It is well known the cinnamoyl group reacts to 350nm wavelength UV light and forms crosslinking bond by photodimerization. Such change in the structure would cause the change in the refractive index. When fiber is exposed to the UV light, penetration of light will be decreased according to the depth. Therefore graded index polymer optical fiber (GI-POF) with photopolymers can be made by photochemistry. For this study, monomer was synthesized whose main structure is similar to Methyl metacrylate and which has cinnamoyl functional group as a side group. And copolymerization with Methyl metacrylate is performed because cinnamate homopolymer has poor physical properties and high cost and MMA is good polymer for optical transmission. From the refractive index change mechanism of the cinnmoyl group, it could be anticipated that there is kind of relationship between IR peak intensity ratio of C=C double bond and refractive index. The result shows linear relationship between them. Therefore it was possible to obtain the refractive index profile using IR peak intensity ratio. The change of refractive index was surveyed as various contents of cinnamoyl group and refractive index profile as irradiation time. The results show enough change of refractive index when content of cinnamoyl group is over 10 mol% and proper profile shape could be obtained by the change of irradiation time.
급속도로 증가하는 정보전달의 수요가 일반 구리선의 전송용량을 넘어섬에 따라, 최상의 전송매체로써 광섬유가 각광을 받고 있다. 이는 광섬유의 놀랄만한 전송용량과 경제성 때문이다. 석영을 기초로 하는 유리 광섬유는, 고순도 유리의 뛰어난 광학 특성, 환경 안정성, 내열성 등의 특성을 바탕으로 이미 장거리전화회선 등의 용도로 사용되어지고 있지만, 단거리 전송용으로는 섬유와 섬유와의 연결의 곤란성, 섬유자체의 물성, 섬유의 크기 등의 다양한 문제가 발생한다. 때문에 투광성이 뛰어난 유기고분자의 특성인, 유연하고 충격성이 우수하며 유리섬유대비 직경을 크게 할 수 있는 점들에 착안하여 고분자 광섬유를 제조하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 고분자 광섬유는 전달할 수 있는 빛의 전송 타입에 따라 단일모드와 멀티모드로 나뉘며, 멀티모드는 다시 코어의 굴절율 분포에 따라 코어부분에 굴절율이 일정한 SI-POF(step index-POF)와 코어부의 굴절률이 중심 축에서 외부 방향으로 Gaussian 분포를 가지며 낮아지는 GI-POF(graded index-POF)로 나눌 수 있다. GI-POF는 SI-POF보다 10-100배 많은 정보를 전달할 수 있는데 이는 SI의 경우에는 입사하는 빛의 각도에 따라 이동하는 거리가 달라져 출력단에서 검출된 각 모드의 신호가 넓게 분산 중첩되어 결과적으로 정확한 정보의 검출이 어려워지기 때문이다. 반면에 GI의 경우는 굴절률이 큰 중심은 빛의 전달속도가 느려지고 굴절률이 낮은 바깥부분은 빛의 전달속도가 빠르나 경로차가 길어져 두가지 효과가 상쇄되므로 같은 시간에 광섬유내로 입사한 모드는 많은 분산 없이 비슷한 순서로 출력단에서 검출된다. GI-POF의 제조방법에는 주로 압출 방식과 모재열인출법으로 크게 대별할 수 있는데 압출방식은 주로 SI-POF에, 모재열인출법은 GI-POF에 적용하고 있다. 대표적인 GI-POF의 모재열 인출법에는 Koike가 고안한 계면-겔 중합법이 있다. 계면-겔 중합법은 단량체보다 크기가 크고, 또 중합체보다 굴절률이 큰 Dopants물질을 단량체와 혼합하여 고분자관내에 넣은 후 온도를 승온하여 중합을 개시하면 중합이 진행되면서 고분자관의 표면에 겔이 형성되고, 이때 단량체보다는 크기가 큰 dopant는 겔 안으로 확산되는 확률이 적어 고분자내로 함입되기 보다는 단량체쪽으로 확산되어 중합이 진행될수록 도판트가 중심으로 몰려 중합이 완료될 경우 중심쪽의 굴절율이 점차적으로 높은 프로파일이 형성된다. 이렇게 제조한 모재를 연신하여 GI-POF를 제조하게 된다. 그러나 이방법의 경우 재현성이 낮으며 안쪽으로 갈수록 중합열에 의해 중합속도를 조절하기 어려우며, Dopant의 확산에 의한 안정성에 문제가 발생할 수 있다.
굴절율 분포를 가진 고분자 광섬유 제조에 광화학적 방법을 사용할 수 있다면 제조공정이 한 단계로 간편해질 뿐 아니라 굴절율 구배를 위한 제어가 쉽다라는 장점이 있다. UV빛에 의해 구조가 변함으로 굴절율 변화를 일으키는 물질들이 이러한 목적으로 사용되어질 수 있는데 본 연구에서는 Cinnamoyl group치환체를 사용하였다. Cinnamoyl 작용기를 가진 단량체를 두 단계에 거친 반응으로 합성하였으며, 이와 광섬유 제조에 많이 사용되어지고 있는 Methyl methacrylate와의 공중합을 시도하였다. 적당한 굴절율 분포를 위해서 MMA와의 공중합비와 UV빛의 주사시간을 조절하면서 굴절율의 변화 정도와 그래프 모양의 변화를 관찰하였다. 실험의 결과를 통해 UV 조사를 통한 간단한 공정으로 원하는 굴절율 분포를 얻을 수 있어 광화학 방법으로 고분자 광섬유의 제조가 가능함을 확인할 수 있었다.
