(57)【要約】【課題】【解決手段】  プリフォームの溶融部分を延伸して光伝送体とする延伸工程を含む光伝送体の新規な製造方法を開示する。この製造方法では、前記延伸工程において、プリフォームにレーザー光を照射して部分的に溶融する、及び好ましくは特定の方向に回転させる。また、光伝送体のプリフォームにレーザー光を照射することによって加熱及び一部を溶融する加熱手段と、前記プリフォームの溶融部分を延伸する延伸手段とを含む光伝送体を製造するための装置を開示する。プラスチックからなり、分子が長手方向と平行でない一定の方向に配向している新規なプラスチック光伝送体を開示する。
2005526273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送体のプリフォームの溶融部分を延伸して光伝送体とする延伸工程を含み、前記延伸工程において、前記プリフォームにレーザー光を照射して部分的に溶融する光伝送体の製造方法。
【請求項２】
前記プリフォームがプラスチックからなり、且つ前記レーザー光の波長が０．７〜２０．０μｍである請求項１の方法。
【請求項３】
前記延伸工程において、前記レーザー光の出力を制御して、光伝送体の線径を調節する請求項１の方法。
【請求項４】
前記レーザー光の照射エネルギー効率が１％以上である請求項１の方法。
【請求項５】
前記レーザー光が炭酸ガスレーザーである請求項１の方法。
【請求項６】
前記延伸工程において、前記レーザー光による照射領域の直径ＤLが、下記関係式（１）を満たす請求項１の方法：
式（１）    ＤL  ≦  ２．５×ＤP
（式中、ＤP（ｍｍ）は、前記プリフォームの長手方向に対して垂直な面における断面の最外径である。）
【請求項７】
前記延伸工程の前に、レーザー熱源以外の熱源によってプリフォームをガラス転移点未満の温度に予熱する予熱工程を有する請求項１の方法。
【請求項８】
前記プリフォームが屈折率の大きさに分布を有する請求項１の方法。
【請求項９】
前記延伸工程において、前記プリフォームを、一定の方向に回転させる請求項１の方法。
【請求項１０】
前記延伸工程において、前記プリフォームを、延伸軸と略平行な軸の周りに回転させる請求項９の方法。
【請求項１１】
前記延伸工程において、前記プリフォームの表面の任意点の加熱延伸による延伸方向の単位時間当たりの最大変位をＬd、回転による延伸軸に垂直な方向の単位時間当たりの変位をＬrとした場合、（Ｌr／Ｌd）が０．０１以上９５以下である請求項９の方法。
【請求項１２】
前記延伸工程において、延伸角度が５°以上８５°以下である請求項９の方法。
【請求項１３】
光伝送体のプリフォームにレーザー光を照射することによって加熱及び一部を溶融する加熱手段と、前記プリフォームの溶融部分を延伸する延伸手段とを含む光伝送体を製造するための装置。
【請求項１４】
延伸された前記プリフォームの径を検出し、該検出値に基づいて前記レーザー光の出力を少なくとも制御する制御手段をさらに有する請求項１３の装置。
【請求項１５】
前記加熱手段が、プリフォームに下記関係式（１）を満たす直径ＤL（ｍｍ）の照射領域でレーザー光を照射することによって加熱溶融させる手段である請求項１３の装置。
式（１）    ＤL  ≦  ２．５×ＤP
（式中、ＤP（ｍｍ）は、前記プリフォームの長手方向に対して垂直な面における断面の最外径である。）
【請求項１６】
さらに、前記加熱手段によりプリフォームが加熱溶融される前に、プリフォームをガラス転位点未満の温度で加熱する予備加熱手段を備えた請求項１３の装置。
【請求項１７】
前記予備加熱手段が、ガラス転位点温度以下の温度に維持された部屋中にプリフォームを通過させることによってプリフォームを加熱する手段である請求項１３の装置。
【請求項１８】
前記加熱手段が１％以上のエネルギー効率でプリフォームを加熱可能な手段である請求項１３の装置。
【請求項１９】
前記延伸手段が、前記プリフォームをより下流へと押し出す速度と、前記プリフォームをより下流へと引っ張る速度とに差を持たせることによって維状に引き伸ばす手段である請求項１３の装置。
【請求項２０】
前記延伸手段が、前記プリフォームをより下流へと押し出す速度ｖ１と、前記プリフォームをより下流へと引っ張る速度ｖ２とに差を持たせることによって維状に引き伸ばす手段であり、且つ前記制御手段が前記検出値に基づいて、ｖ１および／またはｖ２をさらに制御する手段である請求項１４の装置。
【請求項２１】
さらに、延伸の際に、前記プリフォームを支持するとともに、前記プリフォームを回転させる回転支持手段を備えた請求項１３の装置。
【請求項２２】
プラスチックからなり、分子が長手方向と平行でない一定の方向に配向しているプラスチック光伝送体。
【請求項２３】
分子が、長手方向と略平行な軸をらせん軸としてらせん状に配向している請求項２２のプラスチック光伝送体。
【請求項２４】
分子が、長手方向に対して、５°以上８５°以下の角度をなす方向に配向している請求項２２のプラスチック光伝送体。
【請求項２５】
７０℃・４０％×４８Ｈｒにおける耐候試験において、長手方向の収縮率が２％以下である請求項２２のプラスチック光伝送体。
【請求項２６】
結節強度が５０ＭＰａ以上である請求項２２のプラスチック光伝送体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送体の製造方法および製造装置の技術分野に属し、特にプラスチック光伝送体の製造に好ましく用いられるプラスチック光伝送体の製造方法および製造装置の技術分野に属する。本発明は、優れた機械的特性を有するプラスチック光伝送体にも関する。
【背景技術】
【０００２】
光伝送体には、従来、石英が広く用いられていたが、近年、プラスチック材料からなるものが注目されている。プラスチック光伝送体は、同一の構造を有する石英系のものと比較して、製造および加工が容易であること、および低価格であること等の利点があり、近年、光ファイバおよび光レンズなど種々の応用が試みられている。中でもプラスチック光ファイバは、素線が全てプラスチックで構成されているため、伝送損失が石英系と比較してやや大きいという短所を有するものの、良好な可撓性を有し、軽量で、加工性がよく、石英系光ファイバと比較して口径の大きいファイバとして製造し易く、さらに低コストに製造可能であるという長所を有する。従って、伝送損失の大きさが問題とならいない程度の短距離用の光通信伝送媒体として種々検討されている。
【０００３】
プラスチック光ファイバは、一般的には、重合体をマトリックスとする有機化合物からなる芯（本明細書において「コア部」と称する）とコア部と屈折率が異なる（一般的には低屈折率の）有機化合物からなる外殻（本明細書において「クラッド部」と称する）とから構成される。その製造方法は多岐にわたり、直接紡糸するもの、押出したものを延伸するもの、光ファイバ母材（本明細書において、「プリフォーム」と称する）を作製し、その後、そのプリフォームを延伸する方法などが挙げられる。特に、中心から外側に向かって屈折率の分布を有するコア部を備えた屈折率分布型プラスチック光ファイバは、伝送する光信号の帯域を大きくすることが可能なため、高い伝送容量を有する光ファイバとして最近注目されている。
【０００４】
このプラスチック光ファイバの製法の一つに、光ファイバ母材を作製し、その後、前記プリフォームを延伸する方法がある。例えば、伝送性能の高い屈折率分布型この製造方法の一つとして、界面ゲル重合法を利用した母材の製造方法が知られている。プリフォームは、通常、電気ヒーター等によって内部が加熱された円筒形状の加熱炉内で加熱されつつ延伸される。例えば、プリフォームの上部を懸架し、ゆっくり加熱炉中に降ろし、プリフォームを加熱炉中で溶融させる。紡糸可能な程度に軟化するまで加熱し、プリフォームの先端の溶融している部分を加熱炉から下方に引き出して、引取りローラーに掛けることにより、連続的な延伸を行うことができる。
【０００５】
しかし、従来の円筒状の加熱炉を用いた場合、加熱炉内においてプリフォームの表面温度は迅速に上昇するが、プラスチック製のプリフォームでは熱伝導率が低いため、プリフォーム内部の温度は表面温度に遅れて上昇する。従って、プリフォーム全体が延伸可能な温度に到達するまでには、プリフォームは長時間加熱炉内に滞留しなければならない。このために、加熱炉に入ったプリフォームが必要以上に熱履歴を受けてしまい、樹脂の分解等の熱劣化を起こして光学的性能が低下するという問題がある。
【０００６】
一方で、生産性を向上させるためには、延伸速度を向上させることが要求される。しかし、延伸速度を上げていくと、プリフォームの加熱炉内滞留時間が短くなり、中心部まで充分加熱溶融されないままプリフォームが加熱炉内の延伸ゾーンまで達してしまい、延伸不良のトラブルが発生する。プリフォームが、中心部まで充分加熱溶融していないと、延伸張力が増加するとともに、径が太く、屈曲し難い、延伸が不十分なファイバが引取られることになる。そのため、張力計が故障する、引取りロールが損傷するといったトラブルや、プリフォームの懸架装置に大きな張力が掛かり過ぎて、プリフォームフォルダ、ユニバーサルジョイント、調芯装置等、種々の部品が破壊されるというトラブルが発生する場合がある。
【０００７】
延伸不良を防止しつつ、延伸速度を向上さる方法として、加熱炉ユニットを複数積み重ねて、プリフォームの滞留時間を長くし、プリフォームが内部まで充分加熱されるようにする方法がある。しかし、生産性向上のため、延伸速度を上げようとすると、加熱炉の高さが高くなり、所定の長さしかないプリフォームを全長にわたって有効に延伸することができなくなり、かえってロスが増えて生産効率が低下するという問題がある。また、加熱炉ユニットを複数積み重ねるなどして、プリフォームの加熱ゾーン長を長くすると、プリフォームがその融点温度以上に加熱される範囲が過剰に長くなり、加熱炉内の広い範囲においてプリフォームの延伸が開始されてしまう場合がある。かかる場合は、加熱炉内のごくわずかな温度ムラや温度変動によって延伸開始位置が変動して、一定にならず、延伸開始位置が加熱炉内を上下することにより、安定な延伸ができなくなる。
【０００８】
また、延伸が始まる位置から延伸が終了する位置まで、プリフォームの径は徐々に減少するため、プリフォームの径が細くなるにつれて、高速で引取られるようになる。そのため、所定のファイバ径に到達した後、冷却が速やかに行われないと、ファイバが軟化したまま引取りローラー等の搬送部品と接触して、ファイバのつぶれやねじれを生じてしまう。従来の加熱炉では、加熱ゾーンからの伝熱、輻射熱などによって、延伸後のファイバが効率的に冷却されず、その結果、コア・クラッドの界面不整、コア径の変動、マイクロベンディングなどのいわゆる構造不整を主原因とする伝送損失の上昇を招くことがあった。
【０００９】
また、プラスチック光ファイバの作製において、延伸時の引張り力の調整も重要である。例えば、引張り力が低すぎると、延伸により得られたファイバが非常に弱くなり、敷設時等に光ファイバを低張力の状態で扱っても、容易に切断されることがある等の問題がある。一方、延伸の際の張力を上げすぎると、延伸により得られたファイバの長手方向の引張り強度は向上するが、曲げに対して脆くなり（結節強度が低下し）、やはり実用上問題が生ずる。また、延伸によって分子が配向するが、この分子配向によって、延伸方向の光ファイバの熱収縮率が高くなり、環境変化に応じて部分的な収縮が起こり、光ファイバの光特性を低下させる要因になっている。従って、光ファイバの長手方向のみならず、横方向においても良好な強度を有し、且つ不均一な伸縮による光特性の低下を生じない、プラスチック光ファイバの提供が望まれている。
【００１０】
さらに、従来、プリフォームの延伸の際の張力は、主に、加熱炉の温度を調節することによって行われているが、加熱炉の温度調整により延伸の引張り力を調整するのは困難であり、上記特性を有するプラスチック光ファイバの安定的製造は実現されていない。また、炉内での延伸点が一定にならなかったり、プリフォームの半径方向の溶融状態が一様でなかったりするため、ファイバ径が安定しないという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、高い生産性で、しかも良好な性質の光伝送体を安定的に生産可能な光伝送体の製造方法および製造装置を提供することである。
本発明の他の課題は、強度が高く、敷設時等の取り扱い性に優れ、且つ伸縮性の異方性が緩和されたプラスチック光伝送体およびその安定的な製造方法およびそれに用いられる製造装置を提供することである。さらに本発明の他の課題は、作製されるファイバの径の変動を軽減し得る、製造安定性に優れた光伝送体の製造方法およびそれに用いられる製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一側面において、本発明は、プリフォームの溶融部分を延伸して光伝送体とする延伸工程を含み、前記延伸工程において、前記プリフォームにレーザー光を照射して部分的に溶融する光伝送体の製造方法を提供する。
本発明の上記態様によれば、プリフォームをレーザー照射により加熱して溶融させ、延伸する。レーザー照射によれば、プリフォームのごく限られた部分を選択的に、しかも内部まで瞬時に強力に加熱することができるので、高速に延伸した場合も、延伸不良の発生を軽減することができる。また、従来の加熱炉による加熱と比較して、プリフォームが受ける熱履歴を軽減することができ、良好な特性の光伝送体を安定的に作製することができる。また、従来、加熱炉からの伝熱等によって、光伝送体の冷却不良が生じていたが、加熱炉を省略または小型化することができるので、冷却不良によって生じる光ファイバの伝送損失の問題を解決することができる。
また、レーザー光の出力は、従来の加熱炉と比較して制御がより容易であり、さらに、加熱炉のような対流・輻射などの熱移動もなく、照射範囲が狭いので温度制御に対する応答が非常に速い。従って、レーザー光の出力を制御することで、光伝送体の線径を調節すると、線径が均一な光伝送体をより安定的に製造することができる。
【００１３】
本発明の態様として、前記プリフォームがプラスチックからなり、且つ前記レーザー光の波長が０．７〜２０．０μｍである前記方法；前記延伸工程において、前記レーザー光の出力を制御して、光伝送体の線径を調節する前記方法；前記レーザー光の照射エネルギー効率が１％以上である前記方法；前記レーザー光が炭酸ガスレーザーである前記方法；前記延伸工程において、前記レーザー光による照射領域の直径ＤLが、下記関係式（１）を満たす前記方法：
式（１）    ＤL  ≦  ２．５×ＤP
（式中、ＤP（ｍｍ）は、前記プリフォームの長手方向に対して垂直な面における断面の最外径である）；前記延伸工程の前に、レーザー熱源以外の熱源によってプリフォームをガラス転移点未満の温度に予熱する予熱工程を有する前記方法；前記プリフォームが屈折率の大きさに分布を有する前記方法；及び前記レーザー光がパルスレーザーである前記方法；が提供される。
【００１４】
また、本発明の一態様として、記延伸工程において、前記プリフォームを、一定の方向に回転させる前記方法が提供される。
本発明の前記態様では、プリフォームを一定方向に回転させつつ、加熱延伸により線引きして光伝送体を得る。プリフォームは、加熱延伸時に回転による作用をうけ、分子の配向は延伸のベクトルと回転のベクトルとの和によって決定される。得られる光伝送体は、延伸方向に対して所定の角度をなす方向に分子が配向した構造となるので、分子の配向の傾きが、長手方向に垂直な横方向の強度の向上、および伸縮性の異方性の軽減に寄与する。また、回転させつつ延伸することで、延伸の軸ずれによる構造の不均一性、径の不均一性を軽減することができ、製造安定性が向上する。
【００１５】
本発明の態様として、前記延伸工程において、前記プリフォームを、延伸軸と略平行な軸の周りに回転させる前記方法；前記延伸工程において、前記プリフォームの表面の任意点の加熱延伸による延伸方向の単位時間当たりの最大変位をＬd、回転による延伸軸に垂直な方向の単位時間当たりの変位をＬrとした場合、（Ｌr／Ｌd）が０．０１以上９５以下である前記方法；及び前記延伸工程において、延伸角度が５°以上８５°以下である前記方法が提供される。
【００１６】
他の側面において、本発明は、光伝送体のプリフォームにレーザー光を照射することによって加熱及び一部を溶融する加熱手段と、前記プリフォームの溶融部分を延伸する延伸手段とを含む光伝送体を製造するための装置を提供する。
本発明の態様として、延伸された前記プリフォームの径を検出し、該検出値に基づいて前記レーザー光の出力を少なくとも制御する制御手段をさらに有する前記装置；前記加熱手段が、プリフォームに下記関係式（１）を満たす直径ＤL（ｍｍ）の照射領域でレーザー光を照射することによって加熱溶融させる手段である前記装置：
式（１）    ＤL  ≦  ２．５×ＤP
（式中、ＤP（ｍｍ）は、前記プリフォームの長手方向に対して垂直な面における断面の最外径である）；さらに、前記加熱手段によりプリフォームが加熱溶融される前に、プリフォームをガラス転位点未満の温度で加熱する予備加熱手段を備えた前記装置；前記予備加熱手段が、ガラス転位点温度以下の温度に維持された部屋中にプリフォームを通過させることによってプリフォームを加熱する手段である前記装置；前記加熱手段が１％以上のエネルギー効率でプリフォームを加熱可能な手段である前記装置；前記延伸手段が、前記プリフォームをより下流へと押し出す速度と、前記プリフォームをより下流へと引っ張る速度とに差を持たせることによって維状に引き伸ばす手段である前記装置；前記延伸手段が、前記プリフォームをより下流へと押し出す速度ｖ１と、前記プリフォームをより下流へと引っ張る速度ｖ２とに差を持たせることによって維状に引き伸ばす手段であり、且つ前記制御手段が前記検出値に基づいて、ｖ１および／またはｖ２をさらに制御する手段である前記装置；及び、さらに、延伸の際に、前記プリフォームを支持するとともに、前記プリフォームを回転させる回転支持手段を備えた前記装置が提供される。
【００１７】
他の側面において、本発明は、プラスチックからなり、分子が長手方向と平行でない一定の方向に配向しているプラスチック光伝送体を提供する。
本発明のプラスチック光伝送体は、分子が長手方向に対して所定の角度をなす方向に一様に配向しているので、長手方向に高い強度を有するのみならず、横方向にも高い強度を有している。従って、長手方向に対する引張り強度以外にも、結節強度および曲げ強度等、敷設時等の実用上必要とされる種々の強度にも優れている。さらに、分子配向が長手方向に対して一定の角度を有しているので、分子配向に起因する伸縮性の異方性を軽減することができ、不均一な伸縮による光特性（光損失等）の低下を抑制することができる。
【００１８】
本発明の態様として、分子が、長手方向と略平行な軸をらせん軸としてらせん状に配向している前記プラスチック光伝送体；分子が、長手方向に対して、５°以上８５°以下の角度をなす方向に配向している前記プラスチック光伝送体；７０℃・４０％×４８Ｈｒにおける耐候試験において、長手方向の収縮率が２％以下である前記プラスチック光伝送体；及び結節強度が５０ＭＰａ以上である前記プラスチック光伝送体が提供される。
【発明の実施の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を示すが、この例示はあくまで本発明を詳細に説明するためのものであり、本発明をなんら制限するものではない。
本発明の光伝送体の製造方法は、プラスチック光ファイバの製造方法に適用することができる。
以下、図面を用いて、本発明の第一の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の光伝送体の製造方法の一実施形態に適用可能な延伸装置の概略断面図である。また、図１の延伸装置は、本発明の光伝送体の製造装置の一実施形態でもある。
【００２０】
図１の延伸装置は、円筒形のプリフォーム９を支持するアーム１と、プリフォーム９を加熱するレーザー発生装置１１と、レーザー発生装置１１からのレーザー照射によって加熱され軟化したプリフォーム９を、下方に引取る一対の引取りロール１５とを備える。アーム１はモータ４によって駆動するスクリュー駆動装置３のスクリュー２に取り付けられていて、上下に移動可能に構成されている。また、調芯装置５により、プリフォーム９の中心軸を水平方向に変位させ、延伸軸のズレが調整できるようになっている。アーム１の先端部には、ユニバーサルジョイント７およびプリフォームフォルダ８が取り付けられ、プリフォーム９を吊り下げた状態で支持可能になっている。
【００２１】
レーザー発生装置１１からのレーザー光は、コリメータ１２によってコリメートされて、更に炭酸ガスレーザーに適しているジンクセレンレンズやミラーなどを含む光学系によって、強度または照射パターンが調整された後、プリフォーム９に照射される。コリメータ１２および光学系１３は、必要に応じて１組または複数組使用される。互いに異なる複数の方向からプリフォーム９にレーザー光を照射すると、プリフォーム９をより均一に迅速に加熱できるので好ましい。プリフォーム９の周囲に、複数のレーザー発生装置を配置し、各発生装置からプリフォームを照射するのが好ましい。また、レーザー発生装置からのレーザー光をミラー等によって分岐して、プリフォーム９に、互いに異なる複数の方向からレーザー光が照射されるよう構成することが好ましい。なお、図１に示す様に、レーザー照射方向が一方向の場合は、複数台のレーザー発生装置を用いることによって、より均一に且つ迅速にプリフォームを加熱することができる。
【００２２】
プリフォーム９に照射されたレーザー光は、プリフォーム９に吸収され、プリフォーム９を迅速にかつ均一に加熱する。より効率的にプリフォーム９を照射するには、レーザー照射パターンの径が、プリフォームの直径より若干大きくなるように調整するのが好ましい。但し、レーザー照射領域を大きめに調整すると、レーザー光の一部はプリフォーム９によって全く吸収されず、一部は直接プリフォーム９の背後に到達する。また、プリフォーム９内に入射したレーザー光も、プリフォーム内で屈折した後、部分的にプリフォームを透過して、プリフォームの背後に達する。従って、少なくともレーザー光が到達する壁面は、基本的に耐火煉瓦等の材質とし、レーザー光が直接当たっても加熱延伸装置内部が破損しない構造にしておく必要がある。例えば、図１では、プリフォームにレーザーが照射される円筒形の部屋１０’の内壁面に耐熱煉瓦等を配置するのが好ましい。
【００２３】
また、例えば、複数のレーザー発生装置をプリフォーム９の周りに配置して、各発生装置からプリフォーム９を照射する場合、複数のレーザー発生装置がプリフォーム９を挟んで対向配置されていると、一方のレーザー発生装置からのレーザー光によって、他方のレーザー発生装置や、光学系等が破損する可能性がある。従って、複数のレーザー発生装置からプリフォーム９にレーザー光を照射する場合は、対向する方向からレーザー照射しない様に、プリフォーム９の長手方向に対して、角度を付けてレーザー光を照射するのが好ましい。具体的には、レーザー発生装置１１の位置が互いに同一平面上にならないように配置するのが好ましい。または同一平面上に配置した場合は、奇数個のレーザー発生装置により照射する、またはミラー等で光路に角度つけて照射するのが好ましい。また、レーザー光の照射効率を向上させることを目的として、プリフォームの背後に到達したレーザー光を、ミラー等により再度プリフォームに照射することもできる。プリフォーム９の長手方向において、多段階でレーザー照射を行うこともできる。
【００２４】
さらに、プリフォームに加わる熱量がより均一になるように、プリフォームを回転させつつ、レーザー光を照射することもできる。例えば、アーム１とプリフォームフォルダ８との間に回転装置を設置し、プリフォーム９の中心軸（長手方向の中心軸）を回転軸としてプリフォーム９を回転させながら、レーザー光をプリフォームの円周においてより均一に照射することができる。
【００２５】
プリフォーム９へ照射するレーザー光の出力は、ファイバ９’の線径に影響を与える。従って、レーザー光は、プリフォーム９を加熱溶融させるための手段のみならず、ファイバ９’の線径を制御する手段として用いることができる。例えば、ヒーター１０から引取りロール１５に至る間に、ファイバ９’の径をレーザー測定器１４ｂで検出し、該検出値と、あらかじめ定めた最適なファイバの線径値との偏差が０になるように、レーザー発生装置１１からの出力を制御する。図１に示す様に、コンピュータ１７を用いることによって、レーザー発生装置１１からの出力を容易に制御することができる。または、ファイバ９’の線径のみならず、プリフォーム９の張力を張力測定器１４ａで検出し、および／または距離カウンタ１４ｃから検出値に基づいて、レーザー発生装置１１からの出力を制御することもできる。
【００２６】
なお、後述する様に、ファイバ９’の線径は、延伸ロール１５による引取り力を制御することによっても調節可能であるが、レーザー出力の制御は、線径の均一化のみならず、光学的特性の均一化の点でも有利である。この理由については、後に詳述する。
【００２７】
レーザー発生装置としては、エキシマレーザー、ＹＡＧレーザーおよび炭酸ガスレーザー発生装置が、高出力が得られ、工業的に実用化されている。レーザー発生装置１１として、これらの種類のレーザー発生装置のいずれも用いることができ、また、これら以外の種類のレーザー発生装置を用いてもよい。基本的にプリフォームを溶融するのに充分なエネルギーを集中して与えることができれば利用することができる。プリフォーム９はプラスチックからなるので、有機化合物の伸縮振動のモードに適応した長波長のレーザーを用いるのが好ましく、波長０．７〜２０．０μｍのレーザー光を用いるのが好ましい。特に、炭酸ガスレーザーは１０ＫＷ程度までの出力があり、充分なエネルギーをプリフォーム９に与えることができるとともに、レーザー光の波長が有機化合物の伸縮振動のモードに適応した長波長であるので加えたエネルギーが効率よく発熱に用いられるため好ましい。一方、エキシマレーザーは出力がやや小さいというデメリットに加えて、紫外線による分子の切断による加工が主であり、プリフォームがプラスチックからなる本実施の形態よりも、金属、セラミックス及び石英を除くガラス系のプリフォームを加熱するのに適している。また、ＹＡＧレーザーは、１．０６４ｎｍの基本波を用いるものは数ＫＷまでの出力が得られている。
【００２８】
前記レーザー光がパルスレーザーであると、連続型に比べて容易に出力を安定させることができるため、特に加熱の際の熱量の制御が安定しやすい点で好ましい。プラスチックからなるプリフォームを延伸する本実施の形態では、炭酸ガスレーザーを用いてパルス照射するのがより好ましい。
【００２９】
プリフォーム９はレーザー発生装置１１からのレーザー光により加熱され、溶融されるが、図１に示すように従来の電熱ヒーターなどを備えた加熱炉１０と組み合わせることも可能である。複数の加熱装置を用いることによって、より効率的にプリフォーム９を加熱することができ、装置の小型化およびコストダウンが可能となる。加熱炉１０は円筒形状を有し、通常、上下方向に２つ以上のコンパートメントに分割され、それぞれのコンパートメントが単独に温度制御されている。ヒーター１０の各々のコンパートメントには、ドーナツ状のオリフィスが挿入されていて、プリフォーム９とオリフィスの距離は１ｍｍから５ｍｍに保たれている。プリフォーム９とオリフィスの距離は１ｍｍ以下でも良いが、プリフォーム９の径の変動や、調芯装置５とのバランスもあるので、トラブルを防ぐ為に前記範囲に維持するのが好ましい。ヒーター１０の各コンパートメント内部は、プリフォーム９の劣化が進まない程度の温度、ポリマーであれば、通常、ポリマーのＴｇ（ガラス転移温度）以下の温度（通常、４０℃〜１２０℃）の温度範囲に制御されているのが好ましい。
【００３０】
ファイバ９’は、その後、加熱炉１０の下方に配置された、冷却ファン２０から冷風が送りこまれている冷却室２１の内部を通過して、冷却される。加熱炉１０は小型であるほうが、加熱炉からの伝熱等によってファイバの冷却が妨げられるのを防止できる。その結果、冷却不良によって生じるファイバの伝送損失を軽減できるので好ましい。本実施の形態では、プリフォームの加熱溶融はレーザー照射により行うので、加熱炉１０を大型化する必要がなく、加熱炉１０を小型化することにより、冷却不良によって生じるファイバの伝送損失を軽減することができる。
【００３１】
一対の引取りロール１５は、二ップ部にプリフォーム９を挟み込んで、下方向に引取る。引取りロール１５は引取りモータ１６によって駆動され、プリフォーム９を下方向に引取る力を調節可能になっている。また、モータ駆動されていないロールは、圧着装置１８によって、他方のロールに圧着され、他方のロールの回転に追従するようになっている。プリフォーム９を下方向に引取る引取り速度は、例えば、プリフォーム９がヒーター１０から引取りロール１５に至る間で、プリフォーム９の張力を検出する張力測定器１４ａ、プリフォーム９の径を検出するレーザー測定器１４ｂ、および／または距離カウンタ１４ｃからの検出値に基づいて、コンピュータにより制御することができる。
【００３２】
引取り速度とともに、または引取り速度に代えて、アーム１によるプリフォーム９の降下速度を同様に制御することによっても、ファイバの線径を調節することもできる。この実施形態では、前記プリフォームは、前記アーム１によって下方に送られる速度Ｖ1と前記ロール１５によって下方に引取られる速度Ｖ2との差によって、ファイバ形態に延伸される。前記ファイバの径は、Ｖ1及び／又はＶ2を制御することで調整可能である。
【００３３】
以下に、前記延伸装置による延伸工程の概略を説明する。
アーム１のプリフォームフォルダ８にプリフォーム９を取り付け、吊り下げた状態で支持する。次に、スクリュー駆動装置３を駆動させると、スクリュー２が一定の速度で回転し、アーム１が降下し、プリフォーム９はヒーター１０に挿入される。プリフォーム９は、ヒーター１０の各コンパートメント内で順次、Ｔｇ未満の温度に予備加熱される。プリフォーム９が、さらに下方まで達すると、レーザー発生装置１１からのレーザー光照射によって加熱され、溶融したプリフォーム９の先端は、ヒーター１０の下方に設置された引取りロール１５によって引出され、引取り延伸される。アーム１によってプリフォーム９を所定の速度で降下させるとともに、引取りロール１５によって所定の速度で引取ることにより、その速度の違いによって、プリフォーム９は連続的に繊維状に引取られ、ファイバ９’が連続的に製造される。
【００３４】
レーザー照射によってプリフォーム９を加熱することにより、狭い領域を選択的に、しかも内部まで瞬時に強力に加熱することができ、均一に且つ迅速にプリフォームを溶融させることができる。図２Ａにレーザー照射によりプリフォームを加熱溶融した場合にプリフォームが延伸される様子を、図２Ｂに加熱炉によりプリフォームを加熱溶融した場合にプリフォームが延伸される様子を、模式的に各々示す。加熱炉のみによりプリフォームを加熱すると、熱が表面から徐々に内部に達するため、延伸可能な温度に達するのに長時間を要し、延伸速度を上げると、延伸不良等のトラブルが発生する。従って、図２Ｂに示す様に、プリフォームの径を徐々に減少させる必要がある。また、プリフォームを充分に加熱するには、例えば、コンパートメントを高く積み上げた様な大型の加熱炉を用い、プリフォームを加熱炉内に長時間滞留させる必要がある。その結果、プリフォームは不必要な熱履歴を受け、樹脂の分解等の熱劣化を起こして光学的性能が低下するという問題がある。また、延伸後は、速やかにファイバを冷却する必要があるが、加熱炉からの伝熱、輻射熱などによって、延伸後のファイバが効率的に冷却されず、その結果、コア・クラッドの界面不整、コア径の変動、マイクロベンディングなどのいわゆる構造不整を主原因とする伝送損失の上昇を招くことがある。一方、レーザー照射による加熱であると、強力にプリフォームの内部まで加熱することができるので、狭い領域を加熱しても、延伸可能な温度に充分に達する。従って、図２Ａに示す様に、延伸によってプリフォームの径を急激に減少させることができ、延伸速度を向上させることができる。また、加熱炉を併用した場合も、加熱炉を大型化する必要はなく、加熱炉を小型化して伝熱等の影響を軽減することができ、従来の加熱炉において生じた問題を解消することができる。
【００３５】
図２Ａに示す様に、レーザー照射による利点は、強力に、狭い領域を加熱することができることである。好ましい加熱条件は、下記式（２）で定義されるＥｐを指針にして決定することができる。
式（２）    Ｅｐ＝１／２×（Ｄ1／Ｌ）
式中、Ｄ1は延伸が始まる位置（ａ）におけるプリフォームの直径を、Ｌは位置（ａ）から延伸によってプリフォームの直径が１／２×Ｄ1となる位置までの距離を示す。
【００３６】
本実施の形態では、Ｅｐの値は０．２５以上であるのが好ましく、０．３以上であるのがより好ましく、０．５以上であるのが特に好ましい。また、現実的な問題として延伸速度と加熱領域の関係から、上限は１．５である。一方、加熱炉を用いた場合、即ち、図２Ｂでは、一般的には、Ｅｐは０．１０〜０．２３程度である。
【００３７】
なお、図１に示す延伸装置では、プリフォーム９は、長手方向において異なる位置（図１では上部と下部の２箇所）に配置された複数種類の加熱手段（加熱炉１０とレーザー発生装置１１）によって加熱されているので、プリフォーム９には、互いに異なる変化率で径が減少している部位ａおよびｂがある。かかる場合、即ち、プリフォームの長手方向において多段階で加熱し、プリフォームに異なる変化率で径が減少する部位が複数ある場合は、変化率が最も高くなる部位（図１ではａ、通常、引取りロール等の延伸装置に最も近い部位）を延伸開始位置（Ｄ1を測定する位置）とする。
【００３８】
レーザー照射によってプリフォームが達する最高温度が高すぎるとプリフォームが局部的に分解し熱劣化を起こす他、発泡を伴う場合は延伸を均一状態で行うことができなくなる傾向がある。一方、低すぎると延伸張力が高くなり分子配向が強くなる結果、ファイバの屈曲性などの特性が劣化する傾向があり、それぞれ良好なファイバを得るには好ましくない。
【００３９】
レーザー照射による照射領域が大き過ぎるとプリフォームの延伸軸方向に広くレーザーが照射されるためプリフォームの延伸開始が延伸が複数箇所で行われるなどの、安定した条件で行われなくなる傾向があり好ましくない。特に、分布した屈折率を有するプリフォームにレーザー照射する場合は、プリＦ−ムはＴｇの分布を有するのでその照射領域をコントロールすることがより重要である。照射領域が大きすぎると、レーザー光は拡散した状態で照射されてしまい、プリフォームに有効に照射されないため、効率が低下してしまうだけでなく、照射されないレーザー光が延伸炉を傷めてしまうため好ましくない。プリフォームの長手方向に対して垂直な面における断面の最外径をＤP（ｍｍ）とした場合、照射領域の直径ＤL（ｍｍ）が下記関係式（１）を満たしていると、前記傾向がなく、より高い生産性で光ファイバを作製できるので好ましい。
式（１）    ＤL  ≦  ２．５×ＤP
ＤLの下限はレーザー照射領域周辺照射、プリフォームの径、プリフォーム素材の熱伝導等を鑑みれば、プリフォーム径以下でも溶融可能である。具体的な照射領域の下限としては前述の要素によって変動してしまうため、少なくともＤPの０．７倍程度と考えられる。即ち、ＤLは０．７×ＤP〜２．５×ＤPであるのがより好ましく、１．２×ＤP〜１．５×ＤPであるのがより好ましい。
【００４０】
なお、本明細書において、照射領域の径とは出力分布の積分値が全体の９８％となる径をいう。照射領域の径は、デフォーカスレンズの組み合わせを変更することにより調整することができる。レーザー照射による照射領域が円である場合は照射領域の直径がＤLとなるが、円とならない場合（例えば、楕円等になる場合）は、最長径と最短径との平均をＤLとする。また、プリフォームの前記断面が円である場合はプリフォームの直径がＤPとなるが、円でない場合（例えば楕円等になる場合）は、最長径と最短径との平均をＤPとする。
【００４１】
プリフォームに照射されるレーザー光の照射エネルギー効率は高い程好ましい。照射エネルギー効率は１％以上であるのが好ましい。エネルギー効率は、プリフォームの材質に応じて、レーザー光の波長を適宜選択することによって向上させることができる。例えば、プリフォームが有機材料からなる場合は、上述した様に、レーザー光の波長が有機化合物の伸縮振動のモードに適応した長波長であると、加えたエネルギーが効率よく発熱に用いられるので好ましい。また、レーザー照射の照射領域を調整することによってエネルギー効率を向上させることもできる。
【００４２】
なお、ここでいう「エネルギー効率」とは、照射されたエネルギーに対する、プリフォームの温度上昇に利用されたエネルギー（プリフォームの比熱およびプリフォームの温度上昇から算出されるエネルギー）の割合をいう。
【００４３】
ファイバの線径は、レーザー光の出力を制御することで、調節するのが好ましい。レーザー光の出力を制御することにより、線径のみならず、光学的特性も均一なファイバを作製できる。レーザー光の照射エネルギーによる以外に、引取り速度によって線径を制御する方法もある。例えば、ファイバの線径を検知して、その値が一定になるように引取り速度を加減することで、線径を精度良く均一にすることができる。しかし、外径を一定に保つ為に引取り速度を制御すると、ＰＦが所定の外径を持つ光ファイバに延伸される過程での延伸速度が変化する。引取り速度が速くなる部分では高速で延伸され、張力が高くなり、ＰＦのマトリックスを形成する樹脂分子が高配向になる。引取り速度が遅いと、張力は低くなり、低配向になる。延伸速度の違いによる分子配向の変化は、たとえマトリックス樹脂が配向結晶化し難い材料であっても生じる。その結果、ファイバの力学的強度に影響を与え、ファイバの均一性の点で好ましくない。また、短い周期で張力が変動すると、界面不整の原因ともなりファイバの伝送損失等を悪化させることがある。
【００４４】
レーザー光の出力を制御することによって、ファイバの線径を調節すれば、引取り速度を一定に保ったまま引取りを実施することができるので、光学的特性が不均一化するのを防止できる。従って、レーザー光の出力を制御することによって、またはレーザー光の出力の制御と他の製造条件（例えば、引取り速度）の制御とを併用することによって、均一な線径および均一な光学的特性を有するファイバを安定的に作製できる。例えば、プリフォームの径を調整するために、レーぜー光の出力の制御と、前記アームによる送り速度であるＶ1の制御、及び／又は前記ロールによる引取り速度であるＶ2の制御とを組み合わせることができる。
【００４５】
得られるファイバの線径（直径）は０．２ｍｍ〜２．０ｍｍであるのが好ましいが、この範囲に限定されるものではない。また、コア部の直径は０．１ｍｍ〜１．５ｍｍが好ましいが、この範囲に制限されるものではない。
【００４６】
次に、本発明の光伝送体の製造方法の第二の実施形態について説明する。
第二の実施形態は、図１に示す装置を用いて実施できるが、但し、アーム１の代わりに、プリフォームフォルダとの間に回転装置を備え、プリフォームの中心軸（長手方向の中心軸）を回転軸として回転させながら、延伸が実行できるように構成されているアームを使用する。
【００４７】
本実施の形態では、プリフォーム９は、回転装置によって一定速度で回転した状態で、長手方向に引取り延伸される。図３Ａに模式的に示す様に、プリフォーム９の円周表面上の任意点ａ1は、この延伸工程により、単位時間当たり点ａ2の位置に変位する。分子の状態で表現すると、分子が長手方向に平行な軸をらせん軸として、点ａ1−点ａ2方向にらせん状に分子配向する。プリフォーム９の任意点の変位を、表面展開図である図３Ｂ上においても同様に示す。ここで、プリフォーム９の径をＲ（ｍ）、回転速度をＶr（回転／秒）および延伸速度をＶd（ｍ／秒）とすると、任意点ａ1は単位時間当たり、回転（反時計回りの回転とする）によって円周方向（図面中水平方向）にＬｒ＝πＲ×Ｖrだけ、および引取りによって長手方向にＬd＝Ｖdだけ移動し、点ａ2に変位する。分子の状態として表現すると、分子は、延伸によって、長手方向に対して角度θをなす方向（点ａ1−点ａ2）に一様に配向する。
【００４８】
なお、プリフォームの径Ｒはプリフォームの外形を任意に３点測定した平均の値を用いる。
【００４９】
この延伸工程によって、分子が長手方向に平行な軸をらせん軸として、らせん状に分子配向したプラスチック光ファイバを容易に作製することができる。また、回転速度Ｖrおよび延伸速度Ｖdを適宜組み合わせることによって、θを所望の範囲に調整することができる。分子が一定方向に配向したプラスチック光ファイバを安定的に作製するためには、回転による単位時間当たりの円周方向の変位Ｌrと、引取りによる長手方向の変位Ｌdとの比（Ｌr／Ｌd）は、０．０１〜９５であるのが好ましい。Ｌr／Ｌdを前記範囲とすることで、分子が延伸軸に対して角度５°〜８５°で配向したプラスチック光ファイバを容易に作製することができる。さらに、プリフォームを回転させつつ延伸することで、得られるファイバの径が安定し、製造安定性も向上する。
【００５０】
延伸時の回転によって奏される特有の効果は、レーザー以外の加熱装置、例えば加熱炉によってプリフォームを加熱した場合も得られるであろう。
【００５１】
本実施の形態の製造方法によって製造されるプラスチック光伝送体の一実施形態は、高分子からなるコア部とクラッド部とを有し、コア部およびクラッド部を構成する高分子が長手方向と略平行な軸をらせん軸として、らせん状に分子配向しているプラスチック光ファイバである。図３Ａ及び図３Ｂに、本実施の形態のプラスチック光ファイバの概念的模式図を示す。矢印ｘはプラスチック光ファイバの長手方向を示し、矢印ｙは分子の配向方向を示す。図３Ａに示す様に、本実施の形態のプラスチック光ファイバは、高分子が矢印ｘに平行な軸をらせん軸として、矢印ｙの方向にらせん状に配向している。さらに、図３Ａの表面展開図の一部を模式的に図３Ｂに示すと、各高分子ｍは矢印ｘ方向（長手方向）に対して角度θ（０°＜θ＜９０°、好ましくは５°≦θ≦８５°、より好ましくは３０°≦θ≦８４°）をなす矢印ｙ方向に配向している。
【００５２】
分子の配向は、強度および伸縮方向性などの諸特性に影響を与える。通常、強度は配向方向においては高くなるが、一方、配向方向に垂直な方向では低くなる。延伸方向と平行な方向にのみ分子が配向している態様では、曲げなどの力を加えると、延伸方向に対して垂直方向に剪断力が加わるため、配向方向に力を加えた場合よりも容易に破断する傾向がある。本実施の形態のプラスチック光ファイバは、分子がらせん状に配向しているので、延伸方向（本実施の形態では長手方向）のみならず、延伸方向に対して角度をもった方向から加わる力に対しても、高い強度を有する。従って、長手方向に対する引張り強度のみならず、結節強度および曲げ強度等、敷設時等の実用上必要とされる種々の強度にも優れている。また、分子が配向することによって、配向方向の伸縮性が顕著になり、伸縮性に異方性が生じる。延伸方向と平行な方向にのみ分子が配向している態様では、保存時の温度や湿度などの環境によって、延伸方向（本実施の形態では長手方向）にのみ伸縮し、これに起因して光特性が低下する。本実施の形態のプラスチック光ファイバは、分子がらせん状に配向しているので、伸縮性の異方性が緩和され、一定方向の部分的伸縮は軽減される。
【００５３】
本実施の形態のプラスチック光ファイバは、長手方向の引っ張り強度が、７０ＭＰａ以上であるのが好ましく、９０ＭＰａ以上であるのがより好ましく、１５０ＭＰａ以上であるのが特に好ましい。長手方向の引っ張り強度は、ＪＩＳＣ６８６１−１９９９に準じて測定することができる。また、試験環境はＪＩＳＣ００１０に規定の標準状態（温度：１５℃〜３５℃、相対湿度：２５％〜８５％、気圧：８６ｋＰａ〜１０６ｋＰａ）とする。試験装置としては、例えば、（株）オリエンテック社製の「テンシロン万能試験機」等の試験機を用いることができる。
【００５４】
本実施の形態のプラスチック光ファイバは、結節強度が５０ＭＰａ以上であるのが好ましく、６０ＭＰａ以上であるのがより好ましく、７０ＭＰａ以上であるのがさらに好ましい。結節強度は高い程好ましいが、一般的には、４０ＭＰａ以下が限界となる。結節強度は、結び目のある状態で、長手方向における引張強度を測定することにより求めることができる。
【００５５】
本実施の形態のプラスチック光ファイバは、７０℃・４０％×４８Ｈｒにおける耐候試験において、長手方向の収縮率が２％以下であるのが好ましく、１％以下であるのがより好ましく、０．５％以下であるのがさらに好ましい。収縮率は低いほど好ましいが、分子配向している材料では収縮はある程度生じるものであり、一般的には、２〜５％以上となる。ここで、本明細書において「耐候試験」とは、７０℃・４０％の条件に設定した耐候試験器中に、長さ１ｍのプラスチック光ファイバに張力をかけない状態で４８Ｈｒ放置する試験をいう。
【００５６】
本発明では、光伝送体を、溶融押し出し法や塊状重合等の種々の公知の方法に従って製造されたプリフォームを延伸することで作製する。容易且つ安定的に優れた性能を有するプリフォームを作製可能であるので、前記プリフォームを、塊状重合法によって製造するのが好ましい。次に、塊状重合法を含むプリフォームの製造方法について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５７】
前記プリフォームは、塊状重合法に従って、より具体的には界面ゲル重合法に従って製造できる。塊状重合法の１種である界面ゲル重合法を利用したプリフォームの作製例として、クラッド部となる中空体（例えば円筒）を作製する第１の工程と、前記中空体の中空部で重合を行うことによりコア部及びクラッド部にそれぞれ相当する領域を形成する第２の工程とを有する方法が挙げられる。
【００５８】
前記第１の工程では、クラッド部となる中空体（例えば円筒管）を作製する。例えば、国際公開ＷＯ９３／０８４８８号公報に記載されている様に、重合性モノマーを円筒形状の重合容器に入れ、該重合容器を回転（好ましくは、円筒の軸を水平に維持した状態で回転）させつつ、前記モノマーを重合させることにより、重合体からなる円筒管を作製することができる。重合容器内には、モノマーとともに、重合開始剤、連鎖移動剤、および所望により添加される安定剤などを注入することができる。その添加量については、用いるモノマーの種類等に応じて好ましい範囲を適宜決定することができるが、重合開始剤は、一般的にはモノマーに対して、０．１０〜１．００重量％添加するのが好ましく、０．４０〜０．６０重量％添加するのがより好ましい。連鎖移動剤は、一般的にはモノマーに対して、０．１０〜０．４０重量％添加するのが好ましく、０．１５〜０．３０重量％添加するのがより好ましい。重合温度および重合時間は、用いるモノマーによって異なるが、一般的には、重合温度は６０〜９０℃であるのが好ましく、重合時間は５〜２４時間であるのが好ましい。
【００５９】
クラッド部は、伝送される光信号をコア部に留めるため、コア部の屈折率より低い屈折率を有しているのが好ましく、また、伝送される光に対して透過性であるのが好ましい。例えば、クラッド部の原料であるモノマーとしては、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）、重水素化メチルメタクリレート（ＭＭＡ−ｄ８，ｄ５，ｄ３）、トリフルオロエチルメタクリレート（３ＦＭＡ）、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）が挙げられる。これらのモノマーを２種以上用いて、共重合体からなるクラッド部を作製してもよい。後述のコア部を構成する重合体と同一の原料を用いるのが、透明性が保持できる点で好ましい。前記クラッド部を構成するポリマーの例には、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、メチルメタクリレート−スチレン共重合体、α−メチルスチレン−メチルメタクリレート共重合体、フッ素化アルキルメタクリレート−テトラフルオロエチレン共重合体、パーフルオロアルキルビニルエーテルポリマー、フッ素化−重水素化−ポリマー及び重水素化ポリメチルメタクリレートが含まれる。
【００６０】
前記モノマーを重合する際に、重合開始剤および重合調整剤（例えば、連鎖移動剤等）を添加することができる。重合開始剤としては、用いるモノマーに応じて適宜選択することができる。使用可能な重合開始剤の例には、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；および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）などのアゾ系化合物；が挙げられる。重合開始剤は、使用可能な温度に従って分類することができ、第一の群の重合開始剤は比較的高温、具体的には８０℃以上で使用されるであろう重合開始剤で、クメン過酸化水素、ｔ−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド及びジ−ｔ−ブチルパーオキサイドからなり；第二の群の重合開始剤は中間的温度、具体的には４０〜８０℃で使用されるであろう重合開始剤で、ベンゾイル  パーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、カリウムパースルフェイト、アンモニウムパースルフェイト及びアゾビスイソブチリルからなり；及び第三の群の重合開始剤は比較的低温、具体的には−１０〜４０℃で使用されるであろう重合開始剤で、過酸化水素第一鉄、過硫化塩−酸性亜硫酸ナトリウム  クメン  ハイドロ  パーオキサイド−第一鉄塩、ベンゾイル  パーオキサイド−ジメチルアニリンからなる。室温以上の温度で使用される重合開始剤は使用可能であり、それらの中でも、ベンゾイル  パーオキサイド−ヂメチルアニリンが好ましい。パーオキサイド−有機アルキル金属及び酸素−有機アルキル金属の組み合わせもまた、重合を開始するために用いてもよい。
【００６１】
重合調整剤は、主に重合体の分子量の調整のために用いられ、モノマーに応じて適宜選択することができる。中でも連鎖移動剤が好ましい。連鎖移動剤は、主に、重合体の分子量によるガラス転移点などの重合体物性の不均一化や変化を抑える目的で、重合体の分子量を調整するために用いられる。前記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することができる。連鎖移動剤の例には、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−ドデシルメルカプタン、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）、チオグリコリックアシッド類及びジイソプロピオキサンソゲンが含まれる。中でも、ｎ−オクチルメルカプタン、ｎ−ドデシルメルカプタン、ｔ−ドデシルメルカプタン、ブチルメルカプタン、アミルメルカプタン  ｔ−ドデシルメルカプタン等のアルキルメルカプタンを用いるのが好ましい。なお、前記連鎖移動剤は、２種類以上を併用してもよい。また、脂肪族メルカプタン又はジプロピオキサンソゲン等の公知の連鎖移動剤を用いることができるが、臭気の点から、ブチルメルカプタン又はアミルメルカプタンが好ましく、ブチルメルカプタンがより好ましい。
【００６２】
その他、クラッド部には、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、添加剤は、前記原料モノマーに添加した後、モノマーを重合することによってクラッド部に含有させることができる。前記添加剤としては、耐候性や耐久性などを向上させる安定剤、光伝送性能を向上させる光信号増幅用の誘導放出機能化合物等が挙げられる。誘導放出機能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可能となり、伝送距離が向上するので、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。
なお、これらの添加剤を、コア部に添加してもよい。
【００６３】
前記クラッド部となる円筒管は、第２の工程でコア部の原料となるモノマーを注入できるように、底部を有しているのが好ましい。底部は前記円筒管を構成している重合体と密着性および接着性に富む材質であるのが好ましい。また、底部を、前記円筒管と同一の重合体で構成することもできる。重合体からなる底部は、例えば、重合容器を回転させて重合する前もしくは後に、重合容器を垂直に静置した状態で、重合容器内に少量の重合性モノマーを注入し、重合することによって形成することができる。
【００６４】
コア部を構成しているポリマーと高い親和性を有するポリマーからなるアウターコア層をクラッド部の内表面に形成する工程を、回転重合の後に実施することができる。かかる工程を実施することにより、第二工程におけるクラッド部のための重合を容易になる。前記回転重合後に、残存するモノマーや開始剤を完全に反応させることを目的として、該回転重合の重合温度より高い温度で得られた構造体に加熱処理を施してもよい。
【００６５】
特開平８−１１０４１９号公報に記載されているように、用いるモノマーを重合させる前に、その粘度を上昇させるために、前重合させてもよい。前記容器が回転によって歪むと、得られる中空体も変形するかもしれないので、充分な剛性のある金属又はガラスの容器を用いるのが好ましい。
【００６６】
また、前記第１の工程では、一旦、重合体を作製した後、押し出し成形等の成形技術を利用して、所望の形状（本実施の形態では円筒形状）の構造体を得ることもできる。
【００６７】
前記第２の工程では、前記第１の工程で作製したクラッド部となる円筒管の中空部に原料であるモノマーを注入し、該モノマーを重合する。前記モノマーとともに、重合開始剤、連鎖移動剤および所望により添加される屈折率調整剤などを注入することができる。その添加量については、用いるモノマーの種類等に応じて好ましい範囲を適宜決定することができるが、重合開始剤は、一般的にはモノマーに対して、０．００５〜０．０５０質量％添加するのが好ましく、０．０１０〜０．０２０質量％添加するのがより好ましい。前記連鎖移動剤は、一般的にはモノマーに対して、０．１０〜０．４０質量％添加するのが好ましく、０．１５〜０．３０質量％添加するのがより好ましい。なお、本実施の形態では、屈折率調整剤を用いなくても、モノマーを２種以上用いる等により、屈折率の分布をコア部となる領域に導入することもできる。
【００６８】
前記第２の工程では、前記クラッド部となる円筒管内に充填された重合性モノマーが重合する。重合後の残留物の観点から、ＷＯ９３／０８４８８号に開示された、溶媒なしの界面ゲル重合に基づく方法によって重合を実施するのが好ましい。前記界面ゲル重合法では、前記重合性モノマーの重合は、粘度の高い前記円筒管の表面から断面の半径方向中心に向かって、ゲル効果によって、進行する。
【００６９】
２種以上の重合性モノマーを用いた場合は、モノマーは、円筒管を構成しているポリマーに対する異なる親和性及び異なる拡散性（モノマーの固有体積及び溶解パラメーターの違いによって）のために、ゲル中で異なる重合性を示す。従って、シリンダーを形成しているポリマーに対してより高い親和性を有するモノマーは、主に前記円筒管の内壁に偏在して、そして重合し、そのようなモノマーの比率が高いポリマーが形成される。得られるポリマー中の前記高親和性モノマーの比率は、中心に向かって低下する。そして、屈折率の分布が、コア部のクラッド部との界面から中心部に沿って形成され得る。
【００７０】
また、重合性モノマーに屈折率調整剤を添加して重合すると、前記円筒管を構成している重合体に対して親和性の高いモノマーが前記円筒管表面に偏在して重合し、外側には屈折率調整剤濃度が低い重合体が形成される。中心に向かうに従って、形成された重合体中の該屈折率調整剤の比率は増加する。このようにして、コア部となる領域内に屈折率調整剤の濃度分布が生じ、その結果、屈折率の分布が導入される。
【００７１】
コア部の原料としては、その重合体が伝送される光に対して光透過性である限り特に制約はないが、伝送される光信号の伝送損失が少ない材料を用いるのが好ましい。コア部のモノマーの好ましい例には、（メタ）アクリル酸エステル類（（ａ）フッ素不含（メタ）アクリル酸エステル類及び（ｂ）フッ素含（メタ）アクリル酸エステル類を含む）、（ｃ）スチレン系モノマー類、及び（ｄ）ビニルエステル類が含まれる。これらのホモポリマー、これらから選ばれる２種以上の共重合体、これらのホモポリマー及び／又はこれらの共重合体の混合物をコア部に用いることができる。これらの中でも、コア部の原料は、（メタ）アクリル酸エステル類から選ばれる１種以上を含有するのが好ましい。
より具体的には、
（ａ）  フッ素不含（メタ）アクリル酸エステル
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ｔ−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等；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｔ−ブチル、アクリル酸フェニル等；
（ｂ）含フッ素（メタ）アクリル酸エステル
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等；
（ｃ）  スチレン系化合物
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；
（ｄ）  ビニルエステル類
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。
上記した様に、本発明では、（メタ）アクリル酸エステル類以外の重合性化合物を用いてもよい。本発明に使用可能な、他の重合性化合物の例を以下に示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
近赤外光の伝送用の光伝送体の場合は、コア部のポリマーに含まれるＣ−Ｈ結合によって光が吸収されるために、光損失が生じる。そのような場合は、日本特許第３３３２９２２号公報に記載されている様に、伝送損失を生じる波長域を長波長化して、伝送信号光の損失を軽減するために、Ｃ−Ｈ結合の水素原子の位置が重水素原子で置換されたポリマー、例えば、重水素化メチルメタクリレート（ＭＭＡ−ｄ８）、トリフルオロエチルメタクリレート（３ＦＭＡ）、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）などが、コア部の材料として用いるのが好ましい。モノマー中に含まれる、拡散源となり得る不純物及び異物は、重合後にコア部の透明性が低下しないのに充分に除去される。
【００７２】
クラッド部について例示した重合開始剤及び重合調整剤の１種以上をコア部の重合時にモノマーに添加してもよい。
【００７３】
コア部の中心から外側に向かって屈折率の分布を導入すると、伝送能の高いプラスチック光ファイバを提供できるので好ましい。屈折率分布を有する前記コア部は、（１）屈折率の異なる、２種以上のモノマーの共重合体又は２種以上のポリマーの混合物によって；及び（２）ポリマーマトリックスと屈折率調整剤（以下、ドーパントという場合がある）によって主に形成することができる。
【００７４】
前記コア部が、前記（１）からなる場合は、前記モノマー及び前記ポリマーは、それらの屈折率や反応性に応じて、上記したモノマーやポリマーから選択することができる。
【００７５】
前記屈折率調整剤は、該剤を含有する組成物が該剤を含有しない組成物と、屈折率が異なる、好ましくは屈折率が高くなる剤である。具体的には、ポリマーマトリックス単独と前記屈折率調整剤を添加されたポリマーマトリックスとの屈折率の差は、０．０１以上となる。この屈折率調整剤は、重合体中の存在比によって、重合体組成物の屈折率を変化させることができるものである。前記屈折率調整剤はこの性質を有し、重合体と安定して共存可能で、且つ重合体を構成する単量体に対して非重合性であり、さらに前述の原料であるモノマーの重合条件（加熱および加圧等の重合条件）下において安定であるものを、いずれも用いることができる。
【００７６】
その様な剤の例には、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）、ビフェニル（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）、ベンジルサルチレート、ベンジルフェニルエーテル、無水安息香酸、ジベンジルエーテル、ジエチレングリコールジベンゾエート、トリフェニルホスフェート、ジフェニルエーテル、ジフェニルスルファイド、ｍ−フェノキシトルエン、１，２−プロパンジオールジベンゾエート、ジブチルホスホエート、及びジフェニルスルホキサイドが含まれる。中でも、ＢＥＮ、ＤＰＳ、ＴＰＰ及びＤＰＳＯが好ましい。前記屈折率調整剤には、多量体（例えば２〜１０の多量体）が含まれるものとする。前記屈折率調整剤は２種類以上を併用してもよい。
【００７７】
前記コア部における屈折率調整剤の濃度及び分布を制御することで、プラスチック光ファイバの屈折率を所望の値に調整することができる。その添加量は、用途又は併用されるコア部の原料に応じて、適切に選ばれる。なお、屈折率調整剤を用いずに、中心から外周に向かって異なる屈折率を有する重合体の配合比が変化する様にして（例えば、共重合比が異なる様にして）、屈折率分布を形成してもよい。
【００７８】
第２工程では、重合を加圧下で行うのが好ましい（以下、「加圧重合」という）。前記モノマーを注入したクラッド部となる円筒管を、治具の中空部に挿入して、治具に支持された状態で且つ加圧下で重合を行うことが好ましい。前記治具は、前記構造体を挿入可能な中空部を有する形状であり、該中空部は前記構造体と類似の形状を有しているのが好ましく、円筒形状であるのが好ましい。治具は、加圧重合中に前記円筒管が変形するのを抑制するとともに、加圧重合が進むに従ってコア部となる領域が収縮するのを緩和可能に支持する。前記円筒管が治具に密着状態で支持されている場合は、コア部となる領域が収縮するのを円筒管によって緩和できず、中央部にボイドが発生し易い。従って、治具は、前記クラッド部となる円筒管の外径より大きい径の中空部を有し、前記クラッド部となる円筒管を非密着状態で支持するのが好ましい。前記治具の中空部は、前記クラッド部となる円筒管の外径に対して０．１％〜４０％だけ大きい径を有しているのが好ましく、１０〜２０％だけ大きい径を有しているのがより好ましい。
【００７９】
前記クラッド部となる円筒管を治具の中空部に挿入した状態で、重合容器内に配置することができる。重合容器内において、前記クラッド部となる円筒管は、円筒の高さ方向を垂直にして配置されるのが好ましい。前記治具に支持された状態で前記クラッド部となる円筒管を、重合容器内に配置した後、前記重合容器内を加圧する。窒素等の不活性ガスで重合容器内を加圧し、不活性ガス雰囲気下で加圧重合を進行させるのが好ましい。重合時の加圧の好ましい範囲については、用いるモノマーによって異なるが、重合時の圧は、一般的には０．０２〜１０ＭＰａ程度が好ましい。
【００８０】
重合温度や重合時間の好ましい範囲は、重合性モノマーの種類によって異なるが、一般的には、９０〜１４０℃で２４〜９６時間重合するのが好ましい。
【００８１】
プラスチック光学部材用のプリフォームは、前記第１及び第２工程を経て得られる。得られたプリフォームは、引き続き又は被覆処理を施された後に、本発明に従って、延伸工程に供される。
【００８２】
前記第２の工程に代えてまたは前記第２の工程に適用する際に、特開平５−１８１０２３号公報および特開平６−１９４５３０号公報に記載の、重合体からなる円筒状クラッド部の内部で、該クラッド部を形成する重合体と異なる屈折率を有するコア部を形成し得るモノマーと重合開始剤との混合物を滴下しながら加熱重合する方法；国際公開ＷＯ９３／０８４８８号公報に記載の、重合体からなる円管内にモノマーと重合性の屈折率上昇剤と重合開始剤とを含む混合物を充填後、加熱重合して、屈折率調整剤等の濃度分布によって屈折率の分布を得る方法；特開平４−９７３０２号公報に記載の屈折率の異なる重合体の配合比を連続的に変化させる方法；などを用いることもできる。
【００８３】
また、重合工程を経ずにコア部を形成する方法として、特開平２−１６５０４号公報に記載の屈折率の異なる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して形成する方法を、前記第２の工程に代えて採用することができる。
【００８４】
本実施の形態では、プラスチック材料からなる光ファイバの製造例を示したが、これに限定されず、本発明の製造方法（延伸工程）は、ガラス材料からなる光ファイバの製造方法にも適用することができる。また、実施の形態において、「光ファイバ」と表現したが、その径、長さ等については特に制限なく、種々の形態の光伝送体の製造に適用することができる。
【００８５】
本発明では、前記コア部からクラッド部に向けて屈折率が変化する、即ちGI型のプラスチック光ファイバに用いられるプリフォームの製造方法を前述したが、本発明の方法は、ＧＩ型のプラスチック光ファイバの製造方法に制限されない。本発明の方法は、シングルモード、ステップインデクスモード等のプラスチック光ファイバの製造に適用することができる。
【００８６】
本発明に従って、延伸工程で処理された前記プラスチック光ファイバは、そのままの形態で種々の用途に供することができるが、一般的には、保護、補強を目的として、より詳細には、曲げ・耐候性の向上、吸湿による性能低下抑制、引っ張り強度の向上、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等を目的として、その外側にさらに被覆層を有する形態、繊維層を有する形態、および／または複数のファイバを束ねた形態で、種々の用途に供する。
【００８７】
被覆工程は、例えばファイバ素線に被覆を設ける場合では、ファイバ素線の通る穴を有する対向したダイスにファイバ素線を通し、対向したダイス間に溶融した被覆用の樹脂を満たし、ファイバ素線をダイス間を移動させることで被覆されたファイバを得ることができる。被覆層は可撓時に内部のファイバへの応力から保護するため、ファイバ素線と融着していないことが望ましい。さらにこの時、溶融した樹脂と接することでファイバ素線に熱的ダメージを加わるので、極力ダメージを押さえるような移動速度や低温で延伸できる樹脂を選ぶことも望ましい。この時、被覆層の厚みは被覆材の物性値や素線の引き抜き速度、被覆層の冷却温度による。
【００８８】
その他にも、光学部材に塗布したモノマーを重合させる方法やシートを巻き付ける方法、押し出し成形した中空管に光学部材を通す方法などが知られている。
【００８９】
得られたファイバは、被覆した後に、プラスチック光ファイバケーブルとするのが好ましい。被覆の形態として、被覆材とプラスチック光ファイバ素線の界面が全周にわたって接して被覆されている密着型の被覆の形態、被覆材とプラスチック光ファイバ素線の界面に空隙を有するルース型被覆の形態がある。ルース型被覆では、例えば、コネクターとの接続部などにおいて被覆層を剥離した場合、その端面の空隙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ため、通常は密着型が好ましい。しかし、ルース型の被覆は、被覆と素線が密着していないので、ケーブルにかかる応力や熱をはじめとするダメージの多くを被覆材層で緩和させることができる。素線にかかるダメージを軽減させることができるので、使用目的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、空隙部に流動性を有するゲル状の半固体や粉粒体を充填すると、端面からの水分伝播を防止できる。さらに、これらの半固体や粉粒体が、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併せ持つようにすると、高い性能の被覆を形成できる。
【００９０】
ルース型の被覆を行うには、クロスヘッドダイの押出し口ニップルの位置を調整し、減圧装置を加減することで空隙層を作製することができる。空隙層の厚みは前述のニップル厚みと空隙層を加圧／減圧することで調整可能である。
【００９１】
さらに、必要に応じて被覆層（１次被覆層）の外周に、さらに被覆層（２次被覆層）を設けてもよい。２次被覆層に難燃剤や紫外線吸収剤、酸化防止剤、ラジカル捕獲剤、昇光剤、滑剤などを含有させてもよく、耐透湿性能を満足する限りにおいては、１次被覆層に含有させることも可能である。
【００９２】
なお、難燃剤については臭素を始めとするハロゲン含有の樹脂や添加剤や燐含有のものがあるが、毒性ガス低減などの安全性の観点で、難燃剤として金属水酸化物を加えることが主流となりつつある。金属水酸化物はその内部に結晶水として水分を含んでおり、またその製法過程での付着水が完全に除去できないため、金属水酸化物による難燃性被覆は、対透湿性被覆（１次被覆層）の外層被覆（２次被覆層）として設けることが望ましい。
【００９３】
また、複数の機能を付与させるために、様々な機能を有する被覆層を積層してもよい。例えば、難燃化以外に、素線の吸湿を抑制するためのバリア層や水分を除去するための吸湿材料、例えば吸湿テープや吸湿ジェルを被覆層内や被覆層間に有することができ、また可撓時の応力緩和のための柔軟性素材層や発泡層等の緩衝材、剛性を挙げるための強化層など、用途に応じて選択して設けることができる。樹脂以外にも構造材として、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等の線材を熱可塑性樹脂に含有すると、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。
【００９４】
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る。また、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。いずれのものも前述したもの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組み込むことができる。
【００９５】
また、ケーブルの形状は使用形態によって、素線を同心円上にまとめた集合ケーブルや、一列に並べたテープ心線といわれる態様、さらにそれらを押え巻やラップシースなどでまとめた集合ケーブルなど用途に応じて選ぶことができる。
【００９６】
また、本発明の光ファイバを用いたケーブルは、軸ずれに対して従来の光ファイバに比べて許容度が高いため突き合せによる接合でも用いることができるが、端部に接続用光コネクタを用いて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、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も可能である。
【００９７】
本発明の光ファイバ、および光ファイバケーブルを用いて光信号を伝送するシステムには、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等で構成される。また、必要に応じて他の光ファイバなどと組合わせてもよい。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等をはじめとする、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。
【００９８】
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ページ「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、特開平１０−１２３３５０号、特開２００２−９０５７１号、特開２００１−２９００５５号等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号等の各公報に記載の光分岐結合装置；特開２０００−２４１６５５号等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号等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号公報等に記載の光信号処理装置；特開２００１−８６５３７号公報等に記載の光信号クロスコネクトシステム；特開２００２−２６８１５号公報等に記載の光伝送システム；特開２００１−３３９５５４号、特開２００１−３３９５５５号等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使用した、より高度な光伝送システムを構築することができる。
【００９９】
以上の光伝送用途以外にも照明、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。
【実施例】
【０１００】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、割合、操作等は、本発明の精神から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に制限されるものではない。
【０１０１】
（実施例１−１）
蒸留精製して０．００８％まで水分を除去したメチルメタクリレートモノマー６００質量部、重合開始剤として脱水精製した過酸化ベンゾイルを１．４質量部、及び重合調整剤（連鎖移動剤）としてｎ−ブチルメルカプタン１．６質量部をそれぞれ別のガラス容器で計量後に配合し、更に遮光した状態で攪拌しながら混合溶解して原料溶液を得た。この原料溶液の一部を、内径２５ｍｍ、長さ１０００ｍｍのテフロン製の円筒状試験管に注入した。この試験管を密封し、７０℃の水槽中で震蕩しながら２時間反応させた。次に、熱風恒温槽内で水平状態に保持しつつ、保護管内で３０００ｒｐｍで回転させ、反応液を遠心力で試験管内壁に保持した状態で、２時間重合反応させる事によりクラッド管となるＰＭＭＡからなる円筒形状の中空管を作製した。
【０１０２】
試験管から作製したクラッド管を取り出し、９０℃に維持した。蒸留精製して０．００８％まで水分を除去したメチルメタクリレートモノマー７００質量部、重合開始剤として脱水精製した過酸化ジ−ｔｅｒｔ−ブチル０．０１質量部、及び重合調整剤（連鎖移動剤）としてラウリルメルカプタン０．３質量部、コア部に屈折率分布を与えるための屈折率調整剤として硫化ジフェニルをＭＭＡに対して１０質量％混合した溶液をそれぞれ別のガラス容器で計量後に配合し、更に遮光した状態で攪拌しながら混合溶解して原料溶液を得た。この原料溶液を孔径０．２μｍの四フッ化エチレン製メンブランフィルターで濾過しつつ、９０℃に保ったクラッド管の中空部に注入した。窒素雰囲気中で、前記混合物を１２０℃で５０時間、０．１ＭＰａの加圧状態で反応させてコア部を形成し、径２２ｍｍ、長さ８００ｍｍのプリフォームを得た。このプリフォームの屈折率の分布形状はセイコー・イージーアンドジー(株)社製インデックスプロファイラーで測定したところｇ乗近似で２．８であった。
【０１０３】
このようにして作製したプリフォームを、図１と同様の構成の延伸装置を用いて、以下の様に線引きを行った。
プリフォーム９を延伸装置に備わるプリフォーム懸架金具８に固定し、プリフォーム９の先端を円筒形の加熱炉１０内に導入した。加熱炉１０は内径６０ｍｍ、高さ２５０ｍｍで内部上段に高さ５０ｍｍ最大出力５００Ｗの電気ヒーター（不図示）を備え、下部の２００ｍｍはプリフォーム９に炭酸ガスレーザー発生装置１１からのレーザーを照射する、耐熱レンガを貼りつけた円筒形の部屋１０’とした。電気ヒーター部分は５０℃に加熱した。電気ヒーター上部の開口部は、延伸時のヒートロスを抑制するために開口直径３５ｍｍの絞りを設置した。照射波長１０．６μｍ、最大出力６０Ｗの炭酸ガスレーザー発生装置１１（１台）、プリフォーム９に対して４５度の角度を持って前述電気ヒーターの下部の部屋１０’に照射するようセットした。炭酸ガスレーザーの発生装置１１からのレーザー光（４５Ｗ）を光学系１３によって４本に分け、プリフォーム９に周囲４方向から照射した。炭酸ガスレーザーの照射領域は、コリメートされた直径４５ｍｍとした。
【０１０４】
ファイバ９’の引取り開始と同時にプリフォームの懸架金具８を自動的に降下させ、プリフォーム９を少しずつ加熱炉１０内に供給した。下降速度は、予め延伸を行い決めておいた。延伸したファイバ９’はレーザー計測器１４ｂで直径を測定し、直径が一定になるようコンピュータ１７で制御した。冷却装置２０を作動させて１５℃の空気を延伸直後のファイバ９’に吹き付けて冷却を行った。
【０１０５】
始めは引取り速度２ｍ／分で、その後、プリフォーム９の延伸開始位置の状態を観察しながら１ｍ／分ずつ、徐々に引取りロール１５による引取り速度を上げていき、最終的に外径７５０μｍの光ファイバを１５ｍ／分の引取り速度で延伸した。
この時、レーザー照射直前のプリフォームの温度は非接触式温度計で測定したところ５０℃で、レーザー照射直後のプリフォームの温度は同様に測定したところ２６０℃であった。プリフォームの形状と物性値から計算される加熱に用いられたエネルギーは１０Ｗ以上であった。加熱のエネルギー効率は２０％以上であった。
引取り速度１２ｍ／分でも、プリフォームの延伸開始位置ａは上下に殆ど動くことなく、線引張力も１２０ｇ前後と安定していた。
【０１０６】
延伸した光ファイバ９’は引取りロール１５の直後で、４００ｍｍφの巻取りリール（不図示）へ自動で巻取り回収した。巻取りリールは巻取り部分の幅が２００ｍｍあり自動トラバース装置により２００ｍｍの幅でゆっくりリールの軸方向へ往復スライドさせて、リールに均一に巻き取った。
２４時間後に巻取った光ファイバを再度引き出したが、巻取りリールによる巻き癖もなく良好な形状であった。また、得られた光ファイバの６５０ｎｍにおける伝送損失は１６８ｄＢ／Ｋｍであり、ファイバ中の信号の伝達は同時に伝達できる情報量で示す帯域特性は１．９ＧＢ／ｓｅｃ・１００ｍと広く、良好な帯域を示した。また、その線径変動は７５０μｍ±２０μｍであった。
【０１０７】
（実施例２−１）
（実施例１−２）
実施例１−１と同様にして製造したプリフォームを用い、炭酸ガスレーザー発生装置の出力を３５Ｗに下げて、照射されるレーザー光は光学系による分割はせずに１方向からプリフォームに照射する様にし、均一に加熱されるようにプリフォームを１分間に１２回転の速度で回転させた以外は、実施例１と同じ条件で延伸を行った。
最終的に、外径７５０μｍの光ファイバを１６ｍ／分の引取り速度で延伸することができ、ファイバ形状や屈折率分布等は実施例１と同様に良好なものが得られた。また、得られた光ファイバの６５０ｎｍにおける伝送損失は１６５ｄＢ／Ｋｍであった。また、帯域特性は１．９ＧＢ／ｓｅｃ・１００ｍと良好な値を示した。
【０１０８】
（実施例１−３）
実施例１−１と同様にして、直径２９ｍｍのプリフォームを作製し、このプリフォームを用いて、炭酸ガスレーザーの出力を５０Ｗにセットし、照射されるレーザー光は光学系による分割をせずに一方向からプリフォームに照射されるようにし、均一に加熱されるようにプリフォームを１分間に２０回転の速度で回転させた以外は実施例１−１と同じ条件で延伸を行った。
最終的に外径７５０μｍの光ファイバを１２ｍ／分の引取り速度で延伸することができ、ファイバ形状や屈折率分布等は実施例１−１と同様に良好なものが得られた。また、得られた光ファイバの６５０ｎｍにおける伝送損失は１７５ｄＢ／Ｋｍであった。帯域特性は１．８ＧＢ／ｓｅｃ・１００ｍと広く、良好な帯域を示した。
【０１０９】
（実施例１−４）
実施例１−１同様にして製造したプリフォームを用い、３０Ｗレーザー発生装置２台を用い、照射されるレーザー光はそれぞれ光学系によって２つに分け、合計４本に分けて、プリフォームの周囲４方向からプリフォームに照射した以外は、実施例１−１と同じ条件で延伸を行った。
最終的に光ファイバの引取り速度を１５ｍ／分で延伸することができ、ファイバ形状や屈折率分布等は実施例１−１と同様に良好なものが得られた。また、得られた光ファイバの６５０ｎｍにおける伝送損失は１６６ｄＢ／Ｋｍであった。帯域特性は１．９ＧＢ／ｓｅｃ・１００ｍを示した。
【０１１０】
（実施例１−５）
実施例１−１のプリフォームの製法と同様にして製造したプリフォームを用い、レーザー照射領域の直径ＤLを７０ｍｍ（ＤL＝７０ｍｍで且つＤP＝２２ｍｍの場合、即ち、ＤL＞２．５×ＤPの実施例）まで広げてレーザー光を照射した以外は、実施例１−１と同じ条件で延伸を行った。
最終的に引取り速度が９ｍ／分まで低下してしまったが、延伸は可能であった。ファイバ形状や屈折率分布等は実施例１−１より悪いものとなった。プリフォームに照射されないレーザー光によって、炉の内壁は局所的に急加熱に起因すると思われる熱変形による耐熱材の損傷が認められた。また、得られた光ファイバの６５０ｎｍにおける伝送損失は２８１ｄＢ／Ｋｍであった。また、帯域特性は０．６ＧＢ／ｓｅｃ・１００ｍを示した。
【０１１１】
（実施例１−６）
実施例１−１において、加熱用レーザーの出力をレーザー計測器１４ｂの出力からフィードバックさせるように設定した以外は実施例１−１と同じ条件で行った。また、得られた光ファイバの６５０ｎｍにおける伝送損失は１５１ｄＢ／Ｋｍであり、ファイバ中の信号の伝達は同時に伝達できる情報量で示す帯域特性は２．２ＧＢ／ｓｅｃ・１００ｍと広く、良好な帯域を示した。また、その線径変動は７５０μｍ±４μｍと改善が見られた。
【０１１２】
（比較例１−１）
実施例１−１において使用した炭酸ガスレーザーを用いずに、実施例１−１で用いた最大出力５００Ｗの円筒形電気ヒーターを５台重ねて配置した。５台の電気ヒーターはそれぞれ２２０℃に加熱した。電気ヒーター上部の開口部は、延伸時のヒートロスを抑制するために開口直径３５ｍｍの絞りを設置した。この装置により実施例と同様の手順でプリフォームの延伸を行った。
引取り速度を５ｍ／分としたところで、プリフォームの延伸開始点がゆっくり下降し始め、延伸張力が２５０ｇを越えて上昇し始めたため、延伸を中止した。実施例と同様に延伸した光ファイバを、４００ｍｍφのリールに巻取り、２４時間後に再度引き出したが、２ｍ／分で巻き取った部分から４．５ｍ／分までの全長においてリールの巻き癖とよじれが発生していた。また、実施例１−１と同量のファイバを得るために要した時間は、３倍以上であった。また、得られた光ファイバの４．５ｍ／分で巻き取った部分の６５０ｎｍにおける伝送損失は３９９ｄＢ／Ｋｍであった。帯域特性は０．４ＧＢ／ｓｅｃ・１００ｍを示した。
【０１１３】
（比較例１−２）
比較例１−１において、加熱炉の出力をレーザー計測器の出力でフィードバックさせるように設定した以外は比較例１と同じ条件で行った。出力制御が追いつかなかったため、均一に延伸できずに、得られた光ファイバの６５０ｎｍにおける伝送損失は４２１ｄＢ／Ｋｍ、帯域特性は０．４ＧＢ／ｓｅｃ・１００ｍ、その線径変動は７５０μｍ±４０μｍと、劣化が見られた。
【０１１４】
（実施例２−１）
蒸留精製して０．００８％まで水分を除去したメチルメタクリレートモノマー６００質量部、重合開始剤として脱水精製した過酸化ベンゾイルを１．４質量部、及び重合調整剤（連鎖移動剤）としてｎ−ブチルメルカプタン１．６質量部をそれぞれ別のガラス容器で計量後に配合し、更に遮光した状態で攪拌しながら混合溶解して原料溶液を得た。この原料溶液を、内径３０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのテフロン製の円筒状試験管に注入した。この試験管を密封し、７０℃の水槽中で震蕩しながら２時間反応させた。次に、９０℃の熱風恒温槽内で水平状態に保持しつつ、保護管内で３０００ｒｐｍで回転させ、反応液を遠心力で試験管内壁に保持した状態で、２時間重合反応させる事によりクラッド管となるＰＭＭＡからなる円筒形状の中空管を作製した。
【０１１５】
試験管から作製したクラッド管を取り出し、９０℃に維持した。蒸留精製して０．００８％まで水分を除去したメチルメタクリレートモノマー、重合開始剤として脱水精製した過酸化ジ−ｔｅｒｔ−ブチル０．０１質量部、及び重合調整剤（連鎖移動剤）としてラウリルメルカプタン０．３質量部、コア部に屈折率分布を与えるための屈折率調整剤として硫化ジフェニルをＭＭＡに対して１０質量％混合した溶液をそれぞれ別のガラス容器で計量後に配合し、更に遮光した状態で攪拌しながら混合溶解して原料溶液を得た。この原料溶液を孔径０．２μｍの四フッ化エチレン製メンブランフィルターで濾過しつつ、９０℃に保ったクラッド管の中空部に注入した。窒素雰囲気中で、前記混合物を１２０℃で５０時間、０．１ＭＰａの加圧状態で反応させてコア部を形成し、径２９ｍｍ、長さ８００ｍｍのプリフォームを得た。
このプリフォームの屈折率の分布形状はセイコー・イージーアンドジー(株)社製インデックスプロファイラーで測定したところｇ乗近似で２．６であった。
【０１１６】
このようにして作製したプリフォームを、図３と同様の構成を有する延伸装置を用いて、線引きを行った。但し、レーザー発生装置に代えて、内径４０ｍｍ、高さ５００ｍｍで、２つのコンパートメントからなり、上部のコンパートメントを２００℃に、下部のコンパートメントを１４０℃に加熱したヒーターを、プリフォームを加熱及び軟化させるために使用し；及び延伸中に、プリフォームを長軸方向の軸の周りに０．１回転／秒で回転させるための回転装置を備えたアームを用いた。
より具体的には、得られたプリフォームを、アーム１のプリフォームフォルダ８に吊るした状態で固定し、回転装置６によって、プリフォームの長手方向を回転軸として０．１回転／秒で回転させた。スクリュー駆動装置によって、アーム１を降下させ、プリフォームの先端を加熱された円筒型の電気ヒーター１０内に導入した。ヒーター１０は、内径４０ｍｍ、高さ５００ｍｍで、２つのコンパートメントからなり、上部のコンパートメントを２００℃に、下部のコンパートメントを１４０℃に加熱した。プリフォームは、２つのコンパートメント内で加熱され、軟化した。軟化したプリフォームの先端を、ヒーター１０の下部から引き出し、３ｍ／ｍｉｎで引取りロールにより引き取った。ヒーター１０上部の開口部には、延伸時のヒートロスを抑制するために開口直径３５ｍｍの絞りが設けられていた。引取りロール１５の引取り開始と同時に、アーム１を自動的に一定速度で降下させ、プリフォームを少しずつヒーター内に供給した。下降速度は、予め延伸を行い決定した。レーザ計測器１３で引取ったファイバの直径を測定し、直径が一定になるように、引取り力を制御した。
【０１１７】
この延伸の、図３ＡにおけるＬr（回転による円周上の単位時間当たりの変位）は、９．１ｍｍ／ｓｅｃであり、Ｌd（延伸による長手方向の単位時間当たりの変位）は、５０ｍｍ／ｓｅｃであった。Ｌrを算出する際、プリフォームの径Ｒとしてプリフォームの外径を任意で３点ノギスで測定した平均の値を用いた。また、この延伸して得られたファイバの径の変動は、ファイバ１ｍに対して７５０μｍ±１５μｍで均一に延伸されていた。このファイバの光伝送体の性能として、６５０ｎｍにおける伝送損失を測定したところ１５８ｄＢ／Ｋｍであった。
さらに、この様にして得られた光ファイバについて、以下の方法にて引張り強度測定、結節強度測定および収縮率測定を行った。
【０１１８】
(引張り強度測定方法)
引っ張り強度の測定はＪＩＳＣ６８６１−１９９９に準じて行った。試験環境はＪＩＳＣ００１０に規定の標準状態（温度：１５℃〜３５℃、相対湿度：２５％〜８５％、気圧：８６ｋＰａ〜１０６ｋＰａ）とした。引張り試験機として、（株）オリエンテック社製の「テンシロン万能試験機」を用いた。サンプルとして長さ１２０ｍｍ〜１３０ｍｍのファイバを用意し、試験機のチャックに装着した。試験中にサンプルファイバが試験機把持部で断線しないように、試験機のチャックとして、空気圧で開閉するエアチャックを用いた。引っ張り長さ(チャック間長さ)を１００ｍｍ、チャックの引っ張り速度を１０ｍｍ／ｍｉｎとして、サンプルのファイバを破断するまで伸張させた。サンプルファイバに印加された荷重をロードセルにより測定し、歪み(伸び)に対して荷重をプロットし、荷重と歪み（伸び）の関係を得、このプロットにより、降伏強度値を求めた。このときの引張り強度は降伏強度値で９３ＭＰａであった。
【０１１９】
（結節強度測定方法）
結節強度の測定は、引張り試験機として（株）オリエンテック社製の「テンシロン万能試験機」を用いて行った。サンプルとして全長１００ｍｍのファイバを用意した。試験中にサンプルファイバが試験機把持部で断線しないように、試験機のチャックとして、空気圧で開閉するエアチャックを用いた。引張り長さ(チャック間長さ)を５０ｍｍとし、サンプルファイバの上端１２．５ｍｍを上部チャックに挟んで固定した。次に、弛みを持たせた結び目を１つ作った後、サンプルファイバの下端１２．５ｍｍを下部チャックに挟んで固定た。チャックの引っ張り速度を１０ｍｍ／ｍｉｎとして、常温・常圧にてサンプルのファイバを破断するまで伸張させた。サンプルファイバに印加された荷重をロードセルにより測定し、歪み(伸び)に対して荷重をプロットし、荷重と歪み（伸び）の関係を得た。このプロットにより、サンプルファイバの破断時の荷重を求めて、結節強度値とした。この時の結節強度は６５ＭＰａであった。
【０１２０】
（収縮率測定−耐候試験−）
７０℃・４０％の条件に設定した耐候試験器（ＴＡＢＥＩ ＥＳＰＥＣ Ｃｏｒｐ．製  Temperature and Humidity Chamber PR-2SP）中に、長さ１ｍの作製したプラスチック光ファイバを、張力をかけない状態で４８Ｈｒ放置し、耐候試験前後でのファイバの長さを測定した。長さ方向の収縮率は１．２％であった。
【０１２１】
実施例２−１において、プリフォームをヒーターで加熱したが、プリフォームを実施例１−１と同様にレーザー照射によって加熱してもよい。その様な実施例では、作製されたファイバは、レーザー照射でプリフォームを加熱することによってもたらされる効果、及びプリフォームを延伸中に回転させることによってもたらされる効果の双方を有するであろう。
【０１２２】
（比較例２−１）
回転装置６を作動させなかった以外は、実施例２−１と同様にしてプリフォームを延伸し、プラスチック光ファイバを得た。
得られた光ファイバについて、同様に引張り強度測定、結節強度測定および収縮率測定を行った。引張り強度は降伏強度値で９５ＭＰａだったが、結節強度は３７ＭＰａであり、実施例２−１のファイバと比較して著しく低下した。また、収縮率は２．８であり、実施例２−１のファイバと比較して、長手方向の収縮率が顕著に高くなった。また、この光ファイバの６５０ｎｍにおける伝送損失を測定したところ、１７２ｄＢ／Ｋｍであった。さらに、ファイバ径は実施例２−１と同様に制御したにもかかわらず、ファイバ１ｍに対して７５０μｍ±３５μｍであった。
【０１２３】
本実施例では屈折率分布型プラスチック光ファイバを用いたが、本発明をＳＩ型プラスチック光ファイバやマルチステップ型ＳＩ型プラスチック光ファイバの延伸に転用することは極めて容易である。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明によれば、高い生産性で、しかも良好な性質の光伝送体を安定的に生産可能な光伝送体の製造方法および製造装置を提供することができる。
また、本発明によれば、強度が高く、敷設時等の取り扱い性に優れ、且つ伸縮性の異方性が緩和されたプラスチック光伝送体およびその安定的な製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、作製されるファイバの径の変動を軽減し得る、製造安定性に優れた光伝送体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の一実施形態に用いられる製造装置例の断面概略図である。
【図２】プリフォームが延伸される様子を模式的に示した図である。
【図３】本発明のプラスチック光伝送体の一実施形態を概念的に示す模式図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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