(57)【要約】  屈折率分布型プラスチック光ファイバーを、コア部およびコア部の外周に配置されたクラッド部からなるプラスチック光ファイバーであって、  前記コア部が、２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート（３ＦＭＡ）５５〜９５重量％と、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）５〜４５重量％とを含むモノマーの共重合体と、該共重合体よりも高い屈折率を有し、且つ該共重合体に対し相溶するドーパントを主たる構成成分としてなり、  前記クラッド部が、３ＦＭＡ５５重量％を超え１００重量％以下と、ＭＭＡ０重量％以上４５重量％未満とを含むモノマーの重合体を主たる構成成分としてなり、且つ該重合体における３ＦＭＡの含有割合が前記コア部の共重合体における３ＦＭＡの含有割合より多いものとする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部および該コア部の外周に配置されたクラッド部からなる屈折率分布型プラスチック光ファイバーであって、
前記コア部は、５５〜９５重量％の２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレートおよび５〜４５重量％のメチルメタクリレートを含むモノマーの共重合体と、該共重合体よりも高い屈折率を有し、且つ該共重合体に対し相溶するドーパントを主たる構成成分としてなり、
前記クラッド部は、５５超え〜１００重量％の２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレートおよび０〜４５重量％未満のメチルメタクリレートを含むモノマーの重合体を主たる構成成分としてなり、且つ、該重合体における２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレートの含有割合が前記コア部の共重合体における２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレートの含有割合より多いことを特徴とする光ファイバー。
【請求項２】
前記コア部の共重合体と前記クラッド部の重合体における２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレートの含有割合の差が５〜２５重量％であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバー。
【請求項３】
前記コア部の共重合体は、８０〜９０重量％の２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレートおよび１０〜２０重量％のメチルメタクリレートを含み、一方、前記クラッド部の重合体は、９０〜１００重量％の２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレートおよび０〜１０重量％のメチルメタクリレートを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバー。
【請求項４】
前記ドーパントが、ジベンゾチオフェンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバー。
【請求項５】
前記クラッド部の外周がポリカーボネートを主成分とするプラスチックで被覆されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の光ファイバー。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の光ファイバーを用いてなる短距離用光伝送リンクシステム。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の光ファイバーを用いてなる屋内用光伝送リンクシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屈折率分布型プラスチック光ファイバーに関し、さらに詳しくは、屋内の、中でも宅内における光伝送リンクシステムのような短距離用光伝送リンクシステムを構築できる十分な光透過性能を有し、曲げたときの伝送損失が少なく、且つ高速通信可能な屈折率分布型プラスチック光ファイバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各家庭におけるインターネットの普及が進み、テレビやパーソナルコンピューターを介しての、映画受信、動画の双方向通信など、通信情報量の増加傾向が顕著であり、住宅内における末端通信網の高速化が熱望されている。ファイバー・トゥ・ザ・ホーム（ＦＴＴＨ）の普及に伴い、住宅手前までは光通信がひかれている家庭が多くを占めるようになったものの、宅内では従来からの銅線による通信が一般的であり、また、利便性からワイヤレス通信もある程度浸透してきているが、そのどちらにおいても通信速度が遅く律速となっている。さらに、銅線では高速性が高まるにつれて、ノイズ対策を強化する必要があり、ワイヤレス通信では、情報漏洩の点が懸念されている。
そのため、高速通信可能な光配線を家庭内にまで浸透させるニーズが高まってきており、その媒体としてプラスチック光ファイバー（以下、「ＰＯＦ」と略称することがある。）が最も有望視されている。ＰＯＦは、一般的に、良好な可撓性を有し、軽量で、加工性がよく、口径の大きいファイバーとして製造しやすく、低コストで製造可能であり、電磁的なノイズを受けないという種々の長所を有する。【０００３】
従来から、ＰＯＦとしては、ポリメチルメタクリレート（以下、「ＰＭＭＡ」と略称することがある。）などのメタクリル系樹脂をコア部としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
さらに、通信速度を高速化する目的のため、ファイバーの中心から半径方向に向かって屈折率が連続的、もしくは段階的に変化している屈折率分布型（ＧＩ型）ＰＯＦが知られている。
ＧＩ型ＰＯＦでは、屈折率差を付与する方法としては、ドーパントと呼ばれる、屈折率が異なり、且つポリマーとの相溶性が良好な低分子をドープする方法（例えば、特許文献２参照）や、屈折率の異なるモノマーの共重合組成を変える方法（例えば、特許文献３参照）が知られている。その中でも、通信可能距離を決定する導光部の透明性を維持する観点からは、前者が優れている。
また、屈折率分布を付与する方法としては、高分子重合におけるゲル効果を利用するもの（例えば、特許文献２参照）や、屈折率の異なる層を物理的に積層していく方法（例えば、特許文献４参照）や、ポリマー中へのドーパントの熱拡散を利用する方法などが知られている（例えば、特許文献５参照）。【０００５】
これまで、高速通信用としては、ＰＭＭＡ系樹脂をコア部として用いたＧＩ型ＰＯＦが適当であると考えられていたが、以下の理由によりその採用が見送られていた。
ＰＭＭＡ系ファイバーの場合、一般的に６５０ｎｍの波長をもつＬＥＤ光源が使用されるが、ギガビットの高速通信に対応したＬＤ光源では、寿命が短く宅内用として不十分である。一方、６６０〜６８０ｎｍ程度のＶＣＳＥＬ光源では、寿命は持つと考えられるが、これらの波長領域におけるＰＭＭＡ系ＧＩ型ＰＯＦの伝送損失は、およそ２００〜３３０ｄＢ／ｋｍ（例えば、特許文献２参照）であって、長波長になるにつれて、急に損失が大きくなる範囲であり、ＰＭＭＡの吸湿による損失悪化を考慮すると、宅内用途として要求される通信距離３０ｍ以上、とりわけ５０ｍ以上では使用することができない。【０００６】
一方、他素材により高速通信の達成が可能なＰＯＦが知られており、その例として、ＭＭＡ分子構造中の水素原子を、部分的にあるいは全て重水素原子に置換し、Ｃ−Ｈ結合の伸縮運動に起因する吸収波長域を長波長シフトさせ、実質上、上記の波長域で低損失を達成したもの（例えば、特許文献２参照）や、ポリマー分子構造中の水素原子をすべてフッ素原子に置換することによって伝送損失を大幅に低減したＧＩ型ＰＯＦ（例えば、特許文献６参照）等が挙げられる。
しかし、これらのＰＯＦは、高速通信光ファイバーとなりうるものの、原料モノマーのコストが高く、ＰＭＭＡに比べ高価となるため、屋内、中でも家庭等の宅内における通信伝送用への導入又は普及はなかなか難しいと考えられる。
また、ポリマー分子構造中の水素原子を部分的にフッ素原子に置換した、例えば、ポリテトラフルオロエチルメタクリレート（以下、「Ｐ４ＦＭＡ」と略称することがある。）を素材としたＧＩ−ＰＯＦは、透明性と耐湿性に優れ、且つ安価ではあるが、Ｐ４ＦＭＡのガラス転移温度（Ｔｇ）が約７５℃と低く、ドーパントを添加した場合には、Ｔｇがさらに下がるため、長期耐熱性が劣るという問題があり、それに対処するのが課題であった。【０００７】
また、光ファイバーを屋内、中でも宅内で配線する場合には、部屋の角部や、内壁から天井への折り返し、ドア周辺部に沿った引き回しなどにより、１０ｍｍ程度の曲げ半径で合計数十回の曲げ箇所が必要となるため、曲げ部での伝送損失を抑える必要があるという課題があった。【０００８】
こうした状況下に、従来の屈折率分布型プラスチック光ファイバーの欠点を解消した、屋内、中でも宅内における光伝送リンクシステムを構築できる十分な光透過性能を有し、曲げたときの伝送損失が少なく、且つ高速通信可能な屈折率分布型プラスチック光ファイバーの開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３５７６２２３号
【特許文献２】特許第３３３２９２２号
【特許文献３】特許第３０１０３６９号
【特許文献４】特許第３２５８６０５号
【特許文献５】特許第３４７１０１５号
【特許文献６】特許第３４８９７６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、屋内、中でも宅内における光伝送リンクシステムを構築できる十分な光透過性能を有し、曲げたときの伝送損失が少なく、且つ高速通信可能な屈折率分布型プラスチック光ファイバーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、コア部と該コア部の外周に配置されたクラッド部とからなる光ファイバーにおいて、コア部およびクラッド部を形成する主たる構成成分として、それぞれ２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート（以下、「３ＦＭＡ」と略称することがある。）とメチルメタクリレート（以下、「ＭＭＡ」と略称することがある。）とを所定の割合で含む（共）重合体を選択したうえで、コア部では、その特定の共重合体に特定のドーパントを配合し、一方、クラッド部では、クラッド部を形成する重合体中の３ＦＭＡモノマーの含有割合を、コア部を形成する共重合体中の３ＦＭＡモノマーの含有割合よりも大きくなるように調整することにより、所望とする特性を有する屈折率分布型プラスチック光ファイバーが得られることを見出し、それらの知見により、本発明を完成するに至った。【００１２】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、コア部および該コア部の外周に配置されたクラッド部からなる屈折率分布型プラスチック光ファイバー（ＧＩ型ＰＯＦ）であって、
前記コア部は、５５〜９５重量％の２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレートおよび５〜４５重量％のメチルメタクリレートを含むモノマーの共重合体と、該共重合体よりも高い屈折率を有し、且つ該共重合体に対し相溶するドーパントを主たる構成成分としてなり、
前記クラッド部は、５５超え〜１００重量％の２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレートおよび０〜４５重量％未満のメチルメタクリレートを含むモノマーの重合体を主たる構成成分としてなり、且つ、該重合体における２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレートの含有割合が前記コア部の共重合体における２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレートの含有割合より多いことを特徴とする光ファイバーが提供される。【００１３】
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、前記コア部の共重合体と前記クラッド部の重合体における２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレートの含有割合の差が５〜２５重量％であることを特徴とする光ファイバーが提供される。【００１４】
また、本発明の第３の発明によれば、第１または２の発明において、前記コア部の共重合体は、８０〜９０重量％の２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレートおよび１０〜２０重量％のメチルメタクリレートを含み、一方、前記クラッド部の重合体は、９０〜１００重量％の２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレートおよび０〜１０重量％のメチルメタクリレートを含むことを光ファイバーが提供される。【００１５】
また、本発明の第４の発明によれば、第１〜３のいずれかの発明において、前記ドーパントが、ジベンゾチオフェンであることを特徴とする光ファイバーが提供される。【００１６】
また、本発明の第５の発明によれば、第１〜４のいずれかの発明において、前記クラッド部の外周がポリカーボネートを主成分とするプラスチックで被覆されていることを特徴とする光ファイバーが提供される。【００１７】
また、本発明の第６の発明によれば、第１〜５のいずれかの発明に係る光ファイバーを用いてなる短距離用光伝送リンクシステムが提供される。【００１８】
また、本発明の第７の発明によれば、第１〜５のいずれかの発明に係る光ファイバーを用いてなる屋内用光伝送リンクシステムが提供される。【００１９】
なお、本明細書中、コア部およびクラッド部とは、それぞれ、光ファイバーにおける光学的な意味でのコアおよびクラッド（例えばドーパントの存在の有無で弁別される材）に拘泥されるものではなく、コアを構成する主成分となる重合体により構成される層をコア部といい、クラッドを構成する主成分となる重合体により構成される層をクラッド部という。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の屈折率分布型プラスチック光ファイバーは、例えば屋内、中でも宅内における光伝送リンクシステムのような短距離用光伝送リンクシステムを構築できる十分な光透過性能を有し、曲げたときの伝送損失が少なく、且つ高速通信が可能である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の光ファイバーは、コア部および該コア部の外周に配置されたクラッド部からなる屈折率分布型プラスチック光ファイバー（ＧＩ型ＰＯＦ）において、前記コア部は、２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレートおよびメチルメタクリレートを特定の割合で含むモノマーの共重合体（Ａ）と、該共重合体よりも高い屈折率を有し、且つ該共重合体に対し相溶するドーパント（Ｄ）を主たる構成成分としてなり、一方、前記クラッド部は、２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート、或いはそれにメチルメタクリレートを特定の割合で含むモノマーの重合体（Ｂ）を主たる構成成分としてなり、且つ、該重合体における２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレートの含有割合が前記コア部の共重合体における２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレートの含有割合より多いことを特徴とする。
以下、本発明を項目毎に、詳細に説明する。
【００２２】
１．屈折率分布型プラスチック光ファイバー（ＧＩ型ＰＯＦ）
本発明のＧＩ型ＰＯＦは、コア部およびコア部の外周に配置されたクラッド部とから構成され、屈折率分布を有するグレーデッドインデックス（ＧＩ）型に分類される。ここで、屈折率分布とは、ファイバーの中心から半径方向に向かって屈折率が放物線に近い曲線でまたは一定幅で段階的に変化することを意味する。なかでも、中心から半径方向に向かって屈折率が低下しているものが好ましい。このような屈折率分布をもたせることにより、通信速度を向上させることができる。
【００２３】
また、ファイバーの中心から半径方向に向って、一旦屈折率が曲線的または段階的に低下した後、曲線的または段階的に増加してもよい。この場合、コア部とクラッド部の最外層とでは、コア部の屈折率の方がより高いことが好ましいが、クラッド部の最外層がコア部よりも屈折率が高くなってもよい。なお、クラッド部には、ドーパントが含有されていてもよい。
【００２４】
２．共重合体（Ａ）および重合体（Ｂ）
本発明の光ファイバーのコア部を形成する共重合体（Ａ）としては、２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート（３ＦＭＡ）と、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）とを含むモノマーの共重合体が用いられる。それらの中でも、コモノマーとしてのＭＭＡと３ＦＭＡとの共重合体が適している。
【００２５】
一般に、共重合体は、重合時において、重合進行度（重合転化率）に伴って生成ポリマーの共重合組成が次第に変化し、その結果、重合の前期、後期で得られる共重合体の屈折率が異なるため、それらの混合体である生成ポリマーは散乱損失が大きくなる。
しかし、３ＦＭＡとＭＭＡとの共重合の場合、そのモノマー反応性比は、３ＦＭＡについてｒ１＝０．９７、ＭＭＡについてｒ２＝０．８３であった。
モノマー反応性比とは、共重合におけるそれぞれのモノマーの反応性を表すものである。例えば、モノマー１とモノマー２による共重合を考えると、ある瞬間の成長ラジカル（ラジカル重合反応をし、成長している途中の１個のポリマー鎖であり、その末端にラジカルが存在しているもの）に着目すると、その末端はモノマー１あるいはモノマー２のラジカルである。その末端がモノマー１のラジカルである場合、さらにその末端に連続してモノマー１が反応して付加する時の反応速度定数をｋ１１、モノマー２が反応して付加する時の反応速度定数をｋ１２とすると、ｒ１＝ｋ１１／ｋ１２と定義される。成長ラジカルの末端がモノマー２である場合、同様にさらにその末端に連続してモノマー２が付加する時の反応速度定数をｋ２２、モノマー１が反応して付加する時の反応速度定数をｋ２１とすると、ｒ２＝ｋ２２／ｋ２１と定義される。ｒ１とｒ２の組み合わせからどのような共重合組成となるか理論的に見積もることができる。これらの結果から、これらのモノマーでは、良好な共重合性を示し、ほぼ理想的なランダム共重合体が得られることが示された。
以上の理由から、３ＦＭＡとＭＭＡとの共重合においては、任意の組成で重合を行っても上記のような散乱損失が非常に少ないと推測される。
【００２６】
共重合体（Ａ）における３ＦＭＡの含有割合は、重合体を構成する全モノマー当り、５５〜９５重量％、好ましくは８０〜９０重量％の範囲である。この範囲であると、６６０〜６８０ｎｍの波長の伝送損失が低く、通信距離を伸ばすことができるので、好ましい。
【００２７】
一方、本発明の光ファイバーのクラッド部を形成する重合体（Ｂ）としては、３ＦＭＡ単独重合体、または、３ＦＭＡとＭＭＡとを含むモノマーの共重合体が用いられる。
重合体（Ｂ）における３ＦＭＡの含有割合は、重合体を構成する全モノマー当り、５５重量％超〜１００重量％、好ましくは９０〜１００重量％の範囲である。この範囲であると、コア部よりも屈折率を低減させることができ、開口数（ＮＡ）を大きくでき、すなわち、曲げ損失を減少させることができるので、好ましい。
【００２８】
本発明の光ファイバーにおいては、コア部の共重合体（Ａ）とクラッド部の重合体（Ｂ）における３ＦＭＡの含有割合は、後者の含有割合が前者の含有割合よりも大きくすることが光ファイバーのバランスのとれた特性を確保する上で必要である。
両者における３ＦＭＡの含有割合の差は、好ましくは、５〜２５重量％、より好ましくは、７〜１５重量％であるのが望ましい。この差が５〜２５重量％の場合には、コア部よりもクラッド部が低屈折率であるため、低い曲げ損失が得られるし、また、この差が７〜１５重量％の場合には、コア部に比べクラッド部の屈折率を適度に低減させることができ、低い曲げ損失と広帯域を両立することができる。
【００２９】
本発明の光ファイバーのコア部およびクラッド部を構成する重合体は、当該分野で公知の方法によって製造することができる。例えば、重合体を構成するモノマーの混合物を、溶液重合、塊状重合、乳化重合または懸濁重合等に付す方法などが挙げられ、なかでも、異物、不純物の混入を防ぐという観点から、塊状重合法が好ましい。
この際の重合温度は、特に限定されず、例えば、８０〜１５０℃である。反応時間は、モノマーの量、種類、後述する重合開始剤、連鎖移動剤等の量、反応温度等に応じて適宜調整することができ、例えば、２０〜６０時間である。
なお、これらの重合体は、後述するコア部および／またはクラッド部を成形する際に、同時にまたは連続して製造してもよい。
【００３０】
コア部および／またはクラッド部を構成する重合体は、上述した３ＦＭＡ，ＭＭＡ以外に、他のモノマー成分を用いないことが好ましいが、得られる光ファイバーの特性を損なわない範囲で、さらに重合性モノマー等を含有していてもよい。
この重合性モノマーとしては、例えば、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル等の（メタ）アクリル酸エステル系化合物；スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン等のスチレン系化合物；ビニルアセテート、ビニルベンゾエート、ビニルフェニルアセテート、ビニルクロロアセテート等のビニルエステル類；Ｎ−シクロヘキシルマレイミド、Ｎ―ｎ−ブチルマレイミド、Ｎ―ｔｅｒｔ−ブチルマレイミド、Ｎ―イソプロピルマレイミド、Ｎ―フェニルマレイミド等のマレイミド類；これらモノマーの重水素置換物等が挙げられる。
【００３１】
重合体を製造する際、重合開始剤および／または連鎖移動剤を使用することが好ましい。
重合開始剤としては、通常のラジカル開始剤、例えば、過酸化ベンゾイル（ＢＰＯ）、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサネート（ＰＢＯ）、ジ−ｔ−ブチルパーオキシド（ＰＢＤ）、ｔ−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（ｔ−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；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−ｔ−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等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。
重合開始剤は、全モノマーに対して０．０１〜２重量％程度で用いることが適している。
【００３２】
連鎖移動剤としては、特に限定されることなく、公知のもの、例えば、アルキルメルカプタン類（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、ｔ−ドデシルメルカプタン等）、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−トルエンチオール等）等が挙げられ、なかでも、ｎ−ブチルメルカプタン、ｎ−オクチルメルカプタン、ｎ−ラウリルメルカプタン、ｔ−ドデシルメルカプタン等のアルキルメルカプタンが好適に用いられる。また、Ｃ−Ｈ結合の水素原子が重水素原子またはフッ素原子で置換された連鎖移動剤を用いてもよい。これらは、単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。
【００３３】
連鎖移動剤は、通常、成形上および物性上、適当な分子量に調整するために用いられ、モノマーの種類等に応じて、適宜、その種類および添加量を調整するのが好ましい。
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）「高分子合成の実験法」（大津隆行、木下雅悦共著、化学同人、昭和４７年刊）等を参考にして、実験によって求めることができ、連鎖移動定数を考慮して、モノマーの種類等に応じて、適宜、連鎖移動剤の種類および添加量を調整するのが好ましく、例えば、添加量を全モノマーに対して０．１〜４重量％とすることができる。
【００３４】
コア部および／またはクラッド部を構成する重合体は、重量平均分子量が、５〜３０万の範囲のものが適しており、さらには１０〜２５万の範囲のものが適当な可撓性、透明性等を確保するために好ましい。重量平均分子量は、例えば、重合体のＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）により測定されたポリスチレン換算の値を指す。
【００３５】
３．ドーパント（Ｄ）
本発明の光ファイバーにおいて、コア部はドーパント（Ｄ）を含む。ドーパントは、コア部を構成する共重合体の屈折率よりも高い屈折率をもつ化合物であり、且つ該共重合体と相溶するものが適しており、そのようなものを用いることにより、コア部の濁りを生じさせず、散乱損失を極力抑え、通信できる距離を増大させることができる。
【００３６】
ドーパント（Ｄ）としては、ジベンゾチオフェン（以下、「ＤＢＴ」ともいう。）が適している。ＤＢＴを用いることにより、ドーパントの可塑化効果によるコア部のガラス転移温度（以下、Ｔｇともいう）の低下を抑えることができる。ドーパントとしては他種を用いないのが好ましいが、得られるコア部のＴｇ、および光ファイバーの緒特性を損なわない範囲で、他種を１種、もしくは２種以上併用してもよい。
【００３７】
他種ドーパントとしては、所定低分子化合物または該化合物中に存在する水素原子を重水素原子に置換した化合物等が挙げられる。所定低分子化合物としては、ジフェニルスルホンおよびジフェニルスルホン誘導体（例えば、４，４’−ジクロロジフェニルスルホン、３，３’，４，４’−テトラクロロジフェニルスルホン等の塩化ジフェニルスルホン）、ジフェニルスルフィド（ＤＰＳ）、ジフェニルスルホキシド、ジチアン誘導体等の硫黄化合物；リン酸トリフェニル（ＴＰＰ）、リン酸トリクレジル（ＴＣＰ）等のリン酸化合物；９−ブロモフェナントレン（ＢＰＴ）；安息香酸ベンジル；フタル酸ベンジルｎ−ブチル；フタル酸ジフェニル（ＤＰＰ）；ビフェニル（ＤＰ）；ジフェニルメタン（ＤＰＭ）等が挙げられる。なかでも、ジフェニルスルフィド（ＤＰＳ）、リン酸トリフェニル（ＴＰＰ）、９−ブロモフェナントレン（ＢＰＴ）が好ましい。
【００３８】
コア部におけるドーパントの添加量は、特に限定されないが、コア部を構成する共重合体の組成、意図する屈折率、用いるクラッド部を構成する重合体の組成、用いるドーパントの種類等によって適宜調整することができ、例えば、コア部１００重量部に対して０．１〜１０重量部、好ましくは１〜５重量部である。ドーパント量をこの範囲とすることにより、コア部の屈折率を好適な値に調整することができ、且つ、コア部を構成する共重合体と相溶することができる。
【００３９】
４．その他の配合剤
本発明の光ファイバーを構成する重合体には、光ファイバーとしての透明性、耐熱性等の性能を損なわない範囲で、必要に応じて、配合剤、例えば、熱安定化助剤、加工助剤、耐熱向上剤、酸化防止剤、光安定剤等を配合してもよい。これらは、それぞれ、単独または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４０】
耐熱向上剤としては、例えば、α−メチルスチレン系、Ｎ−フェニルマレイミド系等のものが挙げられる。酸化防止剤としては、例えば、フェノール系抗酸化剤等が挙げられる。
光安定剤としては、例えば、ヒンダードアミン系のもの等が挙げられる。
これらの配合物とモノマーまたは重合体とを混合する方法は、例えば、ホットブレンド法、コールドブレンド法、溶液混合法等が挙げられる。
【００４１】
５．ＧＩ型ＰＯＦの製法および用途等
本発明の光ファイバーを製造する方法としては、特に限定されず、当該分野で公知の方法を利用することができる。例えば、１層または２層以上のコア部の外周に１層または２層以上のクラッド部を形成するために、界面ゲル重合法、回転重合、溶融押出ドーパント拡散法、複合溶融紡糸およびロッドインチューブ法等を利用することができる。また、予めプリフォームを形成し、延伸、線引き等を行ってもよいが、上述した方法によって、直接ファイバーを形成してもよい。
【００４２】
具体的には、中空状のクラッド部を作製し、このクラッド部の中空部にコア部を作製する方法が挙げられる。この場合、コア部を構成するモノマーをクラッド部の中空部に導入し、クラッド部を回転させながら重合体を重合して、クラッド部より高い屈折率を有するコア部を形成する。この操作を１回のみ行って、１層のコア部を形成してもよいし、この操作を繰り返すことにより、複数層からなるコア部を形成してもよい。
【００４３】
用いる重合容器は、ガラス、プラスチックまたは金属性の円筒管形状の容器（チューブ）で、回転による遠心力などの外力に耐え得る機械的強度および加熱重合時の耐熱性を有するものが利用できる。
重合時の重合容器の回転速度は、５００〜３０００ｒｐｍ程度が例示される。
通常、モノマーをフィルターにより濾過して、モノマー中に含まれる塵埃を除去してから、重合容器内に導入することが好ましい。
【００４４】
さらに、２台以上の溶融押出機と２層以上の多層ダイおよび多層用紡糸ノズルを用いて、コア部およびクラッド部を形成する方法であってもよい。
つまり、コア部およびクラッド部を構成する重合体等を、それぞれ加熱溶融させ、個々の流路から多層ダイおよび多層用紡糸ノズルへ注入する。このダイおよびノズルでコア部を押出成形すると同時に、その外周に１層または２層以上の同心円状のクラッド部を押出し、溶着一体化させることでファイバーまたはプリフォームを形成することができる。
【００４５】
なお、光ファイバーにおいてＧＩ型の屈折率分布を付与するには、例えば、ＷＯ９３／０８４８８号に記載されるように、モノマー組成比を一定にし、ドーパントを加えて、重合体の界面でモノマーを塊状重合させ、その反応によってドーパントの濃度分布を付与する界面ゲル重合、または、その界面ゲル重合の反応機構を回転重合法で行う回転ゲル重合法、および屈折率の異なるモノマー仕込み組成比率を漸進的に変化させ、つまり、前層の重合率を制御（重合率を低く）し、より高屈折率になる次層を重合し、クラッド部との界面から中心部まで、屈折率分布が漸進的に増加するように、回転重合を行うなどの方法が例示される。
また、２台以上の溶融押出機と２層以上の多層ダイおよび多層用紡糸ノズルを用いて、コア部およびクラッド部を形成したのち、引続いて設けられた熱処理ゾーンでドーパントを周辺部または中心部に向かって拡散させ、ドーパントの濃度分布を付与する溶融押出ドーパント拡散法、２台以上の溶融押出機にそれぞれドーパント量を変えた重合体等を導入して、多層構造でコア部および／またはクラッド部を押出成形する方法などが例示される。
【００４６】
上述した方法等によって光ファイバーのプリフォームを形成した場合、このプリフォームを溶融延伸することにより、プラスチック光ファイバーを作製することができる。溶融延伸法としては、例えば、プリフォームを、加熱炉等の内部を通過させることによって加熱し、溶融させた後、延伸紡糸する方法等が挙げられる。加熱温度は、プリフォームの材質等に応じて適宜決定することができ、例えば、１８０〜２５０℃程度である。延伸条件（延伸温度等）は、得られたプリフォームの径、所望の光ファイバーの径および用いた材料等を考慮して、適宜調整することができる。
なお、コア部を回転ゲル重合法、回転重合法で作製した場合は、中心部が中空となっているので、延伸時にプリフォームを上部から減圧しながら延伸するのが好ましい。
【００４７】
また、任意の段階で、熱処理を行ってもよい。この熱処理によって、ドーパントを光ファイバーまたはプリフォームの周辺部または中心部に向かって拡散させることができる。この際の条件（例えば、温度、時間、圧力、雰囲気組成等）は、任意に調節することが好ましい。
【００４８】
本発明の光ファイバーは、コア部およびクラッド部からなる形態で適用することができるが、住環境における最も高い温度である６０℃環境下で、経時的に光ファイバーが収縮し、マイクロベンディングにより伝送損失が悪化することがあるので、クラッド部の外周をビカット軟化温度が９０℃以上の樹脂で被覆することが好ましい。
この被覆材（以下、「オーバークラッド材」と略称することがある。）としては、ビカット軟化温度が９０℃以上であれば特に限定されず、ポリカーボネート樹脂、メタクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられるが、機械強度特性に優れ、且つクラッド部と十分な密着性が得られるポリカーボネート樹脂が適している。特に、耐薬品性、流動性に優れる点で、ポリエステルと複合された変性ポリカーボネートが好ましい。オーバークラッド材の被覆層の厚みは特に限定されないが、５０μｍ以上５００μｍ以下が、住宅内での長期耐熱性に優れ、且つ柔軟性等の光ファイバーに必要な物性を満足できるので好ましい。本明細書中、オーバークラッド材の被覆層を含めて光ファイバーという。
【００４９】
本発明の光ファイバーは、そのままの形態で適用することができる。また、その外周を１つまたは複数の樹脂層、繊維層、金属線等で被覆することおよび／または複数のファイバーを束ねることにより、光ファイバーケーブル等の種々の用途に適用することができる。
光ファイバーを被覆する樹脂としては、特に限定されないが、光ファイバーケーブル等に必要な、強度、難燃性、柔軟性、耐薬品性、耐熱性等を満足するもの、例えば、塩化ビニル樹脂、塩素化塩化ビニル樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩ビ−エチレン―酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体等を主成分とするもの等が好ましい。また、これら樹脂に上述した添加剤を添加した組成物を用いたものであってもよい。
光ファイバーを被覆する繊維としては、例えば、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維等が挙げられる。
光ファイバーを被覆する金属線としては、例えば、ステンレス線、亜鉛合金線、銅線等が挙げられる。
光ファイバーの外周に樹脂を被覆する方法としては、特に限定されず、例えば光ファイバー成形後に表層に被覆押出する方法等が挙げられる。
【００５０】
光ファイバーを用いたケーブルは、端部に接続用光プラグを用いてジャック部に確実に固定することが好ましい。プラグおよびジャックにより構成されるコネクタとしては、ＰＮ型、ＳＭＡ型、ＳＭＩ型、Ｆ０５型、ＭＵ型、ＦＣ型、ＳＣ型などの市販の各種コネクタを利用することが可能である。また、光ファイバーを用いたケーブルの端部に接続用プラグは用いず、メディアコンバーター等の接続機器側にＯｐｔｏＬｏｃｋ（商品名、Ｆｉｒｅｃｏｍｍｓ社製）等のプラグレスコネクタを取り付け、切り放したケーブルを差し込んで接続することも可能である。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明を実施例によって、具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、実施例、比較例で用いた評価方法は、以下の通りである。【００５２】
１．光ファイバー試料の測定・評価方法
（１）伝送損失：
カットバック法を用いて６６５ｎｍでの伝送損失を測定した。
（２）伝送帯域：
３０ｍのファイバーについて、コア径５０μｍの石英マルチモードファイバーによる限定モード励振で６５０ｎｍでの伝送帯域を測定した。
（３）長期耐熱性：
６０℃、３０００時間ファイバーをオーブンに静置した後の伝送損失を測定した。
（４）曲げ損失：
自然に静置した状態に対する、曲げ半径Ｒ１０で１８０°曲げた状態での６６５ｎｍ光の損失増加を測定した。損失増加の測定はＪＩＳ  ６８２３に準拠した。
（５）巻き付け試験：
直径１０ｍｍ、もしくは２０ｍｍのロッドに光ファイバーを５回巻き付けた後、解除後の損失増加（巻き付け前に対する解除後の損失増加）を測定し、以下のとおり評価した。
○：損失増加が０．２ｄＢ以下である。
破断：解除後、全く測定光が透過しない。【００５３】
[実施例１]
３ＦＭＡ８０重量部、ＭＭＡ２０重量部およびドーパントとしてのＤＢＴ３重量部の混合物に、重合開始剤としてのジｔ−ブチルパーオキサイドおよび連鎖移動剤としてのｎ−ラウリルメルカプタンを、これらを含め樹脂原料組成物全量当りそれぞれ０．０３重量％および０．２重量％となるように添加して樹脂原料組成物を調製した。この樹脂原料組成物を重合容器に入れ、重合容器の温度を１１０℃に維持しながら、４０時間かけて重合させて、コア部材ロッド（外径３０ｍｍ）を得た。【００５４】
また、３ＦＭＡ９０重量部およびＭＭＡ１０重量部の混合物に、重合開始剤としてのジｔ−ブチルパーオキサイドおよび連鎖移動剤としてのｎ−ラウリルメルカプタンを、これらを含め樹脂原料組成物全量当りそれぞれ０．０３重量％および０．２重量％となるように添加して樹脂原料組成物を調製した。この樹脂原料組成物を重合容器に入れ、重合容器の温度を１１０℃に維持しながら、４０時間かけて重合させて、クラッド部材ロッド（外径３０ｍｍ）を得た。【００５５】
得られたコア部材ロッドとクラッド部材ロッドを、別々の押出成形機とそれらに連結された２層金型とを用いて、コア部、クラッド部の積層複層状となし、さらに加熱流路に一定時間通すことで、コア部に含有されるドーパントをクラッド部へ拡散させた。さらに、もう一台の押出成形機により、オーバークラッド材であるＸＹＬＥＸ  Ｘ７３００ＣＬ［製品名、ＳＡＢＩＣ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ社製、ポリエステル複合ポリカーボネート（ビカット軟化温度１０８℃）］（以下、「ＰＣ」ともいう。）を溶融し、２層金型を用いて、上記のコア部、クラッド部溶融物の通る流路と合流させることで最外周へ被覆させた。金型出口より吐出される溶融樹脂を引き取り、コア部径、クラッド部径およびファイバー外径が、それぞれ、２００μｍ、２８０μｍ、および７５０μｍであるＧＩ型ＰＯＦを得た。該光ファイバー試料について、所定の特性を測定するとともに、評価試験を行った。その結果を表１に示す。【００５６】
[実施例２〜４]、[比較例１〜３]
表１に示すように、コア部およびクラッド部のモノマー成分の割合、およびＤＢＴの添加量を変えた他は、実施例１と同様にして各光ファイバー試料を作製し、該試料について、所定の特性を測定するとともに、評価試験を行った。
それらの結果を表１に示す。【００５７】
[実施例５]
表１に示すように、ドーパントとしてＤＢＴの代わりにＤＰＳを２．２重量部添加した他は、実施例１と同様にして光ファイバー試料を作製し、該試料について、所定の特性を測定するとともに、評価試験を行った。
その結果を表１に示す。【００５８】
[実施例６]
表１に示すように、コア部およびクラッド部のモノマー成分の割合、およびＤＢＴの添加量を変え、オーバークラッド材をメタクリル樹脂（ビカット１０７℃）（ＰＭＭＡと称する）に変えた他は、実施例１と同様にして光ファイバー試料を作製し、該試料について、所定の特性を測定するとともに、評価試験を行った。
その結果を表１に示す。【００５９】
[実施例７]
表１に示すように、オーバークラッド材を被覆しないように変更した他は、実施例６と同様にして光ファイバー試料を作製し、該試料について、所定の特性を測定するとともに、評価試験を行った。
その結果を表１に示す。【００６０】
【表１】
2011070922.tif 000002
【００６１】
この結果、表１から明らかなように、実施例１〜５では、コア部およびクラッド部に本発明に規定する要件を満たした重合体組成物を用いているために、これらのコア部／クラッド部にオーバークラッド材のＰＣを接合してなる光ファイバーは、十分な光透過性能を有し、６６５ｎｍの波長における伝送損失が少なく、長期耐熱性に優れ、曲げたときの伝送損失が少なく、さらに巻き付け試験後も伝送損失が少なかった。
なお、実施例６〜７では、コア部およびクラッド部に本発明に規定する要件を満たした重合体組成物を用いているので、得られた光ファイバーは、実施例１〜５と同様に、優れた特性を示したものの、オーバークラッド材としてＰＣに代えてＰＭＭＡを用いたり、或いはオーバークラッド材を用いなかったりしたので、巻き付け試験では、いずれも不良品となった。
一方、比較例１では、コア部に本発明に規定する要件を満たさない重合体組成物を用いているために、６６５ｎｍの波長における伝送損失が大きく、長期耐熱性の点でも明らかに劣っていた。
また、比較例２では、コア部の共重合体とクラッド部の重合体における３ＦＭＡの含有割合が同じであり、後者の含有割合が前者の含有割合よりも大きいという本発明の要件を満たしていないため、曲げたときの伝送損失が多く、光ファイバーとしてのバランスのとれた特性を確保できなかった。
さらに、比較例３では、コア部に本発明に規定する要件を満たさない重合体組成物を用いているために、曲げたときの伝送損失が多く、光ファイバーとしてのバランスのとれた特性を確保できなかった。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の屈折率分布型プラスチック光ファイバーは、例えば屋内、中でも宅内における光伝送リンクシステムのような短距離用光伝送リンクシステムを構築できる十分な光透過性能を有し、曲げたときの伝送損失が少なく、且つ高速通信を意図する光ファイバー、光ファイバーケーブルの構成要素として有用である。また、形状を変化させることにより、光導波路等の光導性素子類、スチールカメラ用、ビデオカメラ用、望遠鏡用、眼鏡用、プラスチックコンタクトレンズ用、太陽光集光用等のレンズ類、凹面鏡、ポリゴン等の鏡類、ペンタプリズム類等のプリズム類等の光学部材として応用することが可能であるので、その産業上の利用可能性は非常に大きい。
【国際調査報告】
2011070922.tif 000003
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