(57)【要約】【課題】本発明はプラスチック光ファイバの製造方法およびそれを利用した光透過性に優れたプラスチック光ファイバ、増幅効率に優れた光増幅器を提供する。【解決手段】プラスチック光ファイバーの製造において、モノマーまたは誘導放出物質が添加されたモノマーをプラズマ重合反応を用いて製造することで重合開始剤が不要となり、不純物である重合開始剤による光の散乱をなくすと共に、光増幅器としての応用において用いられる誘導放出物質が、重合開始剤の強い酸化作用により損傷することのないプラスチック光ファイバの製造方法が可能となった。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
モノマーをプラズマ重合により高分子反応させることを特徴とするプラスチック光ファイバの製造方法。
【請求項２】
プラスチック製コアとこのコアの周囲を該コアの屈折率より低いプラスチック製クラッドで覆ったプラスチック光ファイバにおいて、前記コアに重合開始剤が含有しないことを特徴とするプラスチック光ファイバ。
【請求項３】
前記コアに誘導放出物質が添加されていることを特徴とする請求項２記載のプラスチック光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、光通信の分野において利用されるプラスチック光ファイバとその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在の光通信システムでは、広い波長帯域にわたって優れた光伝送性を有する石英系光ファイバが主に用いられいるが、石英系光ファイバのコア径は極めて小口径であり、精密な光軸調整を必要とするなどの問題がある。また、機械的強度面からも取り扱いに注意が必要なことからローカルエリア・ネットワーク（ＬＡＮ）などにおける光ネットワーク普及の障害となっていた。
【０００３】
プラスチック光ファイバはコア系が大口径で、機械的強度および柔軟性に優れていることから取り扱いが容易であり、上記光ＬＡＮをはじめとした幅広い用途への利用が期待されている。従来公知のプラスチック光ファイバの製造方法としては、特開昭６３−１８８１２１公報に開示されているように、モノマーを重合開始剤を用いて高温下でラジカル重合させて作製したコア母材を、チューブ状となしたクラッド母材に充填してプラスチックファイバ母材を形成し、加熱しながら該プラスチックファイバ母材を延伸加工してプラスチック光ファイバを製造する方法が知られている。
【０００４】
また、プラスチック光ファイバは石英系光ファイバと比べて伝送損失が大きいという欠点があった。この欠点を改善する手段として、プラスチック光ファイバの構成材料であるプラスチック（ポリマー）の重水素化やフッ素化による伝送損失低減の研究が行われており、特開平６−２９７５９６公報には、伝送損失が小さく、伝送帯域の広い屈折率分布型含フッ素プラスチック光ファイバの提案がある。
【０００５】
また、上記改善手段によってもプラスチック光ファイバの伝送損失低減には限界があると考えられており、プラスチック光ファイバに適合する高性能な光増幅器の開発が望まれている。プラスチック光ファイバ増幅器としては、特開平５−２７５７８９号公報の提案がある。これは有機色素をドープしたプラスチック光ファイバの端面から励起光と共に蛍光波長に等しい信号光を入れることにより、誘導放出が起こり信号光を増幅するものである。また、特開平１１−２９８０７４号公報には、信号光を連続的に増幅するプラスチック光ファイバ連続光増幅器において誘導放出物質に希土類キレートを用いた例が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術によるプラスチック光ファイバのコア母材は、ラジカル重合により高分子反応（以下、ラジカル重合反応ということがある）させて作成されるが、この重合時に使用される重合開始剤が不純物としてコア中に残存し、コアの光透過性能を低下させてしまう。また、重合開始剤は、その強い酸化作用によりモノマーの結合を攻撃し、電子を引き抜いてラジカルを発生させて高分子反応を開始させるが、コアに誘導放出物質を添加して光増幅作用を有するプラスチック光ファイバ増幅器とする応用においては、この重合開始剤の強い酸化作用が色素や希土類キレート化合物などの誘導放出物質を攻撃して分解物質を生じさせるため、利用できる誘導放出物が制限された。
【０００７】
また、コアに誘導放出物質を添加して光増幅作用を有するプラスチック光ファイバ増幅器とする応用においては、ラジカル重合反応時の高温加熱により、コアに添加された誘導放出物質が変質、劣化してしまい期待する増幅効率を得られない場合があった。
【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、プラスチック光ファイバの製造方法およびそれを利用した光透過性に優れたプラスチック光ファイバ、増幅効率に優れた光増幅器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するためになされた本発明のプラスチック光ファイバの製造方法は、コア母材の重合においてプラズマ重合による高分子反応（以下、プラズマ重合反応ということがある）を用いることで、重合開始剤を必要としない製造方法が可能となり、不純物である重合開始剤による光の散乱がない、優れた光透過性を有するプラスチック光ファイバを実現できた。
【００１０】
また、プラズマ重合反応においては、温度を上昇させることで重合速度を加速させることができるが、重合時に高温加熱を行わない、所謂低温重合が可能であり、この方法によれば、前記コアに誘導放出物質を添加させて光増幅作用を有するプラスチック光ファイバ増幅器を実現する応用において、コアに添加される誘導放出物質が高温加熱により変質、劣化することがない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図６に基づき本発明を詳細に説明する。図１は本発明のプラスチック光ファイバ１を示す横断面図であり、１ａはプラスチック製コア、１ｂは前記コアを覆うように形成されたコア１ａより屈折率の低いプラスチック製クラッドである。
【００１２】
図２〜図４は、本発明のプラスチック光ファイバの製造方法を示すものである。図２に示すように、ガラス容器１０にモノマーまたは誘導放出物質を所定の割合で添加したモノマー１１を移し、このガラス容器１０を容器２０内の液体窒素２１中に浸漬させ、ガラス容器１０内のモノマー１１を冷却固化させる。
【００１３】
モノマー１１が固化したなら、図３に示すように、ガラス容器１０内とガラス容器１０外との通気状態を開閉コック３２により開閉できる通気パイプ３１を備えた栓３０をガラス容器１０に取り付ける。真空ポンプと通気パイプ３１を接続し、開閉コック３２を開の状態として通気パイプ３１を介してガラス容器１０内を真空引きする。ガラス容器１０内が所定の真空度に達したなら、開閉コック３２を閉じ、ガラス容器１０内の真空度を保った状態で真空ポンプとの接続を切り離す。
【００１４】
次に、図４に示す如く、ガラス容器１０を挟んで対向する平行電極間に高周波を所定時間印加させると、発生した電界によってガラス容器内に気化していたモノマーがプラズマ化する。ガラス容器１０内の冷却固化していたモノマー１１が溶けて液化したところで撹拌し、前記プラズマ化したモノマー分子および重合が進んでモノマー１１上に落下したポリマーをモノマー１１に混入させる。モノマー１１に混入された前記プラズマ化したモノマー分子が重合活性種となりモノマー１１の重合が進むので、静置して重合固化するのを待つ。
【００１５】
本発明において用いられる上記モノマー１１およびモノマー１１に添加される誘導放出物質は特に制限されるものではないが、モノマーとしてアクリル系モノマーを使用することが好ましい。また、誘導放出物質として希土類キレート化合物、ローダミン色素類、シアニン色素、チオフェン誘導体オリゴマーまたはポリチオフェン誘導体を添加することが好ましい。
【００１６】
本発明において用いられる誘導放出物質としては、例えばローダミン６Ｇ、ローダミン６Ｇテトラフルオロボレート、ローダミン６Ｇパーコレート、ローダミンＢ、ローダミン１９パーコレート、ローダミン１１０、クリスタルバイオレット、クリスタルバイオレットパーコレート、クマリン１２０、クマリン２、クマリン３３９、クマリン１、クマリン１３８、クマリン１０６、クマリン１０６、クマリン１０２、クマリン３１４７、クマリン３３８、クマリン１５１、クマリン４、クマリン３１４、クマリン３０、クマリン５００、クマリン３０７、クマリン３３４、クマリン７、クマリン３４３、クマリン３３７、クマリン６、クマリン１５２、クマリン１５３、ポリヘキシルチオフェン、ポリノニルチオフェン、ポリドデシルチオフェン、ポリオクタデシルチオフェン、Ｅｕ−ＦＯＤ、Ｅｕ（ｆｏｄ）３、Ｅｕ（ｔｔａ）３、Ｅｕ（ｔｔａ）３ｐｈｅｎ、Ｅｕ（ｐｔａ）３、シアニン色素などが挙げられる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の１実施例を説明する。図２に示す、ガラス容器１０にＥｕ−ＦＯＤを１０ｍｇ含有したメタクリル酸メチル１０ｇ（以下、モノマー１１という）を入れ、このガラス容器１０を容器２０内の液体窒素２１中に浸漬させて、ガラス容器１０内のモノマー１１を冷却固化させる。モノマー１１が固化したなら、図３に示すように、ガラス容器１０内とガラス容器１０外との通気状態を開閉コック３２により開閉できる通気パイプ３１を備えた栓３０をガラス容器１０に取り付ける。真空ポンプと通気パイプ３１を接続し、開閉コック３２を開の状態として通気パイプ３１を介してガラス容器１０内を真空引きする。ガラス容器１０内が８パスカルの真空度に達したなら、開閉コック３２を閉じ、ガラス容器１０内の真空度を保った状態で真空ポンプとの接続を切り離す。次に、図４に示す如く、ガラス容器１０を挟んで対向する平行電極間に周波数１３．５６ＭＨｚ、出力５０Ｗの高周波を６０秒間印加させると、発生した電界によってガラス容器内に気化していたモノマーがプラズマ化する。ガラス容器１０内の冷却固化していたモノマー１１が溶けて液化したところで撹拌し、前記プラズマ化したモノマー分子および重合が進んでモノマー１１上に落下したポリマーをモノマー１１に混入させる。モノマー１１に混入された前記プラズマ化したモノマー分子が重合活性種となりモノマー１１の重合が進むので、２５℃にて７２時間静置して重合固化させる。
【００１８】
図５はラジカル重合反応させて製造したプラスチック光ファイバと、プラズマ重合反応させて製造したプラスチック光ファイバにおける吸収損失を比較したものである。計測したすべての周波数帯域において、破線で示されたプラズマ重合反応により製造したプラスチック光ファイバの吸収損失が、実線で示されたラジカル重合反応により製造されたプラスチック光ファイバの吸収損失より小さく、プラズマ重合反応を用いることで残存不純物である重合開始剤による光の散乱に起因する損失のない、光透過性能に優れたプラスチック光ファイバーの製造が可能であることを示している。
【００１９】
図６は同量の誘導放出物質が添加されたモノマーをラジカル重合反応させて製造したプラスチック光ファイバ増幅器における蛍光強度と、プラズマ重合反応させて製造したプラスチック光ファイバ増幅器における蛍光強度を比較したものである。破線で示されたプラズマ重合反応により製造したプラスチック光ファイバ増幅器の蛍光強度が、実線で示されたラジカル重合反応により製造されたプラスチック光ファイバ増幅器の蛍光強度を上回っており、プラズマ重合反応を用いることで優れた光増幅特性を有したプラスチック光ファイバ増幅器の製造が可能であることを示している。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば光の散乱の原因となる重合開始剤を含まない光透過性能に優れたプラスチック光ファイバーを簡易に製造できると共に、コアに誘導放出物質を混入させた光増幅器としての応用においても、重合開始剤の強い酸化作用による誘導放出物質の損傷発生がない優れた光増幅特性を有したプラスチック光ファイバ増幅器を製造することができるという効果を有する。
【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の横断面図である。
【図２】本発明のプラスチック光ファイバの製造においてモノマーを冷却固化する方法を示した図である。
【図３】本発明のプラスチック光ファイバの製造において容器内を真空引きする方法を示した図である。
【図４】本発明のプラスチック光ファイバの製造においてモノマーをプラズマ化する方法を示した図である。
【図５】異なった重合反応により製造されたプラスチック光ファイバの吸収損失を示す図である。
【図６】異なった重合反応により製造されたプラスチック光ファイバ増幅器の蛍光強度を示す図である。
【符号の説明】
１　　　プラスチック光ファイバ
１ａ　　プラスチックコア
１ｂ　　プラスチッククラッド
１０　　ガラス容器
１１　　モノマー
２０　　容器
２１　　液体窒素
３０　　栓
３１　　通気パイプ
３２　　光ファイバ挿入孔
４０　　真空ポンプ
５０ａ　平行電極
５０ｂ　平行電極
５１　　高周波印加装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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