[发明专利]塑料光导纤维

说明书

本发明涉及弯曲损耗小、耐热性和耐湿热性优良的具有渐变折射率的塑料光导纤维。

作为具有渐变折射率的塑料光导纤维，已知具有渐变的折射率分布结构的塑料光导纤维，其结构包括：作为基体的实际上不含C-H键的非晶含氟聚合物，和折射率与基体不同、沿径向存在浓度梯度分布的物质(见JP-A-8-5848)。此外，JP-A-8-304636揭示了一种光导纤维，为了避免在这种渐变折射率的光导纤维中由于弯曲而使衰减损耗增大，在它基体外周具有折射率低于基体的聚合物。

在外周具有这种低折射率聚合物的常规的渐变折射率的光导纤维具有这样的问题，即当它进行耐热性/耐湿热性测试例如长期耐热性测试(70℃1000小时)、温度循环测试(70℃/-20℃×10次)或热湿循环测试(65℃，95％湿度/-10℃×10次)时，衰减损耗增大。

本发明人分析了热循环测试和热湿循环测试后的光纤，结果发现由低折射率聚合物形成的外层与形成渐变折射率分布的内层之间发生的剥离，是衰减损耗增大的原因。

基于对该问题的该认识，本发明人进行了广泛的实验，结果发现为了提高内层与外层之间的粘合性，使用对构成内层基体的聚合物亲合性高的聚合物作为外层的低折射率材料是有效的。即，本发明再提供一种渐变折射率的光导纤维，其中利用折射率低于内层最外部的折射率而且具有良好粘合性能的聚合物，在有渐变折射率的内层外面形成外层，以提供由弯曲引起的衰减损耗增大降低，同时保持耐热性和耐湿热性的光导纤维。基于该发现，产生了如下所述的本发明。

具有至少两层同心的内/外层结构的塑料光导纤维，它是渐变折射率的光导纤维，其中内层具有由实际上不含C-H键的非晶含氟聚合物(a)形成的渐变折射率结构，外层的折射率低于内层最外部的折射率，而且由选自下面(1)和(2)的含氟聚合物材料(c)形成：

(1)含有与含氟聚合物(a)中相同的聚合单元的含氟聚合物(d)，和

(2)含氟聚合物(a)与另一种含氟聚合物(e)的混合物(f)。

在本发明的光导纤维中，为了使含氟聚合物材料(c)与含氟聚合物(a)具有高粘合性，而且为了不使光导纤维的耐热性和耐湿热性劣化，含氟聚合物材料(c)的玻璃化转变温度Tgc优选70℃＜Tgc＜Tga＋30℃，其中Tga是含氟聚合物(a)的玻璃化转变温度。此外，含氟聚合物(d)优选含有至少30％(摩尔)与含氟聚合物(a)中同样的聚合单元。这里，本发明中的聚合单元指由单体聚合反应形成的聚合物中的重复单元。

此外，为了不使光导纤维的衰减损耗增大，含氟聚合物材料(c)的折射率优选比内层最外部的折射率至少低0.03。这里，本发明中的折射率是相对于钠D线谱的折射率。

在本发明的光导纤维中，其内层优选含有含氟聚合物(a)作为基体，具有不同折射率的物质(b)分布于基体内，形成渐变折射率的结构。作为含氟聚合物(a)，优选如上述现有技术所述的主链上具有环结构的含氟聚合物。同样，含氟聚合物(d)和含氟聚合物(e)优选主链上具有环结构的含氟聚合物。此外，本发明的光导纤维优选在外层外面具有由合成树脂形成的保护涂层。作为这样的合成树脂，优选由含氟聚合物(a)、含氟聚合物(d)和含氟聚合物(e)以外的聚合物制成的迄今已经用作或被建议用作光导纤维保护涂层的热塑性树脂。

在附图中，

图1是在本发明光导纤维的剖面图中说明径向折射率分布的图；

图2是在本发明光导纤维的剖面图中说明径向折射率分布的图。

图中编号的含义如下：

1：内层；

2：外层；

3：内层最外部的折射率；

4：外层的折射率。

本发明光导纤维的径向折射率分布如图1(A)和(B)和图2(C)和(D)所示。横坐标表示光导纤维的直径，纵坐标表示折射率。在内层内(范围(1))，光导纤维具有使中心的折射率高而且折射率随与中心的距离增大而减小的折射率分布。外层的折射率(范围(2))低于内层最外部的折射率。内层中的折射率分布可以是外围部显示为平缓分布的分布，如图1(A)和(B)所示，或者可以是显示为抛物线分布的分布，如图2(C)和(D)所示。从带宽宽的角度考虑，优选后一种抛物线形折射率分布。另一方面，折射率可以具有这样的分布，即，它连续减小至内层最外部，如图1(B)和图2(D)所示，或者它可以自中心连续减小至内层的中间部位，而其内层外面具有恒定的折射率，如图1(A)和2(C)所示。图1(B)和图2(D)中的外层实际上用作包层。另外，内层中折射率恒定的部位，如图1(A)和2(C)所示，用作包层，而外层用作第二包层。