分布的折光指数型光导纤维及其制作方法和具有海一岛结构的多芯光导纤维技术

一种具有多层结构的梯度分布折光指数型光导纤维，包括选自分别来自于单体Ｍ１，Ｍ２，…，Ｍｎ的并且折光指数按该顺序递减的两种或多种均聚物ＨＰ１，ＨＰ２，…ＨＰｎ，和来自于上述单体的一种或多种二元共聚物ＣＰ的（共）聚合物形成许多同心排列的层，所述多层结构应使得在其间形成一个由组成两个相邻层的两种（共）聚合物的混合物组成的一个混合层，并且折光指数在中心最高并且向外围逐渐递减。这种光导纤维可以通过将（共）聚合物送入一多层同心圆形纺丝头，从纺丝头挤出，并让聚合物在纤维的相邻层之间相互扩散来连续生产。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用作光导介质的分布的折光指数型塑性光导纤维。
技术介绍
折光指数从光导纤维的中心到外围逐渐减小的一种径向折光指数分布的分布指数型塑性光导纤维(此处用GI型POFs表示)比阶梯指数型的光导纤维具有更宽频率的谱带宽度，因此希望用作光导介质。对于GI型POFs，具有大量孔洞(NA)和尽可能小的传导损失的光导纤维需要在制造时提高它的弯曲损失和同光源的偶合损失。为了提高NA,GI型POFs必须设计成从光导纤维的中心到外围的最大折光指数差(Δn)足够的大。现已公开了多种制作GI型POFs的方法。它们包括，例如，(1)一种方法包括提供具有不同竞聚率的两种单体和产生具有不同折光指数的两种均聚物，把这些单体放入由这些单体聚合物制成的圆柱形容器中以使这些聚合物溶解和溶胀，聚合这些单体，然后牵伸得到的产物(日本特许公开No.130904/86)；(2)一种方法包括制备多种在不同混合比例下具有不同折光指数的两种聚合物的混合物，对这些聚合物的混合物纺丝得到一种多层纤维，然后对纤维进行热处理来影响相邻层之间的相互扩散(日本特许公开No.265208/89)；和(3)一种方法包括把具有不同共聚比的多种二元共聚物形成的膜卷绕到芯材上，然后在加热条件下牵伸得到的多层材料(日本特许公开No.15684/80)。用上述方法(1)或(2)制作的GI型POFs其缺点在于，由于所有层都由聚合物混合物形成，这些塑性光导纤维(此处用POFs表示)由于微观相分离倾向于形成多相结构，因此表现出大的光散射损失。另外，因为构成多层纤维的相邻层的共聚物之间的折光指数差太大(例如0.02)，用方法(3)制备的包括苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物或类似物的GI型POFs有大的光散射损失。对于制作方法，上述方法(1)的缺点在于它要求一步聚合因此具有低的产率。方法(3)的缺点在于当多种膜卷绕到芯材上时容易引入外来杂质，并且因为在膜的端部的结合处容易发生厚度不均因此很难得到同心圆形纤维。另一方面，由于表现出极小厚度波动性的GI型POF能够连续形成，因此方法(2)极好。然而因为通过单独的纺后热处理，在相邻层之间不能得到足够的聚合物-聚合物的相互扩散，因此很难在POF中形成逐级的折光指数分布。即使提高热处理温度来提高相互扩散层的厚度而产生一种逐级折光指数的分布型，纺丝中牵伸的纤维容易松弛收缩造成不同的纤维直径。因此，在直径不同的部位发生光泄漏和散射从而导致传导损失增加。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高产率制作具有极小厚度波动和光散射损失以及大量孔洞的GI型POF的技术。根据本专利技术，提供一种分布折光指数型光导纤维，具有包括多层同心排列层的多层结构，上述每一层由选自分别来自于单体M1,M2,...Mn的并且折光指数按该顺序递减的两种或多种均聚物HP1,HP2,...HPn(此处n指2或2以上的整数)，和来自于这些单体的一种或多种二元共聚物CPs的一种(共)聚合物形成，这种多层结构是这样的，有一个在两个相邻层之间形成的由组成两个相邻层的两种(共)聚合物的混合物组成的一个混合层，折光指数在中心最高并且向外围逐渐递减。根据本专利技术，还提供一种制作分布的折光指数型的光导纤维的方法，包括制作具有不同折光指数的多种纺丝材料的步骤，每一所述的纺丝材料由选自分别来自于单体M1,M2,...Mn的并且折光指数按该顺序递减的两种或多种均聚物HP1,HP2,...HPn(此处n指2或2以上的整数)，和来自于这些单体的一种或多种二元共聚物CPs的(共)聚合物形成；把纺丝材料加入到多层同心圆纺丝头使折光指数向外围递减，然后从纺丝头挤出；和在纺丝头中和/或从纺丝头挤出后使聚合物在纤维的相邻层之间相互扩散。在上述POF和其制作方法中，除了二元共聚物CPs之外，可以进一步使用来自于包括组成上述二元共聚物CPs的两种单体的三种单体的三元共聚物TPs。另外，这种三元共聚物TPs可用来代替二元共聚物CPs。附图的简单说明附图说明图1包括本专利技术的分布的折光指数型光导纤维的示意图。图1(a)是截面图，图1(b)是纵面图，(c)是折光指数沿径向分布的曲线。实施本专利技术的最佳方式本专利技术中，HP代表一种均聚物，CP代表一种二元共聚物，BP代表两种(共)聚合物的混合物，LNB表示一种由单一一种(共)聚合物形成的非混合层，LB表示一种由两种(共)聚合物的混合物形成的混合层。首先，为了有利于理解本专利技术，给出了单体数量(n)为3的实施方案说明。当单体数量(n)为3时，分别由单体M1,M2,M3来制备均聚物HP1,HP2,HP3。并且，由能得到折光指数彼此相近的均聚物的多种单体结合来制备两类二元共聚物CP1/2,CP2/3。选择这些HP和CP以使每种CP或HP同其它的CP有好的相容性是优选的。本专利技术中，具有较高折光指数的聚合物是来自于单体M1的均聚物HP1和来自于单体M1和M2的二元共聚物CP1/2。对于CP1/2，可以制备多种由不同摩尔比的两种单体构成并且具有不同折光指数的共聚物。同时，具有较低折光指数的聚合物是来自于单体M3的均聚物HP3和来自于单体M2和M3的二元共聚物CP2/3。对于CP2/3，可以制备多种由不同摩尔比的两种单体构成并且具有不同折光指数的共聚物。如图1所示，本专利技术的多层POF具有厚度为TNB的非混合层(LNB)和厚度为TB的混合层(LB)交替排列的结构。在这种结构中，每一非混合层(LNB)是由一单一(共)聚合物形成的层，每一混合层(LB)是由组成非混合层且置于两边的两种(共)聚合物的混合物(BP)形成的层。如果非混合层的数量(LNB)增加，可使用一种主要为非混合层(LB)的结构。但是，当非混合层的数量(LNB)小时，有必要形成一个或多个混合层(LB)，并且增加它们的厚度TB到折光指数不发生突变的程度。图1给出了包含三层非混合层(LNB)和两个混合层(LB)的五层结构的POF。从图1(c)可以看出，折光指数在每一非混合层(LNB)中恒定，而在每一混合层(LB)中连续变化。随着层数的增加，在整个POF中折光指数分布图变得更具梯度。为了提高光传导的频带宽度，优选一种梯度的折光指数分布曲线。但是，如果POF中混合层(LB)的比例太大，它的光传导损失就会增加。因此，从光传导频带宽度的大小和光传导损失的大小平衡的角度来选择折光指数分布型。并且，尽管图1中没有给出，可能会在GI型POF的外围给出一保护层或套料层。首先，解释构成混合层(LB)的BP。通常同HP和CP相比较，BP易于产生折光指数波动和相分离(下文适合称之为“多相结构”)。结果，随着POF中LB比例的增加，整个POF中的光散射损失增加。并且，通常BP比HP和CP的热稳定性更差。因此，当POF在相对高的温度下使用较长时间后，POF中LB的存在加速了POF中多相结构的产生和光散射损失增加。因此，由于随着POF中LB的比例增加整个POF中光散射损失增加，优选POF中LB比例更小和每一LB的厚度TB更小。适合的TB值根据LB的径向位置可改变，也可能依赖于期望的频带宽度性能和层的数量。但是，TB优选约0.3-100μm，更优选约1-10μm。还优选形成BP的HP(或CP)和CP具有好的相容性并且其间的折光指数差尽可能小。其次，解释构成非混合层(LN本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种梯度分布折光指数型具有多层结构的光导纤维，包括许多同心排列的层，每一层由选自分别来自于单体Ｍ１，Ｍ２，…Ｍｎ的并且折光指数按该顺序递减的两种或多种均聚物ＨＰ１，ＨＰ２，…ＨＰｎ（此处ｎ指２或２以上的整数），和来自于上述单体的一种或多种二元共聚物ＣＰ的一种（共）聚合物形成，所述多层结构应使得在其间形成一个由组成两个相邻层的两种（共）聚合物的混合物组成的一个混合层，并且折光指数在中心最高并向外围逐渐递减。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山下友义，田原康照，中村一己，
申请(专利权)人：三菱丽阳株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]