のポリマーロッドの外側に、屈折率の低い低分子材料を添加して屈折率を低くした溶液を注入し必要に応じて回転させながら重合させしかる後配合比を変えてこの操作を繰り返すことによりＧＩ型の屈折率分布を持った母材を製造することが出来る。
【００５５】
さらに、有機低分子材料と屈折率の低い低分子材料からなる高屈折率のポリマーロッドの外側に、屈折率の低い低分子材料の配合比を変えて屈折率を低くした溶液を注入し必要に応じて回転させながら重合させしかる後配合比を変えてこの操作を繰り返すことによりＧＩ型の屈折率分布を持った母材を製造することが出来る。
【００５６】
このことにより大型のＧＩ型母材を効率良く作製することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラスチック光ファイバ母材の製造工程の概略図である。
【図２】本発明のプラスチック光ファイバ母材の製造工程の概略図である。
【図３】（Ａ）は、本発明のプラスチック光ファイバ母材の斜視図，（Ｂ）は階段状屈折率分布図、（Ｃ）はＧＩ型ファイバの屈折率分布図である。
【図４】（Ａ）はＳＩ型ファイバの屈折率分布図、（Ｂ）はＧＩ型ファイバの屈折率分布図である。
【符号の説明】
１１ａ〜１１ｃガラス管
１２ａ〜１２ｃコア
１３クラッド
１４プラスチック光ファイバ母材[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a method for producing a plastic optical fiber preform having a desired refractive index change and which is simple and inexpensive to produce.
[0002]
[Prior art]
Optical fibers made of plastic, both core and cladding, are easier to use and cheaper than glass fibers, as short-distance optical transmission lines where transmission loss is not a problem, for example, between electronic devices that transmit and receive optical signals. , And is particularly important in the concept of next-generation communication networks such as LAN and ISDN.
[0003]
A step index (SI) type fiber having a refractive index distribution shown in FIG. 4A has been put to practical use as a plastic optical fiber, but this fiber has a small transmission capacity and is not suitable for communication.
Therefore, in order to use it for communication, it is necessary to use a graded index (GI) fiber having a refractive index distribution and a large transmission capacity as shown in FIG. 4B.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, as disclosed in, for example, JP-A-2-16504, a method of concentrically extruding a laminate of two or more polymerizable mixtures having different refractive indices has been disclosed. There is.
[0005]
That is, since the above-described method is a lamination extrusion method, only about 10 extrusion steps can be formed, and the resulting refractive index distribution has a step-like shape, so that a large amount of information cannot be sent. is there.
It is also proposed to diffuse the monomer after extrusion to obtain a continuous and smooth refractive index distribution. However, in this case, there is a problem that the number of steps is increased and productivity is deteriorated.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a method for producing a plastic optical fiber preform having a desired change in refractive index, which is simple and inexpensive to produce.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A first method for producing a plastic optical fiber preform according to the present invention, which achieves the above object, comprises a method for producing a plastic optical fiber preform having a refractive index distribution, wherein the method comprises the steps of: A hollow cylindrical body having a diameter larger than that of the polymer rod is disposed outside the polymer rod having a high refractive index, and a low-molecular compound having a high refractive index and an organic low-molecular compound are added at a different mixing ratio and polymerized in the hollow portion. By repeating this operation a plurality of times and polymerizing in multiple stages, a refractive index distribution in which the refractive index gradually decreases from the center to the outside is formed.
[0008]
In the first method for producing a plastic optical fiber preform, an organic low-molecular material mixed with a low-molecular compound having a high refractive index is injected into the inner surface of the hollow cylindrical body and polymerized, whereby the high-refractive-index material is obtained. It is characterized by forming a polymer rod.
[0009]
In the first method for producing a plastic optical fiber preform, after forming the core layer, only the organic low molecular weight material is polymerized to form the cladding layer.
[0010]
In the first method for producing a plastic optical fiber preform, after forming the core layer, a clad layer is formed by polymerizing a mixed solution of an organic low-molecular material and a low-molecular compound having a high refractive index.
[0011]
According to a second method for producing a plastic optical fiber preform according to the present invention, there is provided a method for producing a plastic optical fiber preform having a refractive index distribution, wherein a high refractive index polymer not doped with a low molecular compound having a low refractive index is used. on the outside of the rod, to the polymer rod diameter than arrange a large hollow cylindrical body in its hollow portion, the addition of low organic low-molecular material having a refractive index low molecular weight compound is polymerized, Ru this blend ratio is sequentially changed By repeating this operation a plurality of times and polymerizing in multiple stages, a refractive index distribution is formed in which the refractive index gradually decreases from the center toward the outside.
[0012]
In the second method for producing a plastic optical fiber preform, the high refractive index polymer rod is formed by injecting and polymerizing an organic low-molecular material on the inner surface of a hollow cylindrical body. .
[0013]
In the second method for producing a plastic optical fiber preform, after forming the core layer, the cladding layer is formed by polymerizing only a low-molecular compound having a low refractive index.
[0014]
In the second method for producing a plastic optical fiber preform, after forming a core layer, a clad layer is formed by polymerizing a mixture of an organic low-molecular material and a low-molecular compound having a low refractive index. And
[0019]
In the method of manufacturing the first and second plastic optical fiber preforms, when one or both of the core layer and the clad layer are formed, the preform is formed while rotating about the axis of the cylindrical body. .
[0020]
Hereinafter, the contents of the present invention will be described.
[0021]
Here, there are the following two methods for producing a plastic optical fiber preform in the present invention.
{Circle around (1)} The first method is to prepare a high-refractive-index polymer rod doped with a high-refractive-index low-molecular compound in advance, and to provide a compounding ratio of the high-refractive-index low-molecular compound and the organic low-molecular compound outside thereof. This is a method of forming a refractive index distribution in which the refractive index gradually decreases from the center to the outside by repeating this operation a plurality of times and polymerizing in multiple stages.
{Circle around (2)} The second method is to prepare a high-refractive-index polymer rod which is not doped with a low-refractive-index low-molecular compound before adding an organic low-molecular material and a low-refractive-index low-molecular compound to the outside. This is a method of forming a refractive index distribution in which the refractive index gradually decreases from the center to the outside by performing polymerization in multiple stages while sequentially changing the compounding ratio.
{Circle around (3)} The third method is to prepare a high refractive index polymer rod doped with a low molecular compound having a low refractive index in advance, and then add an organic low molecular material and a low molecular compound having a low refractive index to the outside to polymerize. This is a method of forming a refractive index distribution in which the refractive index gradually decreases from the center to the outside by performing polymerization in multiple stages while sequentially changing the compounding ratio.
[0022]
Here, as the polymer rod according to the present invention, a rod prepared in advance may be used, or a rod formed in a production method line as described below may be used.
[0023]
The polymer using the organic low molecular weight material of the present invention is a homopolymer of methyl methacrylate (polymethyl methacrylate) polycarbonate (PC) and, for example, monofunctional (meth) acrylates, fluorinated alkyl (meth) acrylates, A transparent copolymer of a monomer such as polyfunctional (meth) acrylates, acrylic acid, methacrylic acid, styrene, chlorostyrene and methyl methacrylate. In addition, it is preferable to use polymethyl methacrylate and polycarbonate as typical polymers among those described above.
[0024]
Here, specific examples of the low-molecular compound having a high refractive index when the polymer using the organic low-molecular material is polymethyl methacrylate include, for example, butyl benzyl phthalate, 2-phenylethyl acetate, and dimethyl phthalate. , Diphenyl sulfide, vinyl benzoate, benzyl methacrylate, diallyl phthalate and the like. Incidentally, among the above, vinyl benzoate, benzyl methacrylate and diallyl phthalate are polymerizable materials.
[0025]
Specific examples of the low-molecular compound having a low refractive index include, for example, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate (polymerizable material), hexyl acetate, bis (3,5,5-trimethylhexyl) phthalate, bis (phthalate) 2-methylhexyl) and the like.
[0026]
Next, an example of manufacturing a plastic optical fiber preform will be described, but the present invention is not limited to this.
[0027]
FIG. 1 shows an outline of a manufacturing process of a plastic optical fiber preform.
[0028]
As shown in the figure, first, a glass tube 11a, which is a hollow cylindrical body, is prepared, and a solution of a low-molecular compound and an organic low-molecular material having a high refractive index is filled in the hollow portion S. By polymerizing while rotating the glass tube 11a, a polymer rod 12a having a high refractive index is formed, and the glass tube 11a is removed.
[0029]
Next, a glass tube 11b having a diameter larger than the outer diameter of the high-refractive-index polymer rod 12a taken out of the glass tube 11a is arranged coaxially with the axis of the high-refractive-index polymer rod 12a. A “solution of a mixture of a low-molecular compound having a high refractive index and an organic low-molecular material” mixed so as to have a lower refractive index than the high-refractive-index polymer rod 12a is injected into the portion S.
[0030]
Thereafter, polymerization is performed while rotating the glass tube 11b to form a core layer 12b having a low refractive index layer formed on the outer periphery of a high refractive index polymer rod 12a.
This operation is repeated a plurality of times as necessary, thereby forming a core layer 12c whose refractive index gradually decreases from the center toward the outside.
[0031]
Similarly, the clad layer 13 is formed, and a large-sized plastic optical fiber preform 14 having a GI-type refractive index distribution can be manufactured.
[0032]
The above-mentioned method shows the outline of the present invention, and by preparing a large number of glass tubes having a plurality of different inner diameters, a core layer and a clad layer having a smooth refractive index distribution are formed. A preform for a plastic optical fiber having a desired refractive index distribution obtained by gradually lowering the refractive index can be formed.
[0033]
The reason why the glass tube is rotated is to allow the polymerization reaction to be performed under better conditions, and it is possible to form a preform for an optical fiber having a smoother refractive index distribution.
[0034]
Further, the hollow cylindrical body is not limited to the above-mentioned glass tube, and any hollow body may be used as long as it is filled with resin and can be easily removed thereafter.
[0035]
On the other hand, when a low-molecular compound having a low refractive index is used instead of a low-molecular compound having a high refractive index, a solution of an organic low-molecular material is first placed in a rotating cylindrical body (eg, a glass container, the material of which is not limited). Is sealed and polymerized while rotating to form a polymer rod having a high refractive index.
[0036]
Next, the formed high-refractive-index polymer rod is taken out, and a solution in which a low-molecular compound having a low refractive index and an organic low-molecular material are mixed is injected into the outside thereof.
[0037]
Thereafter, polymerization is performed while rotating to form a layer having a lower refractive index than the polymer rod having a high refractive index. By repeating this operation, it becomes possible to manufacture a GI-type base material whose refractive index gradually decreases from the center to the outside.
[0038]
As a method of sequentially decreasing the refractive index from the center of the base material toward the outside, there are a CVD method, a solution coating drying method, and the like, but these methods have a problem that workability is poor and synthesis takes time.
[0039]
Therefore, according to the present invention, it is possible to design the refractive index distribution to be a desired distribution by an easy method, and particularly to provide a large-sized preform for a plastic optical fiber.
[0040]
【Example】
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
[0041]
(Example 1)
A polymer rod having an inner diameter of 5 mm and a high refractive index made of methyl methacrylate as an organic low molecular material and butyl benzyl phthalate as a low molecular compound having a high refractive index was prepared.
Next, a material whose refractive index was lowered by changing the mixing ratio of methyl methacrylate and butyl benzyl phthalate was injected outside the high refractive index polymer rod and polymerized without rotating.
This operation is repeated a plurality of times to form a core layer, and finally polymerize only methyl methacrylate to form a cladding layer. As shown in FIG. 3A, a plastic optical fiber preform having an outer diameter of 50 mmφ is formed. 14 was produced.
When the refractive index distribution of the manufactured base material was examined, it was found that a stepwise distribution was formed as shown in FIG.
In addition, it was found that when the number of polymerizations of the core layer was increased or polymerization was performed while rotating the core layer, a smooth GI-type distribution as shown in FIG. 3C was formed.
[0042]
(Example 2)
Using methyl methacrylate as an organic low molecular weight material and butyl benzyl phthalate as a low molecular weight compound having a high refractive index, the mixture was injected into a glass tube having an inner diameter of 5 mmφ and polymerized while applying heat to form a high refractive index polymer rod.
Next, a material having a low refractive index by changing the mixing ratio of methyl methacrylate and butyl benzyl phthalate was injected outside the high refractive index polymer rod and polymerized while rotating.
By repeating this operation a plurality of times, a core layer was formed, and finally, a cladding layer was formed by polymerizing only methyl methacrylate, thereby producing a plastic optical fiber preform having an outer diameter of 50 mmφ.
When the refractive index distribution of the manufactured base material was examined, it was found that a GI-type distribution was formed as shown in FIG.
[0043]
(Example 3)
Using methyl methacrylate as an organic low molecular material and 2-phenylethyl acetate as a low molecular compound having a high refractive index, the mixture was injected into a glass tube having an inner diameter of 5 mm and polymerized while applying heat to form a high refractive index polymer rod.
Next, a material whose refractive index was lowered by changing the blending ratio of methyl methacrylate and 2-phenylethyl acetate was injected outside the high refractive index polymer rod and polymerized while rotating. By repeating this operation a plurality of times, a core layer was formed, and finally, a cladding layer was formed by polymerizing only methyl methacrylate, thereby producing a plastic optical fiber preform having an outer diameter of 50 mmφ.
When the refractive index distribution of the manufactured base material was examined, it was found that a GI-type distribution was formed as shown in FIG.
[0044]
(Example 4)
Using methyl methacrylate as an organic low molecular material and benzyl methacrylate (polymerizable compound) as a low molecular compound with a high refractive index, inject it into a glass tube with an inner diameter of 5 mmφ and polymerize while applying heat to form a polymer rod with a high refractive index did.
Next, a material whose refractive index was lowered by changing the blending ratio of methyl methacrylate and benzyl methacrylate was injected outside the polymer rod having a high refractive index and polymerized while rotating. This operation was repeated a plurality of times to form a core layer, and finally, a mixed solution of methyl methacrylate and benzyl methacrylate was polymerized to form a clad layer, thereby producing a plastic optical fiber preform having an outer diameter of 50 mmφ.
When the refractive index distribution of the manufactured base material was examined, it was found that a GI-type distribution was formed as shown in FIG.
[0045]
(Example 5)
Using methyl methacrylate as an organic low molecular weight material and vinyl benzoate (polymerizable compound) as a low molecular weight compound with a high refractive index, inject it into a glass tube with an inner diameter of 5 mmφ and polymerize it while applying heat to form a polymer rod with a high refractive index did.
Next, a material whose refractive index was lowered by changing the mixing ratio of methyl methacrylate and vinyl benzoate was injected outside the high refractive index polymer rod and polymerized while rotating. By repeating this operation a plurality of times, a core layer was formed, and finally, a cladding layer was formed by polymerizing only methyl methacrylate, thereby producing a plastic optical fiber preform having an outer diameter of 50 mmφ.
When the refractive index distribution of the manufactured base material was examined, it was found that a GI-type distribution was formed as shown in FIG.
[0046]
(Example 6)
Using methyl methacrylate as an organic low molecular material and 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate (polymerizable compound) as a low molecular compound having a low refractive index, only methyl methacrylate is first injected into a glass tube having an inner diameter of 5 mm to generate heat. The polymer was polymerized while being added to form a high refractive index polymer rod.
Next, a material whose refractive index was lowered by adding 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate to methyl methacrylate was injected outside the polymer rod having a high refractive index and polymerized while rotating. This operation was repeated a plurality of times to form a core layer, and finally, a cladding layer was formed by polymerizing only 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate to produce a plastic optical fiber preform having an outer diameter of 50 mmφ. .
When the refractive index distribution of the manufactured base material was examined, it was found that a GI-type distribution was formed as shown in FIG.
[0047]
(Example 7)
Using methyl methacrylate as an organic low molecular material and hexyl acetate as a low molecular compound having a low refractive index, only methyl methacrylate was first injected into a glass tube having an inner diameter of 5 mm and polymerized while applying heat to form a high refractive index polymer rod. . Next, a material having a lower refractive index by adding hexyl acetate to methyl methacrylate was injected outside the high refractive index polymer rod and polymerized while rotating. This operation was repeated a plurality of times to form a core layer, and finally, a mixed solution of methyl methacrylate and hexyl acetate was polymerized to form a clad layer, thereby producing a plastic optical fiber preform having an outer diameter of 50 mmφ.
When the refractive index distribution of the manufactured base material was examined, it was found that a GI-type distribution was formed as shown in FIG.
[0048]
(Example 8)
Using methyl methacrylate as an organic low molecular material and hexyl acetate as a low molecular compound having a low refractive index, first inject methyl methacrylate and hexyl acetate into a glass tube having an inner diameter of 5 mmφ and polymerize while applying heat to form a high refractive index polymer rod. Formed. Next, a material whose refractive index was lowered by increasing the amount of hexyl acetate added to methyl methacrylate was injected outside the high refractive index polymer rod and polymerized while rotating. This operation was repeated a plurality of times to form a core layer, and finally, a mixed solution of methyl methacrylate and hexyl acetate was polymerized to form a clad layer, thereby producing a plastic optical fiber preform having an outer diameter of 50 mmφ.
When the refractive index distribution of the manufactured base material was examined, it was found that a GI-type distribution was formed as shown in FIG.
[0049]
(Comparative Example 1)
A high refractive index polymer rod having an inner diameter of 5 mmφ made of methyl methacrylate as an organic low molecular material and butyl benzyl phthalate as a low molecular compound having a high refractive index was prepared.
Next, a plastic optical fiber preform having an outer diameter of 50 mmφ was prepared by depositing a material having a lower refractive index by changing the mixing ratio of methyl methacrylate and butyl benzyl phthalate on the outside of a high refractive index polymer rod by a CVD method. .
When the refractive index distribution of the manufactured base material was examined, it was found that a GI-type distribution was formed as shown in FIG.
However, it took twice as long as the polymerization method to synthesize one base material.
[0050]
(Comparative Example 2)
Using methyl methacrylate as an organic low molecular weight material and butyl benzyl phthalate as a low molecular weight compound having a high refractive index, the mixture was injected into a glass tube having an inner diameter of 5 mmφ and polymerized while applying heat to form a high refractive index polymer rod.
Next, a plastic optical fiber having an outer diameter of 50 mmφ is obtained by dissolving a material having a reduced refractive index by changing the mixing ratio of methyl methacrylate and butyl benzyl phthalate in a solvent and depositing the material by a CVD method on the outside of a high refractive index polymer rod. A base material was produced.
When the refractive index distribution of the manufactured base material was examined, it was found that a GI-type distribution was formed as shown in FIG.
However, it took twice as long as the polymerization method to synthesize one base material.
[0051]
(Comparative Example 3)
Using methyl methacrylate as an organic low molecular weight material and butyl benzyl phthalate as a low molecular weight compound having a high refractive index, the mixture was injected into a glass tube having an inner diameter of 5 mmφ and polymerized while applying heat to form a high refractive index polymer rod.
Next, a material whose refractive index was lowered by changing the mixing ratio of methyl methacrylate and butyl benzyl phthalate was dissolved in a solvent, applied to the outside of a polymer rod having a high refractive index, and dried to form a core layer. This operation was repeated a plurality of times to produce a plastic optical fiber preform having an outer diameter of 50 mmφ.
When the refractive index distribution of the manufactured base material was examined, it was found that a GI-type distribution was formed as shown in FIG.
However, it took 1.5 times as long as the polymerization method to synthesize one base material.
[0052]
(Comparative Example 4)
Using methyl methacrylate as an organic low-molecular material and 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate as a low-molecular compound having a low refractive index, only methyl methacrylate is first injected into a glass tube having an inner diameter of 5 mmφ, and polymerized while applying heat to obtain a high molecular weight compound. A refractive index polymer rod was formed.
Next, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate was added to methyl methacrylate, and a material having a reduced refractive index was dissolved in a solvent, applied to the outside of a high refractive index polymer rod, and dried to form a core layer. This operation was repeated a plurality of times to produce a plastic optical fiber preform having an outer diameter of 50 mmφ. When the refractive index distribution of the manufactured base material was examined, it was found that a GI-type distribution was formed as shown in FIG.
However, it took 1.5 times as long as the polymerization method to synthesize one base material.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, in the method for manufacturing a plastic optical fiber preform, a high refractive index polymer rod is formed, and the refractive index is lowered by changing the compounding ratio of a low molecular compound having a high refractive index and an organic low molecular material on the outside thereof. The resulting solution is injected and polymerized while being rotated as necessary. Thereafter, this operation is repeated several times to prepare a base material having a GI type refractive index distribution.
[0054]
After the addition of a low-refractive-index low-molecular-weight material to the outside of a high-refractive-index polymer rod made of only an organic low-molecular-weight material, a solution with a low refractive index is injected. By repeating this operation while changing the mixing ratio, a base material having a GI type refractive index distribution can be manufactured.
[0055]
Furthermore, it is necessary to inject a solution in which the refractive index is lowered by changing the blending ratio of the low-refractive-index low-molecular-weight material outside the high-refractive-index polymer rod composed of the organic low-molecular-weight material and the low-refractive-index low-molecular-weight material. By repeating the operation while changing the mixing ratio after the polymerization while rotating accordingly, a base material having a GI type refractive index distribution can be produced.
[0056]
This makes it possible to efficiently produce a large GI type base material.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a manufacturing process of a plastic optical fiber preform of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of a manufacturing process of the plastic optical fiber preform of the present invention.
3A is a perspective view of a plastic optical fiber preform of the present invention, FIG. 3B is a step-like refractive index distribution map, and FIG. 3C is a GI fiber refractive index distribution map.
FIG. 4A is a refractive index distribution chart of an SI fiber, and FIG. 4B is a refractive index distribution chart of a GI fiber.
[Explanation of symbols]
11a-11c Glass tube 12a-12c Core 13 Clad 14 Plastic optical fiber preform

Claims

In a method of manufacturing a plastic optical fiber preform having a refractive index distribution,
A hollow cylindrical body having a diameter larger than the high refractive index polymer rod doped with a low refractive index compound doped with a low refractive index compound is arranged inside the hollow portion, and a low refractive index compound and an organic low molecular weight compound having a high refractive index are disposed in the hollow portion. It is characterized by forming a refractive index distribution in which the refractive index gradually decreases from the center to the outside by repeating this operation multiple times and polymerizing in multiple stages by changing the compounding ratio of A method for producing a plastic optical fiber preform.

A method for manufacturing a plastic optical fiber preform according to claim 1,
A plastic optical fiber preform characterized by forming the high refractive index polymer rod by injecting and polymerizing an organic low molecular material mixed with a low molecular compound having a high refractive index on the inner surface of the hollow cylindrical body. Manufacturing method.

A method for manufacturing a plastic optical fiber preform according to claim 1 or 2,
A method for producing a preform of a plastic optical fiber, comprising forming a clad layer by polymerizing only an organic low-molecular material after forming a core layer.

A method for producing a plastic optical fiber preform according to claim 1,
A method for producing a preform of a plastic optical fiber, comprising forming a cladding layer by polymerizing a mixture of an organic low-molecular material and a low-molecular compound having a high refractive index after forming a core layer.

In a method of manufacturing a plastic optical fiber preform having a refractive index distribution,
On the outside of a high refractive index polymer rod not doped with a low refractive index low molecular compound, a hollow cylinder having a larger diameter than the polymer rod is arranged, and in the hollow portion, an organic low molecular material and a low refractive index have a low refractive index. It was added and the low-molecular compound polymer, in the so that the mixing ratio is sequentially changed by polymerizing in multiple steps is repeated a plurality of times this operation, formed by progressively lowering the refractive index from the center to the outside A method for producing a plastic optical fiber preform, comprising forming a refractive index distribution.

A method for manufacturing a plastic optical fiber preform according to claim 5 ,
A method for producing a plastic optical fiber preform, wherein the high refractive index polymer rod is formed by injecting and polymerizing an organic low-molecular material on the inner surface of a hollow cylindrical body.

The method for producing a plastic optical fiber preform according to claim 5 or 6 ,
A method for producing a preform for a plastic optical fiber, comprising forming a clad layer by polymerizing only a low molecular compound having a low refractive index after forming a core layer.

A method of manufacturing a plastic optical fiber preform according to claim 5-7, wherein,
A method for producing a plastic optical fiber preform, comprising forming a cladding layer by polymerizing a mixed solution of an organic low-molecular material and a low-molecular compound having a low refractive index after forming a core layer.

A method of manufacturing a plastic optical fiber preform according to claim 1-8, wherein,
A method of manufacturing a preform for a plastic optical fiber, characterized in that when producing one or both of a core layer and a cladding layer, it is produced while rotating about an axis of a cylindrical body.