塑料光纤制造技术

本发明专利技术提供一种高次模传递损失和模色散都小的塑料光纤。该光纤是至少具有核芯部以及该纤芯部外周的包层部的塑料光纤，其特征在于，从纤芯中心向外侧，上述纤芯部的折射率沿上述塑料光纤的径向从纤芯中心朝外侧逐渐降低；上述包层部的折射率低于上述纤芯中心的折射率，并且高于芯周边的折射率。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信用的塑料光纤，特别涉及对多模光纤的信息传输性能的改善。
技术介绍
为了对应于近年的信息通信容量的增大，在已有的日本的中线系统中，铺设石英类单模光纤网络，完成了全数字化。石英类单模光纤由于其传输损失低、能远距离传输光信号，所以是理想的传输介质，但是为了更高速通信，将其芯区域的直径设计为5-10μm左右。但对于因石英的刚性，必须将直径减小，才能弯曲来说，还存在极脆弱的现实问题。为了在如此小的芯区域内进行光信号的入射、连接和分支，所以要求非常高的校准(alignment)技术，用石英类单模光纤全方位进行铺设上要花费巨大成本，对家庭等进行铺设都难以达到。另一方面，聚合物光纤(POF)由于构成光纤的原材料由聚合物构成所以材料成本低，与石英类光纤相比，可进行大口径化(200-1000μm)，另外，即使是如此大口径光纤，由于聚合物材料所具有的柔性，弯曲性强，具有非常优异的特性。因为利用这样的POF可进行大口径化，可极其容易地进行光信号的射入、连接和分支。至今为止的研究成果的缓变折射率(简称为GI)型POF是从纤芯中心向外侧，沿上述塑料光纤的径向折射率逐渐降低、上述包层部的折射率低于上述纤芯中心的折射率，材质由聚甲基丙烯酸甲基酯(简称为PMMA)构成的塑料光纤(参考例如日本特许公开公报平6-186441号、日本特许公开公报平6-186442号、日本特许公开公报平7-27928号)。该GI型POF，如图1所示那样，100m传输后的出射波形状受到模相异的影响，形成了到达时间略微扩大的波形，并且形成了与入射波形状几乎一样的形状(图1的实线的波形)。从该点看，GI型POF的模色散小，与以往的SI型(阶梯折射率型、step-index)POF相比，可将通信速度提高2位数，是划时代的产品。另外，考虑到与干线光纤的石英类光纤的连接，作为将用石英类光纤最低损失的波长1.55μm的POF的传输损失减少的尝试，制作了将聚合物分子内的氢原子置换为比其重的重氢原子或者氟原子的POF(参考例如日本特许公开公报平10-268146号、日本特许公开公报平10-293215号)。其结果可制得如下POF吸收波长移动到长波长一侧，用波长1.55μm可实现低损失化，在从较宽的可见光区域到近红外线区域内传输损失非常低。但是，由于采用这些材料实现透明化，使采用以往的PMMA光纤隐藏在背后的高次模的分散的问题更加突出。具体地说，如图1所示那样，在出射波形上，被认为是高模的影响的输出迟后被清楚表现出来(图1中的白色圆形的波形)。用这样的氟类光纤等虽可期望透明化来使传输损失削减，但是，通信速度明显降低的新问题暴露出来。为此，人们热切期望对保持低传输损失，将高次模的传输迟延时间缩短并能提高通信速度的技术的开发。本专利技术为解决上述以往的问题，以到达以下目的为课题。即，本专利技术的课题是提供一种高次模传输损失小，模色散小的塑料光纤。
技术实现思路
根据上述目的进行了深入研究的结果发现本专利技术者通过如下构成就能够到达本专利技术的目的。1.塑料光纤，它是至少具有纤芯部以及该纤芯部外周的包层部的塑料光纤，其特征在于，从纤芯中心向外侧，上述纤芯部的折射率沿上述塑料光纤的径向从纤芯中心朝外侧逐渐降低；上述包层部的折射率低于上述纤芯中心的折射率，并且高于芯周边的折射率。2.根据权利要求1所述的塑料光纤，其特征在于，上述芯周边和上述包层部之间具有中间部，该中间部的折射率低于上述包层部的折射率。3.根据上述1或2所述的塑料光纤，其特征在于，上述纤芯部含有可通过浓度梯度形成折射率分布的非聚合性化合物而形成。4.根据上述1、2或3所述的塑料光纤，其特征在于，上述纤芯部及上述包层部分别独立含有选自丙烯酸类聚合物、聚苯乙烯、聚降冰片烯、聚碳酸酯、聚酰亚胺及聚酯中的一种或一种以上的聚合物。5.根据上述3或4所述的塑料光纤，其特征在于，上述非聚合性化合物是选自二苯硫、苯甲酸苄酯、磷酸三苯酯、邻苯二甲酸二丁酯以及磷酸三甲苯酯中的一种或一种以上的化合物。6.根据上述1、2或3所述的塑料光纤，其特征在于，上述纤芯部及上述包层部分别独立含有实质上不具有氢原子的含氟聚合物而形成。7.根据上述3或6所述的塑料光纤，其特征在于，上述非聚合性化合物是具有3个或3个以上的碳环或杂环、并且实质上不具有氢原子的含氟多环式化合物。8.根据上述3或6所述的塑料光纤，其特征在于，上述非聚合性化合物是氯三氟乙烯低聚物。附图说明图1是显示入射波形状和100m传输后的出射波形状的图。图2是显示W型POF的截面和折射率分布的图。图3是显示使表示折射率分布曲线的式(1)中的参数g变化时的折射率分布曲线的图。图4是显示使上式(1)中的参数ρ变化时的折射率分布曲线的图。图5是适用于将本专利技术制得的塑料光纤母材拉丝的拉丝装置的纵截面图。图6是表示实施例制得的具有中间部的、母体聚合物是PMMA的W型POF的折射率分布图。图7是表示实施例制得的不具有中间部的、母体聚合物是PMMA的GI型POF的折射率分布图。图8是表示母体聚合物是PMMA的POF的模依赖性损失的图。图9是显示模依赖性延迟时间的测定结果的图。(标号说明)a是纤芯中心；b是纤芯部；c是中间部；d是包层部；r0是纤芯中心；r1是纤芯部和中间部的分界点；r2是中间部和包层部的分界点；410是拉丝装置；412是拉丝炉；414是外径检测器；416是卷绕手段；420是外壳；422是炉心管；424是加热器；426是母材；427是缩颈(neckdown)；428是上部圆筒；429是箭头；430是环；432是下部圆筒；434是开关；438是塑料光纤具体实施方式本专利技术的塑料光纤，如图2的折射率分布所示那样，是纤芯部的折射率从纤芯中心向外侧，沿着径向递减，包层部的折射率低于纤芯中心的塑料光纤，其特征在于，在上述纤芯部和上述包层部之间设置折射率低于上述包层部折射率的部分。通过设计具有这样的W型折射率分布的塑料光纤，达到解决高次模的问题。这里本专利技术的纤芯中心是指在光纤内部的、径向折射率最高的部分，图2中的a是纤芯中心。本专利技术的纤芯部是指从上述纤芯中心(r0)向外侧、折射率沿径向递减的具有折射率分布的部分；图2中，b是纤芯部。本专利技术的芯周边是指纤芯部的最外部，图2中是r1。本专利技术的中间部是指位于纤芯部和包层部之间的、具有低于包层部的折射率的部分。通常，中间部的折射率与芯周边的折射率相同。但是，即使是使用与纤芯部的母体的塑料不同的塑料，或者使用与母体的塑料相同的塑料时，通过改变能变化折射率的添加物(非聚合性化合物)的添加量等，也可使用与芯周边不同的材料。此时，中间部的折射率也可以高于芯周边的折射率，也可以低于芯周边的折射率。但是，即使在此种情况下，中间部的折射率必须低于包层部的折射率。中间部存在或者不存在都可以，但是最好具有中间部。图2中，c是中间部。本专利技术的包层部是指位于纤芯部(具有中间部时的中间部)的外侧、覆盖光纤中央的光传输区域，即纤芯部和中间部的部分。包层部的折射率低于纤芯中心的折射率，并且高于中间部的折射率。图2中d是包层部。包层部的折射率可均一，也可以不均一。这里，光纤的折射率将带有某最小值并一直在变化的样式称为“沟”。中间部存在或者不存在时，该沟都存在(将具有这样的折射率分布的光纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
塑料光纤，它是至少具有纤芯部以及该纤芯部外周的包层部的塑料光纤，其特征在于，从纤芯中心向外侧，上述纤芯部的折射率沿上述塑料光纤的径向从纤芯中心朝外侧逐渐降低；上述包层部的折射率低于上述纤芯中心的折射率，并且高于芯周边的折射率。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小池康博，石榑崇明，室伏英伸，渡边勇仁，大西状，
申请(专利权)人：旭硝子株式会社，小池康博，
类型：发明
国别省市：JP[日本]