专利名称：塑料光纤及其制造方法
技术领域：
本发明涉及导波模式为单模(下面称为“SM”)的传输频带高的通信用塑料光纤及其制造方法。更详细的是涉及同时具有透明性、耐热性、耐湿性、耐大气腐蚀性、耐化学腐蚀性、阻燃性及柔软性的、特别适合于要求耐化学腐蚀性的工厂配线及下水道内配线等的、波导模式的SM的传输频带高的通信用塑料光纤及其制造方法。
背景技术：
已经知道，以往作为SM型光纤是玻璃制的，在大容量长距离干线系统中已经实用化。近年来，随着因特网的普及和通信系统的几字化，不仅对于连接通信设备中心之间的中继网络，而且对于连接办公室及家庭的用户系统网络，采用光纤变得越来越重要。但是，由于玻璃制的光纤缺乏柔性，因此使用起来困难，另外进行连接需要专门的技术。
因此，在日本专利特开平5-241036中提出了采用柔性的、容易使用的丙烯系塑料光纤作为SM型光纤的方案。但是，以甲基丙烯酸甲酯树脂为代表的丙烯系树脂或聚苯乙烯系树脂，由于有基于C-H键的振动吸收导致的传输损耗，因此通信使用的光仅限于可见光。所以，一般通信用的850nm及1300nm等近红外光就不能使用。另外，由于理论传输损耗大，传输距离实质上仅限于几百m以下，因此不能用于构筑大楼之间或楼层之间的网络。
对此，日本专利特开平8-5848揭示了采用分子中没有C-H键的非晶态含氟聚合物制造的折射率分布型(下面称为“GI型”)光纤的专利，并揭示了所得到的光纤对于从紫外光到近红外光的大范围内的波长的光都具有低传输损耗。另外，日本专利特开平4-1704等揭示了采用分子中没有C-H键的非晶态含氟聚合物的折射率阶跃型(下面称为“SI”型)光纤。
已经知道，该GI型光纤与SI型光纤相比，在高频带的传输容量大，在由没有C-H键的非晶态含氟聚合物构成的GI型光纤中，还通过控制折射率分布，开发了300MHz·km左右的光纤，另外理论上显示它具有超过10GHz·km的性能。但是，这样高性能的GI型光纤还没有实现。
另外，SM型光纤理论上比GI型光纤的频带高，这在玻璃光纤中已经实用化，但尚未制成由没有C-H键的非晶态含氟聚合物构成的SM型光纤。
本发明的目的在于提供容易使用而且安全(光纤既不折断也不扎手)、连接成本低、可进行几百m～几km左右短距离敷设、在高频带的传输容量大而且低传输损耗的新型SM型塑料光纤及其制造方法。
另外，本发明的目的在于提供可与玻璃制SM型光纤相互连接的新型SM型塑料光纤及其制造方法。
另外，本发明的目的在于提供同时具有透明性、耐热性、耐湿性、耐大气腐蚀性、耐化学腐蚀性、阻燃性及柔软性、特别适合于要求耐化学腐蚀性的工厂配线及下水道内配线等的新型SM型塑料光纤及其制造方法。
发明内容
本发明者根据对上述问题的认识，反复进行专心研究，结果发现，采用特定的含氟聚合物，通过控制塑料光纤的纤芯直径及纤芯与包层的折射率差，使塑料光纤的导波模式形成单模，从而完成了本发明。
也就是说，本发明的塑料光纤是提供纤芯由实质上没有C-H键的非晶态含氟聚合物(a)构成、包层由折射率比含氟聚合物(a)要低0.001以上的含氟聚合物(b)构成的导波模式的单模的塑料光纤。
这里，最好前述含氟聚合物(a)及(b)都是实质上没有C-H键而且主链具有含氟脂肪族环状结构的含氟聚合物。
另外，本发明提供的塑料光纤的制造方法，是将前述含氟聚合物(b)在圆筒状容器中熔融，在前述含氟聚合物(b)的溶液的中心轴部分注入前述含氟聚合物(a)，然后冷却，或者制成前述含氟聚合物(b)的中空圆筒形物体，然后将前述含氟聚合物(a)插入，制成母材，再将该母材进行熔融拉丝，通过这样能够得到前述塑料光纤。
再有，本发明提供的塑料光纤的制造方法，它是将前述含氟聚合物(a)配置在中心部分，将前述含氟聚合物(b)配置在周围，形成同心圆形状，然后利用挤压成形，进行熔融拉丝，通过这样能够得到前述塑料光纤。
利用本发明，能够提供容易使用而且安全(光纤既不折断也不扎手)、连接成本低、能够短距离敷设、在高频带的传输容量大而且低传输损耗的SM型塑料光纤及其制造方法。
另外，本发明的SM型塑料光纤能够与玻璃SM型光纤连接。
再有，本发明的SM型塑料光纤同时具有透明性、耐热性、耐湿性、耐大气腐蚀性、耐化学腐蚀性、阻燃性及柔软性，特别能够适合与要求耐化学腐蚀性的工厂配线及下水道内配线等恶劣条件下使用。
具体实施例方式
下面详细说明本发明本发明的塑料光纤是纤芯由实质上没有C-H键的非晶态含氟聚合物(a)构成、包层由折射率比含氟聚合物(a)要低0.001以上的含氟聚合物(b)构成的导波模式为单模的塑料光纤。
另外，本发明中的折射率是指对于钠的D线的折射率。
在本发明中，作为含氟聚合物(a)，若是非晶态而且在近红外光产生吸收的实质上没有C-H键的含氟聚合物，则没有特别限定，但最好是主链具有含氟脂肪族环状结构的含氟聚合物。在本发明中，作为含氟聚合物(b)，最好是非晶态而且在近红外光产生光吸收的实质上没有C-H键的含氟聚合物。即作为含氟聚合物(b)，只要是折射率低于组合的含氟聚合物(a)，则最好是与含氟聚合物(a)同类的含氟聚合物。作为含氟聚合物(b)，特别是最好主链具有含氟脂肪族环状结构的含氟聚合物。另外，作为含氟聚合物(a)及含氟聚合物(b)，是具有熔融成形性的聚合物，通常实质上是线型聚合物。
下面，首先说明非晶态而且在近红外光产生光吸收的实质上没有C-H键的含氟聚合物、而且是主链具有含氟脂肪族环状结构的含氟聚合物。最好将从该含氟聚合物选择的折射率不同的两种含氟聚合物分别用作含氟聚合物(a)及含氟聚合物(b)。
主链具有含氟脂肪族环状结构的含氟聚合物是主链由碳原子链构成而且该主链具有含氟脂肪族环状结构的含氟聚合物。所谓主链具有含氟脂肪族环状结构意味着具有下述结构，即构成脂肪族环的1以上的碳原子是构成主链的碳链中的碳原子，而且氟原子或含氟的基与构成脂肪族环的碳原子的至少一部分结合。作为含氟脂肪族环状结构，还最好是含氟脂肪族醚环状结构。
含氟聚合物的熔融状态的精度在熔融温度为200～300℃时最好为1×102～1×105Pa·s。若熔融精度过高，则熔融拉丝困难，另外若熔融精度过低，则在加上保护层构成光缆时，承受高温而软化，光的传输性能将下降。
含氟聚合物几平均分子量比较理想的是1×104～5×106，最好是5×104～1×106。若分子量过小，则有时会影响耐热性；若过大，则母材成形或熔融挤压困难。在以固有精度[η]表示该分子量时，全氟(2-丁基四氢呋南)[下面称为“PBTHF”]中30℃条件下比较理想的是0.1～1，特别最好是0.2～0.5dl/g。
作为具有含氟脂肪族环状结构的聚合物，比较理想的是将具有含氟脂肪族环状结构的单体(在构成环状的碳原子与不构成环状的碳原子之间具有聚合性双键的单体，或在两个构成环状的碳原子之间具有聚合性双键的单体)聚合而得到聚合物，或者是将具有两个以上的聚合性双键的含氟单体进行环化聚合得到的主链具有含氟脂肪族环状结构的聚合物。具有上述含氟脂肪族环状结构的单体最好是具有一个聚合性双键的单体，上述能进行环化聚合的含氟单体最好是具有两个聚合性双键而且没有含氟脂肪族环状结构的单体。
构成含氟聚合物主链的碳原子由单体的聚合性双键的两个碳原子构成。因而，具有有一个聚合性双键的含氟脂肪族环状结构的单体中，构成聚合性双件的两个碳原子的一方或两方的碳原子成为构成脂肪族环状的原子。没有脂肪族环状而且具有两个聚合性双键的含氟单体，是一方的聚合性双键的一个碳原子与另一方的聚合性双键的一个碳原子结合而形成环状。利用结合的两个碳原子和处于它们之间的原子(但是，侧链的原子除外)形成脂肪族环状，在两个聚合性双键之间存在醚性氧原子时，形成含氟脂肪族醚环状结构。
由具有含氟脂肪族环状结构的单体聚合物得到的主链具有含氟脂肪族环状结构的聚合物，能够通过将具有全氟(2，2-二甲基-1，3-二恶茂)、全氟(4-甲基-2-亚甲基-1，3-二氧环戊烷)、全氟(2-甲基-1，4-二恶二烯)等含氟脂肪族环状结构的单体单独聚合得到。另外，也可以采用通过使该单体与不含C-H键的基本聚合性单体进行共聚得到的主链具有含氟脂肪族环状结构的聚合物。由于若基本聚合性单体的聚合单位比例较多，则常常含氟聚合物的透光性下降，因此作为含氟聚合物最好是具有含氟脂肪族环状结构的单体的单独聚合物或其单体的聚合单位比例为70摩尔％以上的共聚物。作为不含C-H键的基本聚合性单体，例如有四氟乙烯、氯三氟乙烯等。作为这种类型的市场销售的实质上没有C-H键的非晶态含氟聚合物，有“特氟纶AF”(杜邦公司生产)及“高氟纶AD”(阿乌西蒙特公司生产)。
另外，将具有两个以上的聚合性双键的含氟单体进行环化聚合物而得到的、主链具有含氟脂肪族环状结构的聚合物，是根据及本专利特开昭63-238111号及特开昭63-238115号得知的。即通过将全氟(3-氧杂-1，5-己二烯)或全氟(3-氧杂-1，6-庆二烯)等单体进行环化聚合，或者通过使这样的单体与四氟乙烯、氯三氟乙烯、全氟(甲基乙烯醚)等的不含C-H键的其它基本聚合性单体进行共聚，得到主链具有含氟脂肪族环状结构。作为上述以外的具有两个以上聚合性双键的含氟单体，最好还有全氟(4-甲基-3-氧杂-1，6-庆二烯)、全氟(5-甲基-3氧杂-1，6-庆二烯)等。由于其它的自由基聚合性单体的聚合单位比例较多，则常常含氟聚合物的透光性下降，因此作为含氟聚合物，最好是具有两个以上聚合性双键的含氟单体的单独聚合物或该单体的聚合单位比例为40摩尔％以上的共聚物。作为这种类型的市场销售的实质上没有C-H键的非晶态含氟聚合物，有“赛依托普”(旭硝子公司生产)。
另外，通过使全氟(2，2-二甲基-1，3-二恶茂)等具有含氟脂肪族环状结构的单体与全氟(3-氧杂-1，5-己二烯)及全氟(3-氧杂-1，6-庆二烯)等具有两个以上聚合性双键的含氟单体进行共聚，也能够得到主链具有含氟脂肪族环状结构的含氟聚合物。这种情况下也由于常常因组合而使透光性下降，因此最好时局有两个以上聚合性双键的含氟单体的聚合单位比例为30摩尔％以上的共聚物。
具有含氟脂肪族环状结构的聚合物，其所含的具有含氟脂肪族环状结构的聚合单位相对于具有含氟脂肪族环状结构的聚合物的全部聚合单位从透明性及机械特性等方面来看，比较理想的是20摩尔％以上，特别是最好是40摩尔％以上。
另外，具有含氟脂肪族环状结构的聚合物最好是全氟聚合物。即最好将与碳原子结合的全部氢原子置换为氟原子的聚合物。但是，也可以将全氟聚合物的一部分氟原子置换为氯原子或重氢原子等氢原子以外的原子，由于氯原子的存在具有提高聚合物的折射率的效果，因此具有氯原子的聚合物特别能够用作含氟聚合物(a)。
由于含氟聚合物(b)是用作包层材料，因此与含氟聚合物(a)相比，其折射率必须低0.001以上。另外，与含氟聚合物(a)相比，含氟聚合物(b)的透光性所要求性能的允许范围大，因此含氟聚合物(b)也可以具有少量氢原子。但是，氢原子的存在有可能成为吸收传输光的主要原因，另外与氟原子相比，氢原子的存在将提高聚合物的折射率，由于上述等理由，因此作为含氟聚合物(b)，最好是实质上没有氢原子的聚合物。另外，例如具有含氟脂肪族环状结构的聚合单位相对于具有含氟脂肪族环状结构聚合物的全部聚合单位的比例即使是20摩尔％左右，也足以能够使用。与此不同的是，在含氟聚合物(a)的情况下，最好是40摩尔％以上。例如，含氟聚合物(b)在具有含氟脂肪族环状结构的单体与基本聚合性单体的共聚物的情况下，含氟聚合物(B)中具有含氟脂肪族环状结构的单体的聚合单位比例也可以较少，即使是30摩尔％左右，也足以能够使用。
作为本发明的含氟聚合物(a)及含氟聚合物(b)，最好是上述主链具有含氟脂肪族环状结构的含氟聚合物，但不限定于该含氟聚合物。例如，可以使用前述及本专利特开平8-5848所述的实质上没有C-H键的、主链具有含氟脂肪族环状结构以外的含氟环状结构的非晶态含氟聚合物。具体来说，例如可以使用主链具有含氟亚胺环状结构、含氟三榛环状结构及含氟芳香族环状结构等含氟环状结构的非晶态含氟聚合物。这些聚合物的熔融精度及几均分子量最好与主链具有含氟脂肪族环状结构的含氟聚合物的前述熔融精度及几均分子量处于相同范围内。
本发明的光纤由于纤芯及包层是塑料(含氟聚合物)，因此，不像石英指光纤那样纤芯回着段，另外光纤端部的纤芯也不扎手，所以是安全的。另外，由于纤芯及包层采用含氟聚合物，因此光纤同时具有透明性、耐热性、耐湿性、耐大气腐蚀性、耐化学腐蚀性、阻燃性及柔软性，该光纤特别能够适用于要求耐化学腐蚀性的工厂配线及下水道内配线等。再有，光纤具有可弯性及柔软性，容易使用及连接，该光纤能够适用于构筑连接办公室及家庭的拥护系统网络及连接大楼之间或楼层的网络。
本发明的塑料光纤是导波模式为单模的塑料光纤。
构成单模的条件是用称为归一化频率V的参数利用式(1)表示V=2πaλn12-n22<2.405---(1)]]>a为纤芯半径，n1为纤芯中心的折射率，n2为包层的折射率，λ为波长。本发明的SM型塑料光纤具有由含氟聚合物(a)支撑的纤芯及由折射率比含氟聚合物(a)低0.001以上的含氟聚合物(b)制成的包层，在这种情况下，为了满足式(1)的要求，所需要的(a)与(b)的折射率n1与n2的关系是，其Δn＝n1-n2最好是在0.001≤/Δ n＜0.01的范围。
若小于上述关系，则不能将光限制在纤芯内，弯曲时损耗增大，反之若大于上述关系，则为了满足SM条件，纤芯直径必须非常小，这样很难使光入射。
通过控制塑料光纤的纤芯直径及包层的折射率之差，使塑料光纤的导波模式为单模，就能够实现在高频带的大传输容量及低传输损耗，另外，由于导波模式相同，因此能够与玻璃制SM型光纤相互连接。
本发明的SM型塑料光纤的直径比较理想的是20μm以上，最好是50μm。若直径过小，则容易造成连接等使用困难，另外可能还很难使导波模式为单模。直径的上限虽无特别限制，但若直径过大，则材料成本上升，经济性下降。若考虑到经济性等因素，比较理想的上限是800μm左右。最好是光纤直径为100μm～800μm。
本发明的塑料光纤能利用后述的方法制造。
另外，本发明的塑料光纤的用途是可作几百m～几km左右的短距离敷设用、恶劣使用条件下或与玻璃SM型光纤连接用(支线)，特别适用于短距离敷设用。
作为本发明的SM型塑料光纤的制造方法可采用，(A)将母材成形之后将其进行熔融拉丝的方法，(B)用挤压成形机进行熔融拉丝的方法。这些方法都能够是从聚合物直接制成或一面使单体聚合一面成形。
借助于将所述含氟聚合物(b)在圆筒状容器中熔融，在所述含氟聚合物(b)的溶液中心轴部分注入所述含氟聚合物(a)后冷却，能够制造母材。此外，借助于在熔融形成所述含氟聚合物(b)的中空圆筒状物体后，插入所述含氟聚合物(a)，也能够制造母材。此外，能使成为含氟聚合物(b)的单体进行本体聚合，制造含氟聚合物(b)的中空圆筒状物体。作为在中空圆筒状的圆筒内部充填含氟聚合物(a)的方法，能使用充填溶融状态的含氟聚合物(a)的方法、插入圆筒状成形后的含氟聚合物(a)的方法以及充填成为含氟聚合物(a)的单体并在这种场合进行本体聚合成为含氟聚合物(a)的方法。作为母材熔融拉丝的方法，能通过一面以一定的速度v1将该木材插入圆筒状加热炉，一面从前端起使其熔融，使形状不断变细形成丝状，以一定的速度v2拉出，来得到规定外径的光纤。这时，v1与v2的关系相对于原始母材的纤芯半径r1与光纤的纤芯半径r2，由于存在下述体积一定的关系，即v1πr12＝v2πr22结果有r2r1=V1V2---(2)]]>因而，光纤的纤芯一包层比也根据木材的纤芯一包层比例来决定，所以若改变纤芯直径，则包层之间也改变，因此设计的自由度受到限制。
另外，在采用挤压成形机通过熔融拉丝的方法中，能够通过改变螺旋的转速及喷嘴的大小，制造任意尺寸的光纤，同时由于能够连续制造，因此有望提高生产率，另外也可以采用将两者组合的方法，即是利用挤压法制造母材后再进行热拉伸的方法。
下面根据具体例说明本发明，但本发明不限定于这些具体例。
(合成例1)将全氟(3-氧杂-1，6-庆二烯)[下面称为“PBVE”]30g、离子交换水150g、甲醇10g及聚合引发剂的二异丙基过氧碳酸盐0.15g装入内部容积为200ml的耐压玻璃制高压釜。用氮置换装置内3次后，以40℃进行22小时的悬浮聚合。结果，得到26g的聚合物(下面称为“聚合物A”)。聚合物A的固有精度[η]在PBTHF中30℃条件下为0.24。根据差示扫描热分析(下面称为“DSC”)测定的聚合物A的玻璃转变温度为108℃，室温下是坚韧的透明玻璃状的聚合物。另外，10％热分解温度为468℃折射率为1.342。
(合成例2)将PBVE27g、全氟(2，2-二甲基-1，3-二恶茂)[下面称为“PDD”]3g、离子交换水150g、甲醇10g及二异丙基过氧碳酸盐0.15g装入内部容积为200ml的耐压玻璃制高压釜。用氮置换装置内3次后，以40℃进行22小时的悬浮聚合。结果，得到27g的聚合物(下面称为“聚合物B”)。
聚合物B的固有精度[η]在PBTHF中30℃条件下为0.25。根据IR光谱分析，利用PDD聚合反应形成的重复单位(下面称为“PDD聚合单位”，下同)的含量为10摩尔％。根据DSC测定的聚合物B的玻璃转变温度为115℃，室温下是坚韧的透明玻璃状的聚合物。另外，10％热分解温度为465℃，折射率为1.337。
(合成例3)将PBVE20g、四氟乙烯(下面称为“TFE”)10g、二氯五氟丙烷(下面称为“R225”)30g及全氟过氧化苯酰30mg装入内部容积为200ml的不锈钢制高压釜。在液氮中冷冻真空脱气后，以70℃进行20小时溶液聚合。结果，得到25g聚合物(下面称为“聚合物C”)。
聚合物C的固有精度[η]在PBTHF中30℃条件下为0.27，根据NMR波谱分析，PBVE聚合单位TFE聚合单位的摩尔比为46∶54。根据DSC测定的聚合物C的玻璃转变温度为82℃，室温下是坚韧的透明玻璃状的聚合物。另外，10％热分解温度为468℃，折射率为1.338。
(合成例4)将PBVE22g、全氟(2-亚甲基-4-甲基-1，3-二氧环戊烷)[下面称为“PMMD”]8g、离子交换水150g、甲醇10g及二异丙基过氧碳酸盐0.15g装入内部容积为200ml的耐压玻璃制高压釜。用氮置换装置内3次后，以40℃进行22小时的悬浮聚合。结果，得到26.6g的聚合物(下面称为“聚合物D”)。
聚合物D的固有精度[η]在PBTHF中30℃条件下为0.27。根据NMR光谱分析，PBVE聚合单位PMMD聚合单位的摩尔比为68∶32。根据DSC测定的聚合物D的玻璃转变温度为114℃，室温下是坚韧的透明玻璃状的聚合物。另外，10％热分解温度为447℃，折射率为1.338。
(合成例5)将PBVE8g、2，2-双(三氟甲基)-1，3-二恶茂[下面称为“HFDD”]7g、TFE8g、10gR225及全氟过氧化苯酰50mg装入内部溶剂200ml的不锈钢制高压釜。在液氮中冷冻真空脱气后，以70℃进行20小时溶液聚合。结果，得到4.7g聚合物(下面称为“聚合物E”)。
聚合物E的固有精度[η]在PBTHF中30℃条件下为0.24。根据NMR光谱分析，PBVE聚合单位HFDD聚合单位TFE聚合单位的摩尔比为50∶15∶35。根据DSC测定的聚合物ED的玻璃转变温度为80℃，室温下是坚韧的透明玻璃状的聚合物。另外，10％热分解温度为462℃，折射率为1.338。
(合成例6)将全氟(4-甲基-3-氧杂-1，6-庆二烯)2g及二异丙基过氧碳酸盐6.2mg装入玻璃安培中，在液态氮中冻结，真空排气后封管。在烘箱中加热至40℃20小时后，取出瓶内固化的物体，以200℃干燥1小时。得到的聚合物(下面称为聚合物F)的生产率为99％。利用压力成型制成的聚合物F的薄膜根据阿贝周围社率计测定的折射率为1.328，另外根据动态热机械分析(DMA)测定的玻璃转变温度为124℃。
(实施例1)将聚合物B装入内径3.3cm的圆筒状不锈钢制容器内部，使其熔融。这时，在中心部分插入外径1.1mm的不锈钢棒，使其冷却固化。拔出不锈钢棒，将成形的聚合物B的中空棒(25cm)从容器取出。然后，用聚合物A另外制成外径1mm、长25cm的棒状体，插入聚合物B的中空棒，通过这样得到将聚合物A(折射率为1.342)作为纤芯、将聚合物B(折射率为1.337)作为包层的母材。
将该母材以v1＝0.57mm/min从一端送入加热至240℃的圆筒形电路中，以v2＝10m/min的速度拉出光纤。这时，将木材的纤芯与包层的减压至微弱的94kPa，使纤芯与包层贴紧。这样得到的光纤外径为0.25mm。这时的纤芯直径根据计算的约8μm，对于波长1.3μm的光源，其归一化频率v＝2.24，因此满足单模条件。
从该光纤的一端采用波长1.3μm的激光二极管(下面称为LD)作为光源将光入射，利用近场方向图(下面称为“NFP”)法测定出射光的强度分布，通过这样测定模场直径为10μm。另外，利用弯曲法测定截止波长为1.25μm。
(实施例2)将聚合物C装入内径3.3cm的圆筒状不锈钢制容器内部，使其熔融。这时，在中心部分插入外径1.1mm的不锈钢棒，使其冷却固化。拔出不锈钢棒，将成形的聚合物C的中空棒(25cm)从容器取出。然后，用聚合物A另外制成外径1mm、长25cm的棒状体插入聚合物c的中空棒，通过这样得到将聚合物A(折射率为1.342)作为纤芯、将聚合物C(折合率为1.338)作为包层的母材。
将该母材以v1＝0.57mm/min从一端送入加热至230℃的圆筒形电路中，以v2＝10m/min的速度拉出光纤。这时，将母材的纤芯与包层的间隙减压至微弱的94kPa，使纤芯与包层贴紧。这样得到的光纤外径为0.25mm。这时的纤芯直径根据计算为约8μm，对于波长1.3μm。的光源，其归一化频率v＝2.00，因此满足单模条件。
从该光纤的一端采用波长1.3μm的LD作为光源将光入射，利用NFD法测定出射出的强度分布，通过这样测定模场直径为10μm。另外，利用弯曲法测定截止波长为1.2μm。
(实施例3)用螺旋挤压机，在250～270℃温度下，将聚合物A(折射率为1.342)置于中心，将聚合物D(折射率为1.338)置于周边部分，这样进行双层挤压。这时在模具出口被挤压的聚合物的外径为20mm，通过将其外径缩小至0.2mm，从而制成光纤。这时的光纤卷绕速度为12m/min。这时的纤芯直径根据计算为约8μm，对于波长1.3μm的光源，其归一化频率v＝2.00，因此满足单模条件。
从该光纤的一端采用波长1.3μm的LD作为光源将光入射，利用NFP法测定出射光的强度分析，通过这样测定模场直径为10μm。另外，利用弯曲法测定截止波长为1.2μm。
(实施例4)用聚合物E，根据与实施例1同样的方法，得到将聚合物A(折射率为1.342)作为纤芯、将聚合物E(折射率为1.338)作为包层的母材。
将该母材以v1＝0.57mm/min从一端送入加热至240℃的圆筒形电路中，以v2＝10m/min的速度拉出光纤。这时，将母材的纤芯与包层的间隙减压至微弱的94kPa，使纤芯与包层贴紧。这样得到的光纤外径为0.25mm。这时的纤芯直径根据计算为约8μm，对于波长1.3μm的光源，其归一化频率v＝2.00，因此满足单模条件。
从该光纤的一端采用波长1.3μm的LD作为光源将光入射，利用NFP法测定出射光的强度分析，通过这样测定模场直径为10μm。另外，利用弯曲法测定截止波长为1.2μm。
(实施例5)用聚合物F，根据与实施例3同样的方法，得到将聚合物A(折射率为1.342)作为纤芯、将聚合物F(折射率为1.328)作为包层的光纤。该光纤外径为0.5mm。这时的纤芯直径为4μm，对于波长1.3μm的光源，其归一化频率v＝1.87，因此满足单模条件。
从该光纤的一端采用波长1.3μm的LD作为光源将光入射，利用NFP法测定出射光的强度分析，通过这样测定模场直径为5μm。另外，利用弯曲法测定截止波长为1.1μm。
(实施例6)用アウジモント公司生产的氟聚合物高氟纶AD，根据与实施例1同样的方法，得到将聚合物F(折射率为1.328)作为纤芯、将高氟纶AD(折射率为1.325)作为包层的母材。
将该母材以v1＝0.57mm/min从一端送入加热至250℃的圆筒形电路中，以v2＝10m/min的速度拉出光纤。这时，将母材的纤芯与包层的间隙减压至微弱的94kPa，使纤芯与包层贴紧。这样得到的光纤外径为0.25mm。这时的纤芯直径根据计算为约8μm，对于波长1.3μm的光源，其归一化频率v＝1.72，因此满足单模条件。
从该光纤的一端采用波长1.3μm的LD作为光源将光入射，利用NFP法测定出射光的强度分析，通过这样测定模场直径为10μm。另外，利用弯曲法测定截止波长为1.0μm。
(实施例7)用高氟纶AD和杜邦公司的特氟纶AF，根据与实施例3同样的方法，得到将高氟纶AD(折射率为1.325)为纤芯、将特氟纶AF(折射率为1.31)为包层的光纤。该光纤的外径为0.3mm。这时的纤芯直径为4μm，对于波长1.3μm的光源，归一化频率v＝1.92，因此满足单模条件。
从该光纤的一端采用波长1.3μm的LD作为光源将光入射，利用NFP法测定出射光的强度分析，通过这样测定模场直径为5μm。另外，利用弯曲法测定截止波长为1.2μm。
采用本发明，则能够提供容易使用而且安全(光纤既不折断也不扎手)，连接成本低、可进行几百m～几km左右短距离敷设、在高频带的传输容量大而且低传输损耗的SM型塑料光纤及其制造方法。
另外，采用本发明，则能够提供可与玻璃制SM型光纤相互连接的塑料光纤及其制造方法。
另外，采用本发明，则能够提供通过采用非晶态含氟材料、特别是具有含氟脂肪族环状结构的聚合物使材料色散小于玻璃及丙烯的更高频带的塑料光纤及其制造方法。
还有，根据本发明，能够提供同时具有透明性、耐热性、耐湿性、耐大气腐蚀性、耐化学腐蚀性、阻燃性及柔软性的、特别适合于要求耐化学腐蚀性的工厂配线及下水道内配线等的塑料光纤及其制造方法。
权利要求
1.一种塑料光纤，其特征在于，是纤芯由实质上没有C-H键的非晶态含氟聚合物(a)构成、包层由折射率比含氟聚合物(a)要低0.001以上的含氟聚合物(b)构成的导波模式为单模的塑料光纤。
2.如权利要求1所述的塑料光纤，其特征在于，设含氟聚合物(a)的折射率为n1，含氟聚合物(b)的折射率为n2，则n1与n2的关系为0.001≤n1-n2＜0.01。
3.如权利要求1或2所述的塑料光纤，其特征在于，塑料光纤的外径为100μm～800μm。
4.如权利要求1至3任一项所述的塑料光纤，其特征在于，含氟聚合物(b)是实质上没有C-H键的非晶态含氟聚合物。
5.如权利要求1至4任一项所述的塑料光纤，其特征在于，含氟聚合物(b)是实质上没有C-H键而且主链具有含氟脂肪族环状结构的含氟聚合物。
6.如权利要求1至5任一项所述的塑料光纤，其特征在于，所述含氟聚合物(a)是主链具有含氟脂肪族环状结构的含氟聚合物。
7.如权利要求1至3任一项所述的塑料光纤，其特征在于，所述含氟聚合物(a)及(b)都是实质上没有C-H键、而且是主链具有含氟脂肪族环状结构的含氟聚合物。
8.一种塑料光纤制造方法，其特征在于，将所述含氟聚合物(b)在圆筒状容器中熔融，在所述含氟聚合物(b)的溶液中心轴部分注入所述含氟聚合物(a)后冷却，或者在制成所述含氟聚合物(b)的中空圆筒状物体后，插入所述含氟聚合物(a)，通过这样形成母材，再将该母材进行熔融拉丝，从而得到如权利要求1至7的任一项所述的塑料光纤。
9.一种塑料光纤制造方法，其特征在于，将所述含氟聚合物(a)配置在中心部分，将所述含氟聚合物(b)配置在周围，形成同心圆形状，然后利用挤压成形进行熔融拉丝，从而得到如权利要求1至7的任一项所述的塑料光纤。
全文摘要
本发明提供容易使用而且安全、连接成本低、可进行短距离敷设、在高频带的传输容量大而且低传输损耗的可与玻璃制SM型光纤相互连接的SM型塑料光纤及其制造方法。是纤芯由实质上没有C－H键的非晶态含氟聚合物(a)构成、包层由折射率比含氟聚合物(a)要低0.001以上的含氟聚合物(b)构成的导波模式为单模的塑料光纤，是利用熔融挤压成形或由母材熔融拉丝的塑料光纤制造方法。
文档编号G02B1/04GK1397810SQ02126898
公开日2003年2月19日 申请日期2002年7月18日 优先权日2001年7月18日
发明者杉山德英, 成富正树 申请人:旭硝子株式会社