(57)【要約】  本発明の１つの形態は、複数層のＧＩ型のＰＯＦであって、各層が実質的に１つのポリマーおよび１または複数のドーパントを含むＰＯＦである。各層は、同じまたは異なるポリマーから成っていてよいが、各層は同じホモポリマーから成ることが好ましい。有用なドーパントとしては、炭素が約２０未満である環式または非環式の有機化合物、アルキル金属酸化物または希土類アルキル酸化物が挙げられる。本発明の別の形態は、本発明のＧＩ型のＰＯＦを製造する方法である。
2005517204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．少なくとも３つの同心に配置された層を含む光ファイバであって、各層がさらに少なくとも１つのポリマーと少なくとも１つのドーパントを含み、
ｂ．当該光ファイバが勾配型屈折率を有する
光ファイバ。
【請求項２】
前記ポリマーがメタクリレート、スチレンおよびそれらのハロゲン化誘導体のモノマーまたはプレポリマーの重合により形成されている、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記ポリマーが、
メチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ビニルベンゾエート、スチレン、ｐ−フルオロスチレン、２−クロロエチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、アダマンチルメタクリレート、トリシロデシルメタクリレート、１−メチルシクロヘキシルメタクリレート、２−クロロシクロヘキシルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、メチルα−クロロアクリレート、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、2,2,2−トリフルオロ−１−トリフルオロメチルエチルメタクリレート、1,3−ジクロロプロピルメタクリレート、２−クロロ−１−クロロメチルエチルメタクリレート、１−フェニルエチルメタクリレート、２−フェニルエチルメタクリレート、ジフェニルメチルメタクリレート、１，２−ジフェニルエチルメタクリレート、１−ブロモエチルメタクリレート、ベンジルアクリレート、α，α−ジメチルベンジルメタクリレート、ボルニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、テトラヒドロフルフィルメタクリレート、アリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ビニルクロロアセテート、2,2,3,4,4,4−ヘキサフルオロブ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、2,2,2−トリフルオロエチルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチルα−フルオロアクリレート、ｏ−またはｐ−ジフルオロスチレン、ビニルアセテート、tert−ブチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ヘキサデシルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、α−トリフルオロメタクリレート、β−フルオロアクリレート、β，β−ジフルオロアクリレート、β−トリフルオロメタクリレート、β，β−ビス（トリフルオロメチル）アクリレートおよびα−クロロアクリレート
から成る群より選択されるモノマーまたはプレポリマーの重合により形成されている、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記ドーパントが炭素数が２０未満の有機分子、およびアルキル金属酸化物または希土類アルキル酸化物である、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記１または複数のドーパントが前記各層の約０〜３０重量％を構成している、請求項４に記載の光ファイバ。
【請求項６】
ａ．少なくとも３つの同心に配置された層を含む光ファイバであって、各層がホモポリマーと少なくとも１つのドーパントを含み、
ｂ．当該光ファイバが勾配型屈折率を有する
光ファイバ。
【請求項７】
前記ポリマーがメタクリレート、スチレンおよびそれらのハロゲン化誘導体のモノマーまたはプレポリマーの重合により形成されている、請求項６に記載の光ファイバ。
【請求項８】
前記ホモポリマーが、
メチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ビニルベンゾエート、スチレン、ｐ−フルオロスチレン、２−クロロエチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、アダマンチルメタクリレート、トリシロデシルメタクリレート、１−メチルシクロヘキシルメタクリレート、２−クロロシクロヘキシルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、メチルα−クロロアクリレート、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、2,2,2−トリフルオロ−１−トリフルオロメチルエチルメタクリレート、1,3−ジクロロプロピルメタクリレート、２−クロロ−１−クロロメチルエチルメタクリレート、１−フェニルエチルメタクリレート、２−フェニルエチルメタクリレート、ジフェニルメチルメタクリレート、１，２−ジフェニルエチルメタクリレート、１−ブロモエチルメタクリレート、ベンジルアクリレート、α，α−ジメチルベンジルメタクリレート、ボルニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、テトラヒドロフルフィルメタクリレート、アリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ビニルクロロアセテート、2,2,3,4,4,4−ヘキサフルオロブ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、2,2,2−トリフルオロエチルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチルα−フルオロアクリレート、ｏ−またはｐ−ジフルオロスチレン、ビニルアセテート、tert−ブチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ヘキサデシルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、α−トリフルオロメタクリレート、β−フルオロアクリレート、β，β−ジフルオロアクリレート、β−トリフルオロメタクリレート、β，β−ビス（トリフルオロメチル）アクリレートおよびα−クロロアクリレート
から成る群より選択されるモノマーまたはプレポリマーの重合により形成されている、請求項６に記載の光ファイバ。
【請求項９】
前記１または複数のドーパントが、
ジフェニルフタレート、フェニルベンゾエート、ベンジルブチルフタレート、ベンジルベンゾエート、ジフェニルスルフィド、３−フェニル−１−プロパノール、ベンジルメタクリレート、
ブロモベンゼン、１，４−ジブロモベンゼン、ブロモナフタレン、1,2,4−トリクロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼン、1,2−ジブロモエタン、フタル酸、安息香酸、ナフタレンのような炭素数が２０未満のハロゲン化環式または非環式化合物
ジベンジルエーテル、フェノキシトルエン、ジフェニルエーテルのような環式エーテル、
ビフェニル、ジフェニルスルフィド、ジフェニルメタン１−メトキシフェニル−１−フェニルエタンのような二環式化合物、
アルキル金属酸化物、および希土類アルキル酸化物
から成る群より選択される、請求項６に記載の光ファイバ。
【請求項１０】
前記１または複数のドーパントが前記各層の約０〜３０重量％を構成している、請求項９に記載の光ファイバ。
【請求項１１】
保護層をさらに含む請求項６に記載の光ファイバ。
【請求項１２】
前記保護層が、テフロン（登録商標）ＰＦＡ、テフロン（登録商標）ＡＦ、およびテフロン（登録商標）ＦＥＰから成る群より選択されるポリマーを含む、請求項１１に記載の光ファイバ。
【請求項１３】
ａ．少なくとも３つの同心に配置された層を含む光ファイバであって、各層が同一のホモポリマーおよび少なくとも１つのドーパントを含み、
ｂ．当該光ファイバが勾配型屈折率を有する
光ファイバ。
【請求項１４】
前記ポリマーがメタクリレート、スチレンおよびそれらのハロゲン化誘導体のモノマーまたはプレポリマーの重合により形成されている、請求項１３に記載の光ファイバ。
【請求項１５】
前記ホモポリマーが、
メチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ビニルベンゾエート、スチレン、ｐ−フルオロスチレン、２−クロロエチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、アダマンチルメタクリレート、トリシロデシルメタクリレート、１−メチルシクロヘキシルメタクリレート、２−クロロシクロヘキシルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、メチルα−クロロアクリレート、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、2,2,2−トリフルオロ−１−トリフルオロメチルエチルメタクリレート、1,3−ジクロロプロピルメタクリレート、２−クロロ−１−クロロメチルエチルメタクリレート、１−フェニルエチルメタクリレート、２−フェニルエチルメタクリレート、ジフェニルメチルメタクリレート、１，２−ジフェニルエチルメタクリレート、１−ブロモエチルメタクリレート、ベンジルアクリレート、α，α−ジメチルベンジルメタクリレート、ボルニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、テトラヒドロフルフィルメタクリレート、アリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ビニルクロロアセテート、2,2,3,4,4,4−ヘキサフルオロブ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、2,2,2−トリフルオロエチルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチルα−フルオロアクリレート、ｏ−またはｐ−ジフルオロスチレン、ビニルアセテート、tert−ブチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ヘキサデシルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、α−トリフルオロメタクリレート、β−フルオロアクリレート、β，β−ジフルオロアクリレート、β−トリフルオロメタクリレート、β，β−ビス（トリフルオロメチル）アクリレートおよびα−クロロアクリレート
から成る群より選択されるモノマーまたはプレポリマーの重合により形成されている、請求項１３に記載の光ファイバ。
【請求項１６】
前記１または複数のドーパントが、
ジフェニルフタレート、フェニルベンゾエート、ベンジルブチルフタレート、ベンジルベンゾエート、ジフェニルスルフィド、３−フェニル−１−プロパノール、ベンジルメタクリレート、
ブロモベンゼン、１，４−ジブロモベンゼン、ブロモナフタレン、1,2,4−トリクロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼン、1,2−ジブロモエタン、フタル酸、安息香酸、ナフタレンのような炭素数が２０未満のハロゲン化環式または非環式化合物
ジベンジルエーテル、フェノキシトルエン、ジフェニルエーテルのような環式エーテル、
ビフェニル、ジフェニルスルフィド、ジフェニルメタン１−メトキシフェニル−１−フェニルエタンのような二環式化合物、
アルキル金属酸化物、および希土類アルキル酸化物
から成る群より選択される、請求項１３に記載の光ファイバ。
【請求項１７】
前記１または複数のドーパントが前記各層の約０〜３０重量％を構成している、請求項１６に記載の光ファイバ。
【請求項１８】
保護層をさらに含む請求項１３に記載の光ファイバ。
【請求項１９】
前記保護層が、約６５〜９５重量％のフッ化ビニリデンおよび約５〜３５重量％のテトラフルオロエチレンのコポリマーを含む、請求項１８に記載の光ファイバ。
【請求項２０】
ａ．少なくとも５つの同心に配置された層を含む光ファイバであって、各層が同一のホモポリマーおよびブロモベンゼンを含み、
ｂ．当該光ファイバが勾配型屈折率を有する
光ファイバ。
【請求項２１】
前記ポリマーがメタクリレート、スチレンおよびそれらのハロゲン化誘導体のホモポリマーまたはプレポリマーの重合により形成されている、請求項２０に記載の光ファイバ。
【請求項２２】
前記ホモポリマーが、
メチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ビニルベンゾエート、スチレン、ｐ−フルオロスチレン、２−クロロエチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、アダマンチルメタクリレート、トリシロデシルメタクリレート、１−メチルシクロヘキシルメタクリレート、２−クロロシクロヘキシルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、メチルα−クロロアクリレート、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、2,2,2−トリフルオロ−１−トリフルオロメチルエチルメタクリレート、1,3−ジクロロプロピルメタクリレート、２−クロロ−１−クロロメチルエチルメタクリレート、１−フェニルエチルメタクリレート、２−フェニルエチルメタクリレート、ジフェニルメチルメタクリレート、１，２−ジフェニルエチルメタクリレート、１−ブロモエチルメタクリレート、ベンジルアクリレート、α，α−ジメチルベンジルメタクリレート、ボルニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、テトラヒドロフルフィルメタクリレート、アリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ビニルクロロアセテート、2,2,3,4,4,4−ヘキサフルオロブ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、2,2,2−トリフルオロエチルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチルα−フルオロアクリレート、ｏ−またはｐ−ジフルオロスチレン、ビニルアセテート、tert−ブチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ヘキサデシルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、α−トリフルオロメタクリレート、β−フルオロアクリレート、β，β−ジフルオロアクリレート、β−トリフルオロメタクリレート、β，β−ビス（トリフルオロメチル）アクリレートおよびα−クロロアクリレート
から成る群より選択されるモノマーまたはプレポリマーの重合により形成されている、請求項２０に記載の光ファイバ。
【請求項２３】
前記ブロモベンゼンが、前記各層の約０〜３０重量％を構成する、請求項２０に記載の光ファイバ。
【請求項２４】
保護層をさらに含む、請求項２０に記載の光ファイバ。
【請求項２５】
前記保護層が、約６５〜９５重量％のフッ化ビニリデンおよび約５〜３５重量％のテトラフルオロエチレンのコポリマーを含む、請求項２４に記載の光ファイバ。
【請求項２６】
ａ．５つの同心に配置された層を含む光ファイバであって、第１の層が約０．２５ｍｍの厚さを有し、第２、第３および第４の層がそれぞれ約０．０７５ｍｍの厚さを有し、第５の層が約０．１５ｍｍの厚さを有し、
ｂ．前記各層が同一のホモポリマーおよびブロモベンゼンを含み、
ｃ．前記光ファイバが勾配型屈折率を有する
光ファイバ。
【請求項２７】
前記ホモポリマーがメタクリレート、スチレンおよびそれらのハロゲン化誘導体のモノマーまたはプレポリマーの重合により形成されている、請求項２６に記載の光ファイバ。
【請求項２８】
前記ホモポリマーが、
メチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ビニルベンゾエート、スチレン、ｐ−フルオロスチレン、２−クロロエチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、アダマンチルメタクリレート、トリシロデシルメタクリレート、１−メチルシクロヘキシルメタクリレート、２−クロロシクロヘキシルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、メチルα−クロロアクリレート、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、2,2,2−トリフルオロ−１−トリフルオロメチルエチルメタクリレート、1,3−ジクロロプロピルメタクリレート、２−クロロ−１−クロロメチルエチルメタクリレート、１−フェニルエチルメタクリレート、２−フェニルエチルメタクリレート、ジフェニルメチルメタクリレート、１，２−ジフェニルエチルメタクリレート、１−ブロモエチルメタクリレート、ベンジルアクリレート、α，α−ジメチルベンジルメタクリレート、ボルニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、テトラヒドロフルフィルメタクリレート、アリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ビニルクロロアセテート、2,2,3,4,4,4−ヘキサフルオロブ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、2,2,2−トリフルオロエチルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチルα−フルオロアクリレート、ｏ−またはｐ−ジフルオロスチレン、ビニルアセテート、tert−ブチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ヘキサデシルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、α−トリフルオロメタクリレート、β−フルオロアクリレート、β，β−ジフルオロアクリレート、β−トリフルオロメタクリレート、β，β−ビス（トリフルオロメチル）アクリレートおよびα−クロロアクリレート
から成る群より選択されるモノマーまたはプレポリマーの重合により形成されている、請求項２６に記載の光ファイバ。
【請求項２９】
前記ブロモベンゼンが、前記各層の約０〜３０重量％を構成する、請求項２６に記載の光ファイバ。
【請求項３０】
保護層をさらに含む、請求項２６に記載の光ファイバ。
【請求項３１】
前記保護層が、約６５〜９５重量％のフッ化ビニリデンおよび約５〜３５重量％のテトラフルオロエチレンのコポリマーを含む、請求項３０に記載の光ファイバ。
【請求項３２】
ａ．５つの同心に配置された層を含む光ファイバであって、各層がＰＭＭＡホモポリマーおよびブロモベンゼンを含み、
ｃ．前記光ファイバが勾配型屈折率を有する
光ファイバ。
【請求項３３】
前記ブロモベンゼンが、前記各層の約０〜３０重量％を構成する、請求項３２に記載の光ファイバ。
【請求項３４】
実施例１の光ファイバ。
【請求項３５】
実施例２の光ファイバ。
【請求項３６】
実施例３の光ファイバ。
【請求項３７】
光ファイバを製造する方法であって、
ａ．異なる屈折率を有する少なくとも３つの紡糸材料であって、各紡糸材料が少なくとも１つのポリマーと少なくとも１つのドーパントとから成るものである、紡糸材料を調製する工程、
ｂ．屈折率が外周に向かって減少するように前記紡糸材料を同心ノズルに供給し、それにより紡糸材料を前記ノズルから押し出す工程、および
ｃ．１または複数のドーパントを、前記ノズル内で、もしくは前記ノズルから押し出された後で、または前記ノズル内及び前記ノズルから押し出された後で、ファイバの隣接する層の間で拡散させる工程
を含む方法。
【請求項３８】
ファイバを最終的な直径が０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内にあるように延伸する工程をさらに含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
屈折率が外周に向かって減少するように紡糸材料が複数層の同心ノズルに供給され、紡糸材料が前記ノズルから押し出され、１または複数のドーパントが１５０℃〜３００℃の温度範囲にあるファイバの隣接する層の間で拡散させられる、請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
屈折率が外周に向かって減少するように紡糸材料が複数層の同心ノズルに供給され、紡糸材料が前記ノズルから押し出され、１または複数のドーパントが２１０℃〜２４０℃の温度範囲にあるファイバの隣接する層の間で拡散させられる、請求項３７に記載の方法。
【請求項４１】
１または複数のドーパントがノズル内で拡散させられる、請求項３７に記載の方法。
【請求項４２】
前記ポリマーがメタクリレート、スチレンおよびそれらのハロゲン化誘導体のモノマーまたはプレポリマーの重合により形成されている、請求項３７に記載の方法。
【請求項４３】
前記ポリマーが、
メチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ビニルベンゾエート、スチレン、ｐ−フルオロスチレン、２−クロロエチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、アダマンチルメタクリレート、トリシロデシルメタクリレート、１−メチルシクロヘキシルメタクリレート、２−クロロシクロヘキシルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、メチルα−クロロアクリレート、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、2,2,2−トリフルオロ−１−トリフルオロメチルエチルメタクリレート、1,3−ジクロロプロピルメタクリレート、２−クロロ−１−クロロメチルエチルメタクリレート、１−フェニルエチルメタクリレート、２−フェニルエチルメタクリレート、ジフェニルメチルメタクリレート、１，２−ジフェニルエチルメタクリレート、１−ブロモエチルメタクリレート、ベンジルアクリレート、α，α−ジメチルベンジルメタクリレート、ボルニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、テトラヒドロフルフィルメタクリレート、アリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ビニルクロロアセテート、2,2,3,4,4,4−ヘキサフルオロブ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、2,2,2−トリフルオロエチルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチルα−フルオロアクリレート、ｏ−またはｐ−ジフルオロスチレン、ビニルアセテート、tert−ブチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ヘキサデシルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、α−トリフルオロメタクリレート、β−フルオロアクリレート、β，β−ジフルオロアクリレート、β−トリフルオロメタクリレート、β，β−ビス（トリフルオロメチル）アクリレートおよびα−クロロアクリレート
から成る群より選択されるモノマーまたはプレポリマーの重合により形成されている、請求項３７に記載の方法。
【請求項４４】
前記１または複数のドーパントが、炭素数が２０未満の有機分子、およびアルキル金属酸化物または希土類アルキル酸化物である、請求項３７に記載の方法。
【請求項４５】
前記１または複数のドーパントが前記各層の約０〜３０重量％を構成している、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
光ファイバを製造する方法であって、
ａ．異なる屈折率を有する少なくとも３つの紡糸材料であって、各紡糸材料が少なくとも１つのホモポリマーと少なくとも１つのドーパントとから成るものである、紡糸材料を調製する工程、
ｂ．屈折率が外周に向かって減少するように前記紡糸材料を同心ノズルに供給し、紡糸材料を前記ノズルから押し出す工程、および
ｃ．１または複数のドーパントを、前記ノズル内で、もしくは前記ノズルから押し出された後で、または前記ノズル内及び前記ノズルから押し出された後で、ファイバの隣接する層の間で拡散させる工程
を含む方法。
【請求項４７】
ファイバを最終的な直径が０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内にあるように延伸する工程をさらに含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
屈折率が外周に向かって減少するように紡糸材料が複数層の同心ノズルに供給され、紡糸材料が前記ノズルから押し出され、１または複数のドーパントが１５０℃〜３００℃の温度範囲にあるファイバの隣接する層の間で拡散させられる、請求項４６に記載の方法。
【請求項４９】
屈折率が外周に向かって減少するように紡糸材料が複数層の同心ノズルに供給され、紡糸材料が前記ノズルから押し出され、１または複数のドーパントが２１０℃〜２４０℃の温度範囲にあるファイバの隣接する層の間で拡散させられる、請求項４６に記載の方法。
【請求項５０】
１または複数のドーパントがノズル内で拡散させられる、請求項４６に記載の方法。
【請求項５１】
前記ホモポリマーがメタクリレート、スチレンおよびそれらのハロゲン化誘導体のモノマーまたはプレポリマーの重合により形成されている、請求項４６に記載の方法。
【請求項５２】
前記ホモポリマーが、
メチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ビニルベンゾエート、スチレン、ｐ−フルオロスチレン、２−クロロエチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、アダマンチルメタクリレート、トリシロデシルメタクリレート、１−メチルシクロヘキシルメタクリレート、２−クロロシクロヘキシルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、メチルα−クロロアクリレート、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、2,2,2−トリフルオロ−１−トリフルオロメチルエチルメタクリレート、1,3−ジクロロプロピルメタクリレート、２−クロロ−１−クロロメチルエチルメタクリレート、１−フェニルエチルメタクリレート、２−フェニルエチルメタクリレート、ジフェニルメチルメタクリレート、１，２−ジフェニルエチルメタクリレート、１−ブロモエチルメタクリレート、ベンジルアクリレート、α，α−ジメチルベンジルメタクリレート、ボルニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、テトラヒドロフルフィルメタクリレート、アリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ビニルクロロアセテート、2,2,3,4,4,4−ヘキサフルオロブ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、2,2,2−トリフルオロエチルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチルα−フルオロアクリレート、ｏ−またはｐ−ジフルオロスチレン、ビニルアセテート、tert−ブチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ヘキサデシルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、α−トリフルオロメタクリレート、β−フルオロアクリレート、β，β−ジフルオロアクリレート、β−トリフルオロメタクリレート、β，β−ビス（トリフルオロメチル）アクリレートおよびα−クロロアクリレート
から成る群より選択されるモノマーまたはプレポリマーの重合により形成されている、請求項４６に記載の方法。
【請求項５３】
前記１または複数のドーパントが、
ジフェニルフタレート、フェニルベンゾエート、ベンジルブチルフタレート、ベンジルベンゾエート、ジフェニルスルフィド、３−フェニル−１−プロパノール、ベンジルメタクリレート、
ブロモベンゼン、１，４−ジブロモベンゼン、ブロモナフタレン、1,2,4−トリクロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼン、1,2−ジブロモエタン、フタル酸、安息香酸、ナフタレンのような炭素数が２０未満のハロゲン化環式または非環式化合物
ジベンジルエーテル、フェノキシトルエン、ジフェニルエーテルのような環式エーテル、
ビフェニル、ジフェニルスルフィド、ジフェニルメタン１−メトキシフェニル−１−フェニルエタンのような二環式化合物、
アルキル金属酸化物、および希土類アルキル酸化物
から成る群より選択される、請求項４６に記載の方法。
【請求項５４】
前記１または複数のドーパントが前記各層の約０〜３０重量％を構成している、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
光ファイバが保護層をさらに含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項５６】
前記保護層が、テフロン（登録商標）ＰＦＡ、テフロン（登録商標）ＡＦ、およびテフロン（登録商標）ＦＥＰから成る群より選択されるポリマーを含む、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記各紡糸材料が同一のホモポリマーから成る、請求項４６に記載の方法。
【請求項５８】
前記ホモポリマーが、メタクリレート、スチレンおよびそれらのハロゲン化誘導体のモノマーまたはプレポリマーの重合により形成されている、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記ホモポリマーが、
メチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ビニルベンゾエート、スチレン、ｐ−フルオロスチレン、２−クロロエチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、アダマンチルメタクリレート、トリシロデシルメタクリレート、１−メチルシクロヘキシルメタクリレート、２−クロロシクロヘキシルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、メチルα−クロロアクリレート、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、2,2,2−トリフルオロ−１−トリフルオロメチルエチルメタクリレート、1,3−ジクロロプロピルメタクリレート、２−クロロ−１−クロロメチルエチルメタクリレート、１−フェニルエチルメタクリレート、２−フェニルエチルメタクリレート、ジフェニルメチルメタクリレート、１，２−ジフェニルエチルメタクリレート、１−ブロモエチルメタクリレート、ベンジルアクリレート、α，α−ジメチルベンジルメタクリレート、ボルニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、テトラヒドロフルフィルメタクリレート、アリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ビニルクロロアセテート、2,2,3,4,4,4−ヘキサフルオロブ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、2,2,2−トリフルオロエチルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチルα−フルオロアクリレート、ｏ−またはｐ−ジフルオロスチレン、ビニルアセテート、tert−ブチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ヘキサデシルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、α−トリフルオロメタクリレート、β−フルオロアクリレート、β，β−ジフルオロアクリレート、β−トリフルオロメタクリレート、β，β−ビス（トリフルオロメチル）アクリレートおよびα−クロロアクリレート
から成る群より選択されるモノマーまたはプレポリマーの重合により形成されている、請求項５７に記載の方法。
【請求項６０】
前記１または複数のドーパントが、
ジフェニルフタレート、フェニルベンゾエート、ベンジルブチルフタレート、ベンジルベンゾエート、ジフェニルスルフィド、３−フェニル−１−プロパノール、ベンジルメタクリレート、
ブロモベンゼン、１，４−ジブロモベンゼン、ブロモナフタレン、1,2,4−トリクロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼン、1,2−ジブロモエタン、フタル酸、安息香酸、ナフタレンのような炭素数が２０未満のハロゲン化環式または非環式化合物
ジベンジルエーテル、フェノキシトルエン、ジフェニルエーテルのような環式エーテル、
ビフェニル、ジフェニルスルフィド、ジフェニルメタン１−メトキシフェニル−１−フェニルエタンのような二環式化合物、
アルキル金属酸化物、および希土類アルキル酸化物
から成る群より選択される、請求項５７に記載の方法。
【請求項６１】
前記１または複数のドーパントが前記各層の約０〜３０重量％を構成している、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
光ファイバがさらに保護層を含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項６３】
前記保護層が、約６５〜９５重量％のフッ化ビニリデンおよび約５〜３５重量％のテトラフルオロエチレンのコポリマーを含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
光ファイバを製造する方法であって、
ａ．異なる屈折率を有する少なくとも５つの紡糸材料であって、各紡糸材料が同一のホモポリマーとドーパントであるブロモベンゼンとから成るものである、紡糸材料を調製する工程、
ｂ．屈折率が外周に向かって減少するように前記紡糸材料を複数層の同心ノズルに供給し、それにより紡糸材料を前記ノズルから押し出す工程、および
ｃ．ドーパントを、前記ノズル内で、もしくは前記ノズルから押し出された後で、または前記ノズル内及び前記ノズルから押し出された後で、ファイバの隣接する層の間で拡散させる工程
を含む方法。
【請求項６５】
ファイバを最終的な直径が０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内にあるように延伸する工程をさらに含む、請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
屈折率が外周に向かって減少するように紡糸材料が複数層の同心ノズルに供給され、紡糸材料が前記ノズルから押し出され、１または複数のドーパントが１５０℃〜３００℃の温度範囲にあるファイバの隣接する層の間で拡散させられる、請求項６４に記載の方法。
【請求項６７】
屈折率が外周に向かって減少するように紡糸材料が複数層の同心ノズルに供給され、紡糸材料が前記ノズルから押し出され、１または複数のドーパントが２１０℃〜２４０℃の温度範囲にあるファイバの隣接する層の間で拡散させられる、請求項６４に記載の方法。
【請求項６８】
ドーパントであるブロモベンゼンがノズル内で拡散させられる、請求項６４に記載の方法。
【請求項６９】
第１の層が約０．２５ｍｍの厚さを有し、第２、第３および第４の層がそれぞれ約０．０７５ｍｍの厚さを有し、第５の層が約０．１５ｍｍの厚さを有する、請求項６４に記載の方法。
【請求項７０】
前記ホモポリマーがメタクリレート、スチレンおよびそれらのハロゲン化誘導体のモノマーまたはプレポリマーの重合により形成されている、請求項６４に記載の方法。
【請求項７１】
前記ホモポリマーが、
メチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ビニルベンゾエート、スチレン、ｐ−フルオロスチレン、２−クロロエチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、アダマンチルメタクリレート、トリシロデシルメタクリレート、１−メチルシクロヘキシルメタクリレート、２−クロロシクロヘキシルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、メチルα−クロロアクリレート、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、2,2,2−トリフルオロ−１−トリフルオロメチルエチルメタクリレート、1,3−ジクロロプロピルメタクリレート、２−クロロ−１−クロロメチルエチルメタクリレート、１−フェニルエチルメタクリレート、２−フェニルエチルメタクリレート、ジフェニルメチルメタクリレート、１，２−ジフェニルエチルメタクリレート、１−ブロモエチルメタクリレート、ベンジルアクリレート、α，α−ジメチルベンジルメタクリレート、ボルニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、テトラヒドロフルフィルメタクリレート、アリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ビニルクロロアセテート、2,2,3,4,4,4−ヘキサフルオロブ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、2,2,2−トリフルオロエチルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルα−フルオロアクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチルα−フルオロアクリレート、ｏ−またはｐ−ジフルオロスチレン、ビニルアセテート、tert−ブチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ヘキサデシルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、α−トリフルオロメタクリレート、β−フルオロアクリレート、β，β−ジフルオロアクリレート、β−トリフルオロメタクリレート、β，β−ビス（トリフルオロメチル）アクリレートおよびα−クロロアクリレート
から成る群より選択されるモノマーまたはプレポリマーの重合により形成されている、請求項６４に記載の方法。
【請求項７２】
前記ドーパントが、前記各層の約０〜３０重量％を構成する、請求項７１に記載の方法。
【請求項７３】
前記光ファイバがさらに保護層を含んでいる、請求項６４に記載の方法。
【請求項７４】
前記保護層が、約６５〜９５重量％のフッ化ビニリデンおよび約５〜３５重量％のテトラフルオロエチレンのコポリマーを含む、請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
光ファイバを製造する方法であって、
ａ．異なる屈折率を有する少なくとも５つの紡糸材料であって、各紡糸材料がＰＭＭＡポリマーとドーパントであるブロモベンゼンとから成るものである、紡糸材料を調製する工程、
ｂ．屈折率が外周に向かって減少するように前記紡糸材料を複数層の同心ノズルに供給し、それにより紡糸材料を前記ノズルから押し出す工程、および
ｃ．ドーパントを、前記ノズル内で、もしくは前記ノズルから押し出された後で、または前記ノズル内及び前記ノズルから押し出された後で、ファイバの隣接する層の間で拡散させる工程
を含む方法。
【請求項７６】
ファイバを最終的な直径が０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内にあるように延伸する工程をさらに含む、請求項７５に記載の方法。
【請求項７７】
屈折率が外周に向かって減少するように紡糸材料が複数層の同心ノズルに供給され、紡糸材料が前記ノズルから押し出され、１または複数のドーパントが１５０℃〜３００℃の温度範囲にあるファイバの隣接する層の間で拡散させられる、請求項７５に記載の方法。
【請求項７８】
屈折率が外周に向かって減少するように紡糸材料が複数層の同心ノズルに供給され、紡糸材料が前記ノズルから押し出され、１または複数のドーパントが２１０℃〜２４０℃の温度範囲にあるファイバの隣接する層の間で拡散させられる、請求項７５に記載の方法。
【請求項７９】
ドーパントがノズル内で拡散させられる、請求項７５に記載の方法。
【請求項８０】
第１の層が約０．２５ｍｍの厚さを有し、第２、第３および第４の層がそれぞれ約０．０７５ｍｍの厚さを有し、第５の層が約０．１５ｍｍの厚さを有する、請求項７５に記載の方法。
【請求項８１】
ドーパントであるブロモベンゼンが前記各層の約０〜３０重量％を構成している、請求項７５に記載の方法。
【請求項８２】
保護層を更に含む請求項７５に記載の方法。
【請求項８３】
前記保護層が、約６５〜９５重量％のフッ化ビニリデンおよび約５〜３５重量％のテトラフルオロエチレンのコポリマーを含む、請求項８２に記載の方法。
【請求項８４】
実施例１の方法。
【請求項８５】
実施例２の方法。
【請求項８６】
実施例３の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、電気通信に使用するのに適した、ポリマーをベースとする光ファイバに関する。
【０００２】
（背景技術）
本発明は、改良されたグレーデッド・インデックス（ＧＩ）ポリマー光ファイバ（ＰＯＦ）および当該改良されたＧＩ型のＰＯＦを製造する方法に関する。
【０００３】
一般的な１０／１００イーサネット（登録商標）・ライン・エリア・ネットワーク（「LAN」）は、ツイストペア・カテゴリー（「Cat」）３／５ケーブルを用いて接続される。Cat３／５ケーブルは、ＬＡＮ接続に有効であるが、理想的な解決法にはほど遠い。イーサネット（登録商標）１０／１００速度に関して、Cat３／５ケーブルは十分である。しかしながら、１ギガビットのイーサネット（登録商標）にアップグレードするためには、ネットワークの管理者は、Cat５ケーブルを光ファイバに置き換える必要がある。加えて、全てのツイストペア・ケーブルはＲＦ混信の影響を受けやすく、そのことは、ノイズの多いＲＦ環境におけるそれの適用を制限する。バンド幅およびツイストペア・ケーブルのＲＦ制約に対する、トランスミッション・レイヤによる解決策は、ツイストケーブルをガラス光ファイバ（ＧＯＦ）またはプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）に置き換えることである。
【０００４】
ＧＯＦは、ＰＯＦよりもはるかに優れた光学的な伝達特性を与えるものであるが、ガラス光ファイバを終端処理することに関連する接続コストが高くなるために、多くのコネクションを有する殆どのＬＡＮ（＜１５０ｍ）について商業的に有用なものではない。ＧＯＦを切断および終端処理することは、多くの理由のために高価である。典型的なＧＯＦ（例えば、５０／１２５マルチモード・ファイバまたは１０／１２５シングルモード・ファイバ）は非常に小さい直径を有し、また脆い。比較的小さい直径のＧＯＦは、入射光の角度が厳密に制御されることを要する。ファイバへの入射光の角度を厳密に制御するために、ファイバは入念に切断して、精密なコネクターに挿入されなければならない。したがって、特別な道具、熟練の技術者、および高価な精密コネクタが、ＧＯＦを終端処理するために必要とされる。コネクションを速やかに外して格納する必要があるライン・エリア・ネットワークのデスクトップ環境において、このことは、ＧＯＦの連結コストを非常に高くする。
【０００５】
ＰＯＦはＧＯＦの利点を数多く、即ち、ツイストペア銅ケーブルと比較して非常に高いデータ速度およびＲＦ混信に対する耐性を支持することを提供するが、ＧＯＦに伴う高い連結コストを要しない。ＲＯＦは一般的には、ＧＯＦの直径よりも非常に大きい直径（約１ｍｍ）を有する。このより大きな直径は、光学的な結合効率の損失を無くしてより低いコネクタ公差を許容し、ＧＯＦを終端処理するのに必要な高価な研磨工程を必要としない。ＰＯＦは、ホットプレートを用いて、訓練されていない作業者によって終端処理することができる。加えて、ＰＯＦのリンクは、低コストの５００〜８００ｎｍのＬＥＤを採用しうる。
【０００６】
ＰＯＦは、その半径方向の屈折率によって特徴づけられ得る。ステップ・インデックス（ＳＩ）型のＰＯＦにおいて、半径方向の屈折率は実質的にステップ関数であり、グレーデッド・インデックス（ＧＩ）型のＰＯＦにおいて、半径方向の屈折率は光ファイバの中心でピークを有し、増加する半径の関数として非線形的に低下する。ＳＩ型のＰＯＦはＧＩ型のＰＯＦと比べて高価ではないが、それに固有のモード分散特性のために、それはより高速のデータ通信には概して有効ではない。高速のアプリケーションについては、ＧＩ型のＰＯＦが好ましい。
【０００７】
種々のグレーデッド・インデックス（ＧＩ）のＰＯＦおよびＧＩ型のＰＯＦを製造する種々の方法が公知である。一つのＧＩ型のＰＯＦは、コポリマーから成る複数の環状の層を含む。米国特許第６，３０７，９９２Ｂ（’９９２特許）を参照されたい。本発明のために、ＧＩ型のＰＯＦの層は、ＧＩ型のＰＯＦにおいて、コアまたはコアを囲む環状の層を指す。コポリマーの組の各ポリマーは、異なる屈折率によって特徴付けられる。したがって、各層のコポリマーの組成を変化させることによって、屈折率をファイバの半径の関数として等級付けすることができる。’９９２特許のＧＩ型のＰＯＦは、複数の重要な制約を含む。第１に、各層を構成するポリマーは高分子であるために、ポリマーは層間で容易に分散することができない。したがって、’９９２特許において図１に示されているように、ＰＯＦの屈折率は全体として、滑らかな半径方向の関数ではなく、各層についてのステップ関数の連続である。第２に、層間および層内の相分離を避けるために、各層の組成は限定されており、したがって屈折率の範囲が限定される。一般に、コポリマーを構成するポリマーが化学的により似ているほど、コポリマーは相分離に対してより安定となる。しかしながら、２つのポリマーが化学的により類似しているほど、それらの各々の屈折率もより近くなる。したがって、’９９２特許のＰＯＦは重大な欠点を有する。それは、ＰＯＦの熱力学的な安定性の増大が屈折率の範囲を限定するということである。
【０００８】
２つの密接に関連するＧＩ型のＰＯＦは、複数の環状の層から成り、各層は複数のポリマーを含む。日本国特許公開１３０９０４／’８６（特開昭６１−１３０９０４号）および日本国特許公開２６５２０８／’８９（特開平１−２６５２０８号）を参照されたい。これらの発明のＧＩ型のＰＯＦは’９９２特許と同じ欠点を同じ理由により含む。各層を構成するポリマーの混合物は、微視的または巨視的な相分離に起因して異質の構造を生成し、したがって大きな散乱損失を有する傾向にある。
【０００９】
複数のポリマーをベースとするＧＩ型のＰＯＦが本来的に有する欠点を考慮して、本発明の一つの対象は、実質的に１つのポリマーから成る複数の環状の層で形成されているＧＩ型のＰＯＦである。本発明の別の対象は、ＰＯＦの熱力学的な安定性を損なうことなく、半径方向の屈折率が変化しうる改良されたＧＩ型のＰＯＦである。本発明の別の対象は、屈折率がＰＯＦの半径の連続的な滑らかな関数に、より近づいている、改良されたＧＩ型のＰＯＦである。本発明のさらに別の対象は、最大バンド幅が広いＰＯＦである。本発明のさらに別の対象は、従来技術に対して前述の改良点を有する改良されたＧＩ型のＰＯＦを製造する方法である。
【００１０】
（発明の概要）
本発明の一つの態様は、各層（またはレイヤ）が実質的に１つのポリマーおよび１または複数のドーパントから成る複数の層（またはマルチレイヤ）のＧＩ型のＰＯＦである。各層は、同一または異なるポリマーから成ってよいが、各層は同一のホモポリマーから成ることが好ましい。適当なポリマーは、メタクリレート、スチレンまたはそれらのハロゲン化誘導体のモノマーまたはプレポリマーの重合により生成されてよい。有用なドーパントとしては、約２０未満の炭素を有する環式または非環式の有機化合物、アルキル金属酸化物または希土類アルキル酸化物が挙げられる。
【００１１】
本発明の別の形態は、異なる屈折率を有する少なくとも３つの紡糸材料（各材料は少なくとも１つのポリマーと少なくとも１つのドーパントから成る）を調製する工程、および屈折率が外縁に向かって減少するように紡糸材料を同心のノズルに供給し、それにより紡糸材料をノズルを経由させて押し出し、１または複数のドーパントがノズル内にて、またはノズルからの押し出しの後で、あるいはノズル内およびノズルからの押し出しの後で、ファイバの隣接する層と層との間で拡散させる工程を含む、本発明のＧＩ型のＰＯＦを製造する方法である。
【００１２】
（発明の詳細な説明）
本発明のＧＩ型のＰＯＦ：
図１ａ−ｂは、本発明のＧＩ型のＰＯＦを示す。図１ａは断面図であり、図１ｂは長さ方向の切片である。本発明のＧＩ型のＰＯＦは複数の層を含み、各層はそのポリマー／ドーパントの濃度およびその半径方向の屈折率によって特徴づけられてよい。図１は三つの層を示しているだけであるが、本発明のＧＩ型のＰＯＦの層の数、ファイバの直径またはファイバの長さに本来的に制限はない。一般的に、ＧＩ型のＰＯＦにおいて層の数が多いほど、ＧＩ型のＰＯＦのバンド幅および損失特性が改良されうる。
【００１３】
本発明のＧＩ型のＰＯＦは、約０．５ｍｍ〜約２ｍｍの範囲に及んでよく、好ましくは約１ｍｍである。所与の光ファイバは３〜３０の層を含んでよい。１０／１００イーサーネット（登録商標）ケーブルを含む、殆どの光学的伝達のアプリケーションに関して、５〜１０の層が十分である。本発明の好ましい形態は、５つの層を含み、中央の層の直径は約０．２５ｍｍであり、次の３つ（第２、第３および第４）の層の厚さは、約０．０７５ｍｍであり、外側の層（第５の層）は約０．１５ｍｍである。
【００１４】
ＧＩ型のＰＯＦは、約０．１〜約０．５の開口数を有してよい。より低い開口数は、曲損失および結合損失をもたらす。より高い開口数は、最大バンド幅を制限する。したがって、好ましい開口数は約０．２〜約０．３の間にある。
【００１５】
保護層が使用される場合に、それはファイバの外側への散乱を防止するために、外側層よりも低い屈折率を有する材料で形成すべきである。加えて、保護層は、化学的および熱的な劣化に対して耐性を有し、また、低い摩擦係数を有することを要する。保護層を形成するのに適した層としては、テトラフルオロエチレンのポリマーおよびコポリマー（例えば、テフロン（登録商標）ＰＦＡ、テフロン（登録商標）ＡＦ、およびテフロン（登録商標）ＦＥＰ）が挙げられる。好ましい保護層は、約６５〜９５重量％のフッ化ビニリデンおよび約５〜３５重量％のテフロン（登録商標）ＡＦのコポリマーを含む。
【００１６】
本発明のＧＩ型のＰＯＦにおいて各層は、好ましくは主たる１つのポリマーおよび１または複数のドーパントで形成される。本発明のために、ポリマーは、構成モノマーまたはプレポリマーを重合することにより形成されるいずれの化合物であってよい。各層において同じホモポリマーを選択し、また、各層においてドーパントの濃度を変化させて屈折率を変化させることにより、層間および層内の相分離を避け得る。本発明のＧＩ型のＰＯＦの利点は、ポリマーの混合物を使用して各層の屈折率を調節することよりはむしろ、ドーパントを使用して実質的にホモポリマーである層の屈折率を調節することに由来する。本発明のＧＩ型のＰＯＦにおいて各層は、現在のＰＯＦと比較して、非常により小さい長さのスケールにて、化学的に類似している。それは、それが実質的にホモポリマー組成であることによる。液体において溶媒和物の類似物を形成するために、本発明のＧＩ型のＰＯＦの各層は、溶媒和された溶質の固体状態の類のようなものである。ポリマーは、均一に分散したドーパント分子の周囲で「溶媒和殻」を形成する。したがって、相分離の影響および界面散乱の影響が緩和される。加えて、ポリマー鎖に対してドーパントが小さい分子であり、また、各層が実質的に同じポリマーから成るために、ドーパントは容易に層内部および層間で拡散することができ、それによりＰＯＦ層間で屈折率のマッチング（または一致）が可能となる。
【００１７】
当業者は、コポリマー系の化学的性質は、１のポリマー濃度が単一に近づくにつれて、あるいはコポリマーがほぼ同じ化学的性質を有する場合に、ホモポリマー系に近くなることを理解するであろう。したがって、本発明のＧＩ型のＰＯＦはまた、１）１つのポリマーが過剰量（＞８０化学量論モル％）に存在する場合にはコポリマーで形成してよく、あるいは２）各ポリマーが非常に類似した化学的性質を有する場合には、ポリマーの混合物で形成してよい。ＧＩ型のＰＯＦのために、関連する化学的性質は各コポリマーのバルク密度、各コポリマーの重合速度および各コポリマーのバルク屈折率である。概して、各コポリマーのバルク密度、各コポリマーの重合速度、および各コポリマーの屈折率は、３％を越えて異なるべきではなく、より好ましくは、１．５％を越えて異なるべきではない。したがって、本発明のＧＩ型のＰＯＦは、上記の制限を条件として、複数のコポリマーの層であって、各々が１または複数のドーパントを含む層で形成されてよい。
【００１８】
ＰＯＦを構成するポリマーは当該分野において周知である。ＰＯＦを構成するために使用され得るポリマー系の多くは、メタクリレート、スチレンまたはそれら各々の誘導体の重合反応を採用する。５００〜８００ｎｍのＬＥＤを採用するコスト構造的な利点があるために、５００〜８００ｎｍの間で光学的な吸収を最小限にすることが重要である。これらの周波数における光学的な吸収の重大な原因は、ＯＨ、ＣＨおよびＮＨ結合の振動により生じ、それらはすべてメタクリレートおよびスチレン系ポリマーに共通している。水素を末端とする結合による振動吸収を緩和するために、水素原子はより重い置換基（例えばハロゲン原子）に置き換えてよい。吸収を減少させることに加えて、ハロゲン置換基はまた、非置換のポリマーの屈折率に対して、ハロゲン化されたポリマーのバルク屈折率を調節することを許容する。例えば、メタクリレートおよびスチレンポリマー中の水素原子をフッ素原子で置換すると、屈折率は減少する傾向にある。これとは対照的に、塩素原子で置換すると、同じポリマー系において屈折率は増加する傾向にある。
【００１９】
したがって、本発明のＧＩ型のＰＯＦの層は、次に挙げる材料から成る群より選択されるモノマーまたはプレポリマーの重合により形成されたポリマーで構成されてよい：メチルメタクリレート（ｎ＝１．４９０８）；グリシジルメタクリレート（ｎ＝１．５１７４）；ベンジルメタクリレート（ｎ＝１．５６８０）、フェニルメタクリレート（ｎ＝１．５７０６）、ビニルベンゾエート（ｎ＝１．５７７５）、スチレン（ｎ＝１．５９２０）、ｐ−フルオロスチレン（ｎ＝１．５６６）、２−クロロエチルメタクリレート（ｎ＝１．５１７０）、イソボルニルメタクリレート（ｎ＝１．５０５）、アダマンチルメタクリレート（ｎ＝１．５３５）、トリシロデシル（tricylodecyl）メタクリレート（ｎ＝１．５２３）、１−メチルシクロヘキシルメタクリレート（ｎ＝１．５１１１）、２−クロロシクロヘキシルメタクリレート（ｎ＝１．５１７９）、グリシジルメタクリレート（ｎ＝１．５１７）、およびメチルα−クロロアクリレート（ｎ＝１．５１７２）；2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート（ｎ＝１．４１５）、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルメタクリレート（ｎ＝１．４２２）、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルメタクリレート（ｎ＝１．３９２）、2,2,2−トリフルオロ−１−トリフルオロメチルエチルメタクリレート（ｎ＝１．３８０）、1,3−ジクロロプロピルメタクリレート（ｎ＝１．５２７０）、２−クロロ−１−クロロメチルエチルメタクリレート（ｎ＝１．５２７０）、１−フェニルエチルメタクリレート（ｎ＝１．５４９０）、２−フェニルエチルメタクリレート（ｎ＝１．５５９２）、ジフェニルメチルメタクリレート（ｎ＝１．５９３３）、１，２−ジフェニルエチルメタクリレート（ｎ＝１．５８１６）、１−ブロモエチルメタクリレート（ｎ＝１．５４２６）、ベンジルアクリレート（ｎ＝１．５５８４）、α，α−ジメチルベンジルメタクリレート（ｎ＝１．５８２０）、ボルニルメタクリレート（ｎ＝１．５０５９）、シクロヘキシルメタクリレート（ｎ＝１．５０６６）、テトラヒドロフルフィル（tetrahydrofurfyl）メタクリレート（ｎ＝１．５０９６）、アリルメタクリレート（ｎ＝１．５１９６）、テトラヒドロフルフリルメタクリレート（ｎ＝１．５０９６）、ビニルクロロアセテート（ｎ＝１．５１２０）、2,2,3,4,4,4−ヘキサフルオロブチルメタクリレート（ｎ＝１．４０７）、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（ｎ＝１．３９３）、2,2,2−トリフルオロエチルα−フルオロアクリレート（ｎ＝１．３８６）、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルα−フルオロアクリレート（ｎ＝１．３９７）、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルα−フルオロアクリレート（ｎ＝１．３６６）、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチルα−フルオロアクリレート（ｎ＝１．３７６）、ｏ−またはｐ−ジフルオロスチレン（ｎ＝１．４７５０）、ビニルアセテート（ｎ＝１．４６６５）、tert−ブチルメタクリレート（ｎ＝１．４６３８）、イソプロピルメタクリレート（ｎ＝１．４７２８）、ヘキサデシルメタクリレート（ｎ＝１．４７５０）、イソブチルメタクリレート（ｎ＝１．４７７０）、α−トリフルオロメタクリレート、β−フルオロアクリレート、β，β−ジフルオロアクリレート、β−��リフルオロメタクリレート、β，β−ビス（トリフルオロメチル）アクリレートおよびα−クロロアクリレート。
【００２０】
本発明において、ドーパントとは、得られるポリマー／ドーパントの組合せの屈折率が純粋なポリマーの屈折率よりも高く又は低くなるように屈折率を調節するためにポリマーと混合する任意の化合物を指す。概して、ドーパントは、ポリマーマトリックス全体にわたって容易に拡散し、ポリマー硬化温度にて熱的に安定である、重合していない低分子量の化合物であることを要する。ポリマーマトリックス全体にわたって容易に拡散し得るドーパントを選択することによって、所定の層の屈折率および２つの層にわたる屈折率を厳密に合わせ得る。特定のポリマー／ドーパント系の屈折率は、採用される特定の１または複数のポリマーおよび１または複数のドーパントの濃度の関数である。純粋なポリマーの屈折率は、一般的に、ポリマーの骨格を構成する有機基よりも大きいドーパントを加えることにより増加し得る。逆に言えば、純粋なポリマーの屈折率は一般に、ポリマーの骨格を構成する有機基よりも小さいドーパントを加えることにより低下し得る。加えて、適用される電場、磁場または電磁場の関数として変化する屈折率を有するドーパントは、屈折率が適用される場または光ポンピングのソースの関数として調節され得るＧＩ型のＰＯＦを形成するために使用してよい。
【００２１】
適当なドーパントとして、炭素数が約２０未満である、線状の又は分岐した、飽和または不飽和の、環式または非環式の有機化合物が挙げられる。ドーパントは、ポリマーと混合されるときに純粋なポリマーの屈折率を変化させなければならないという要求、ならびにＧＩ型のＰＯＦを形成するプロセスの間にポリマーマトリックス全体にわたって有効に拡散するのに十分に小さいものでなければならないという要求によって制限されるだけである。本発明のＧＩ型のＰＯＦを形成するために採用されうるドーパントとしては、ジフェニルフタレート、フェニルベンゾエート、ベンジルブチルフタレート、ベンジルベンゾエート、ジフェニルスルフィド、３−フェニル−１−プロパノール、ベンジルメタクリレート、ハロゲン化環式化合物（例えば、ブロモベンゼン、１，４−ジブロモベンゼン、ブロモナフタレン、1,2,4−トリクロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼン、1,2−ジブロモエタン、フタル酸、安息香酸、ナフタレン）、環式エーテル（例えば、ジベンジルエーテル、フェノキシトルエン、ジフェニルエーテル）、二環式化合物（例えばビフェニル、ジフェニルスルフィド、ジフェニルメタン１−メトキシフェニル−１−フェニルエタン）、アルキル金属酸化物、および希土類アルキル酸化物が挙げられる。
【００２２】
各層におけるドーパント濃度は、各層の約０重量％〜約３０重量％であってよい。ドーパント濃度の高い部分では、相分離を緩和するために特定のドーパントおよびポリマーの検討が必要とされる場合があるが、ポリマー鎖に対して比較的ドーパント分子のサイズが小さいために、相分離に関する懸念は、同等のコポリマー濃度を有するコポリマー系におけるそれよりも小さい。
【００２３】
本発明のＧＩ型のＰＯＦを製造する方法：
本発明の別の形態は、本発明のＧＩ型のＰＯＦを製造する方法である。第１の工程において、本発明のＧＩ型のＰＯＦの各層について、実質的に１種類のモノマーおよび１または複数のドーパントが混合されて、紡糸するのに適したポリマー／ドーパント材料を形成する。第２の工程において、工程１において製造された紡糸材料が押し出しされて、複数層のＧＩ型のＰＯＦを形成する。第３の工程において、工程２のファイバが引っ張られて（または延伸されて）、所与の直径のＧＩ型のＰＯＦを生成する。
【００２４】
本発明のＧＩ型のＰＯＦの各層の紡糸材料を製造するために、実質的に１つの好ましいモノマー、１または複数の好ましいドーパント、ポリマー開始剤、および適当なモノマーの特定の連鎖移動剤が混合されて、各層を構成するポリマードーパント紡糸材料を形成する。各層は好ましくは実質的にホモポリマーを含むが、前述したように、各層はまたコポリマーを含んでよい。したがって、１または複数のモノマーが１または複数のドーパントと混合されて、コポリマー／ドーパント紡糸材料を形成してよい。
【００２５】
各層の半径方向の屈折率、ひいてはＧＩ型のＰＯＦの屈折率は全体として、各層を形成するために使用される特定のポリマー、ドーパントおよびそれら各々の濃度により制御される。一般的に、各層の屈折率は、純粋なポリマーのバルク屈折率によって制御される。バルク屈折率はそれから、各層におけるドーパントの濃度に比例して、増加または減少するように調節される。
【００２６】
重合工程は、バッチまたは連続プロセスで実施してよい。各ポリマー／ドーパントの組合せを重合するのに必要とされる、温度、加熱時間、および加熱プロファイルは、各ポリマー／ドーパントの組合せに固有であり、当業者の知識の範囲内にあり、あるいは当業者によって過度の実験をすることなく決定され得る。
【００２７】
工程２において、各紡糸材料は同心ノズルを経由して押し出されて、複数層のＧＩ型のＰＯＦファイバを生成する。押出プロセスは、押出プロセスの間に十分な粘度を維持するために、また、ドーパントが各層全体および隣接する層の間で容易に拡散し得るように、好ましくは１５０℃〜３００℃の間で生じるが、より好ましくは２１０℃〜２４０℃の間で生じる。
【００２８】
任意の２つの隣接する層の界面にて屈折率を合わせるために、隣接する層同士は隣接する層と層との間でドーパントが拡散することを許容するのに十分なインターバルで、押出プロセスの間、互いに接触させられる。これは、押出機の同心の円形ノズルにおいて又は拡散チューブがある場合にはノズルの後で生じうる。本発明のために、拡散チューブは複数層のファイバがチューブを通過するときにドーパントが隣接する層間で拡散しうるような温度に維持される、押出後の円筒形チャンバーである。
【００２９】
第３の工程において、押し出された複数層のファイバはそれから、当該分野において周知の延伸プロセス（または引き抜き加工）を用いて、同心ノズルおよび／または拡散チューブの出口ダイから引き出されて、所望の直径にされる。本発明は、さらに下記の実施例により説明される。
【００３０】
（実施例１）
実施例１は、５層のＧＩ型のＰＯＦであって、各層がブロモベンゼンでドーピングされたポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）ホモポリマーを含むＰＯＦ、およびそれを製造する方法を開示する。工程１において、異なる屈折率を有する５つの紡糸材料が製造される。各紡糸材料を重合するために、ブロモベンゼンがメチルメタクリレート（ここで、「ＭＭＡ」と称される）、重合開始剤、ベンゾイルパーオキサイド（ここで「ＢＰＯ」と称される）、および連鎖移動剤、ノルマルブチルメルカプタン（ここで、「ｎＢＭ」と称される）と下記のように混合される。
【００３１】
紡糸材料＃１：
ブロモベンゼン−  ２０重量％、
ＢＰＯ−  ０．５重量％、
ｎＢＭ−  ０．２重量％、
ＭＭＡ−  残部。
【００３２】
紡糸材料＃２：
ブロモベンゼン−  １５重量％、
ＢＰＯ−  ０．５重量％、
ｎＢＭ−  ０．２重量％、
ＭＭＡ−  残部。
【００３３】
紡糸材料＃３：
ブロモベンゼン−  １０重量％、
ＢＰＯ−  ０．５重量％、
ｎＢＭ−  ０．２重量％、
ＭＭＡ−  残部。
【００３４】
紡糸材料＃４：
ブロモベンゼン−  ５重量％、
ＢＰＯ−  ０．５重量％、
ｎＢＭ−  ０．２重量％、
ＭＭＡ−  残部。
【００３５】
紡糸材料＃５：
ブロモベンゼン−  ０．０重量％、
ＢＰＯ−  ０．５重量％、
ｎＢＭ−  ０．２重量％、
ＭＭＡ−  残部。
【００３６】
紡糸材料は、当該分野で一般に知られている方法により、７５℃にて約２４時間かけて重合される。
【００３７】
工程２において、各紡糸材料は２１０℃にて、同心の円形ノズルを経由させて押し出される。紡糸材料Ｎｏ．１はファイバーコアを形成し、紡糸材料Ｎｏ．２〜５はそれぞれ連続的な層を形成し、紡糸材料Ｎｏ．５は最外層を形成する。押出プロセスにより生成される複数層のファイバは、直径が１０ｍｍであり、長さが５〜１０００ｍｍである。
【００３８】
隣接する層の界面にて屈折率を一致させるために、隣接する層は、押出ノズルおよび後に続く拡散チューブにおいて（２１０℃にて押出ノズルと熱平衡に維持された５００ｍｍの拡散チューブを仮定すれば）５０秒間、対をなすように互いに接触させられる。
【００３９】
工程３において、当該分野において一般に知られている方法により、複数層のファイバがそれからダイヘッドより、１秒あたり１メートルでダイヘッドの温度にて引き出されて、１ｍｍという所望の直径にされる。
図２は実施例１により作製したＧＩ型のＰＯＦの代表的な半径方向の屈折率を示す。
【００４０】
（実施例２）
実施例２は、各層がブロモベンゼンでドープされたＰＭＭＡのホモポリマーから成る別の５層のＧＩ型のＰＯＦおよびそれを製造する方法を開示する。下記に示すことを除いては実施例１に説明されている方法と同じ方法が、実施例１のファイバを製造するために用いられる。実施例２の紡糸材料は下記のとおりである。
【００４１】
紡糸材料＃１：
ブロモベンゼン−  １７重量％、
ＢＰＯ−  ０．５重量％、
ｎＢＭ−  ０．２重量％、
ＭＭＡ−  残部。
【００４２】
紡糸材料＃２：
ブロモベンゼン−  １３重量％、
ＢＰＯ−  ０．５重量％、
ｎＢＭ−  ０．２重量％、
ＭＭＡ−  残部。
【００４３】
紡糸材料＃３：
ブロモベンゼン−  ７重量％、
ＢＰＯ−  ０．５重量％、
ｎＢＭ−  ０．２重量％、
ＭＭＡ−  残部。
【００４４】
紡糸材料＃４：
ブロモベンゼン−  ３重量％、
ＢＰＯ−  ０．５重量％、
ｎＢＭ−  ０．２重量％、
ＭＭＡ−  残部。
【００４５】
紡糸材料＃５：
ブロモベンゼン−  ０．０重量％、
ＢＰＯ−  ０．５重量％、
ｎＢＭ−  ０．２重量％、
ＭＭＡ−  残部。
【００４６】
２１０℃の代わりに、押出温度を２３０℃とし、ファイバの層を３０秒間、対のように接触させる。この実施例において、拡散チューブは３００ｍｍ長であり、２４０℃に維持される。図３は、実施例２に従って作製したＧＩ型のＰＯＦの代表的な半径方向の屈折率を示す。
【００４７】
（実施例３）
実施例３は、各層がブロモベンゼンでドープされたＰＭＭＡのホモポリマーから成る別の５つの層のＧＩ型のＰＯＦおよびそれを製造する方法を開示する。下記に示すことを除いては実施例１に説明されている方法と同じ方法が、実施例３のファイバを製造するために用いられる。
実施例３の紡糸材料は下記のとおりである。
【００４８】
紡糸材料＃１：
ブロモベンゼン−  ２８重量％、
ＢＰＯ−  ０．５重量％、
ｎＢＭ−  ０．２重量％、
ＭＭＡ−  残部。
【００４９】
紡糸材料＃２：
ブロモベンゼン−  ２１重量％、
ＢＰＯ−  ０．５重量％、
ｎＢＭ−  ０．２重量％、
ＭＭＡ−  残部。
【００５０】
紡糸材料＃３：
ブロモベンゼン−  １４重量％、
ＢＰＯ−  ０．５重量％、
ｎＢＭ−  ０．２重量％、
ＭＭＡ−  残部。
【００５１】
紡糸材料＃４：
ブロモベンゼン−  ７重量％、
ＢＰＯ−  ０．５重量％、
ｎＢＭ−  ０．２重量％、
ＭＭＡ−  残部。
【００５２】
紡糸材料＃５：
ブロモベンゼン−  ０．０重量％、
ＢＰＯ−  ０．５重量％、
ｎＢＭ−  ０．２重量％、
ＭＭＡ−  残部。
【００５３】
２３０℃の代わりに、押出温度を１９０℃とし、ファイバの層を４０秒間、対のように接触させる。この実施例において、拡散チューブは４００ｍｍ長であり、２２０℃に維持される。図４は、実施例３に従って作製したＧＩ型のＰＯＦの代表的な半径方向の屈折率を示す。
【００５４】
本発明は好ましい形態および特定の実施例を参照して説明したが、当該分野の当業者であれば、本発明の多くの修正および改変が、本発明の精神および範囲を逸脱しない限りにおいて可能であることを容易に理解するであろう。したがって、この説明は例示のためだけになされたものであると明確に理解されるべきであり、請求の範囲に記載された発明の範囲を制限するものとして理解されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１ａ】図１ａは、本発明のＧＩ型のＰＯＦを示す。
【図１ｂ】図１ｂは、本発明のＧＩ型のＰＯＦを示す。
【図２】図２は、実施例１に従って製作したＧＩ型のＰＯＦの代表的な半径方向の屈折率を示す。
【図３】図３は、実施例２に従って製作したＧＩ型のＰＯＦの代表的な半径方向の屈折率を示す。
【図４】図４は、実施例３に従って製作したＧＩ型のＰＯＦの代表的な半径方向の屈折率を示す。
【図１−ａ】
2005517204.tif 000003
【図１−ｂ】
2005517204.tif 000004
【図２】
2005517204.tif 000005
【図３】
2005517204.tif 000006
【図４】
2005517204.tif 000007
【国際調査報告】
2005517204.tif 000008