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塑料光纤现状与前景展望5篇

第一篇：塑料光纤现状与前景展望塑料光纤现状与前景展望摘要：简要叙述了塑料光纤的历史，研究现状，并对塑料光纤的未来前景进行了展望。关键词：光纤传输，塑料光纤，POF，传输损耗，传输带宽正文：1.前言人类已经进入信息时代，对信息需求激增,接入网在向光纤到户迈进。但由于以往使用的石英光纤在连接及系统安装方面都存在着许多不尽人意的地方,特别是当其直径小于0.1mm时，抗冲击的能力较差,不易连接，生产的成本也比较高,不仅提高了局域网建设的成本，也增加了用户的负担。为了解决这个问题，人们又在寻找用其它新型材料作通信传输介质的途径，其中被大力开发的一种就是塑料光纤（POF）。2.塑料光纤的发展历程塑料光纤已有30多年的历史,最初用于传光、照明和传相等,其后在汽车、医疗和工业控制等方面也取得了成熟的应用和推广,最近在宽带通信领域中也取得了突破性进展。最早的塑料光纤是美国杜邦公司于1964年开发的以聚甲苯丙烯酸甲酯(PMMA)为纤芯的塑料光纤,其传输损耗大约为1000dB/km。其后,日本的NTT和三菱人造丝公司在杜邦公司拉丝技术的基础上致力于降低塑料光纤的损耗,在提高其耐热性和研究梯度折射率塑料光纤(GI2POF)等方面取得了重大成就。1992年,Yoshiro、Koike等人用界面凝胶法制造出的梯度折射率光纤,明显降低了塑料光纤的损耗,有效提高了塑料光纤的带宽,为塑料光纤在通信网络中开拓了广阔的应用前景。2000年,OFC会议上,日本硝子玻璃株式会社报道了氟化梯度塑料光纤衰减系数：在850nm为41dB/km、1300nm为33dB/km,其带宽已达100MHz/km。用这种光纤成功地进行了100m、11Gbit/s和5.0m、2.5Gbit/s的高速传输试验和70℃长期热老化试验。通过实验得出结论,氟化梯度塑料光纤完全能满足短距离通信的使用要求。美国在塑料光纤的发展历程中也起到了推动作用,美国政府委托波音、BOF等公司于1992年成立了高速塑料网络联合体(HSPA),目标是研制渐变型塑料光纤。通过三年的努力,该联合体已经将塑料光纤技术推向航空、汽车和数据通信市场,并于1997年5月通过了渐变型塑料光纤的第一个工业标准。塑料光纤之所以得到世界上许多国家和组织的积极开发,就在于塑料光纤将用于通信网络中1千米范围内的网络连接,成为短距离高速通信网络主要的传输媒质。3．塑料光纤的原理塑料光纤的工作原理为：当光线以一定角度从光密介质射向光疏介质时，就会发生光线在界面上的全反射，光线重新折回光密介质中，光纤就是利用全反射的原理将光从一端传至另一端的。构成塑料光纤的材料有两种，高折射率和低折射率的两种透明聚合物，而且低折射率的材料必须完整地包住高折射率的材料，即皮材必须包覆住芯材。塑料光纤的芯材和皮材必须满足以下几个条件：（1）两者都是透明的无定型聚合物，具有耐高温性和强韧性；（2）两者的折射率之差应满足n芯n皮0.05的条件，以确保有一定的受光角；（3）两者具有良好的匹配性，界面粘接性良好。4．塑料光纤的优点塑料光纤与石英光纤相比,塑料光纤在高速短距离通信网络中具有显著的竞争优势,特别在100-1000m范围内带宽可达数GHz,而成本则与对称电缆相当。同时塑料光纤具有加工容易、弯曲性能好、可以制成大芯径(0.5-1mm)、大数值孔径(0.3-0.5)的光纤,且可采用注塑连接器,其连接、分路简单,操作简便,价格便宜,可采用可见光作光源等一系列优点。另外,塑料光纤的重量轻,可绕性好,易于在狭窄的空间内铺设。因此备受人们关注,形成了国际上一个新的研究开发热点。据国际市场分析,塑料光纤将以每年20%以上的速度增长,至2002年,全世界塑料光纤的销售额估计将高达10亿美元。5.塑料光纤的性能目前石英玻璃光纤性能的研究主要定位在损耗、色散、偏振模色散、非线性效应等,而塑料光纤的性能研究重点则是损耗、色散、热稳定性、机械性能等。塑料光纤的最大缺点是损耗大。塑料光纤的损耗主要取决于所选材料的散射损耗和吸收损耗。其中散射损耗有因为波导结构不完善(如聚合物杂质、光纤中的微空隙、尘埃和气泡、纤芯直径的不均匀不完整性等)所引起的损耗以及由于瑞利散射引起的损耗。使用合适的包层材料和控制聚合物聚合度与分子量分布,可降低散射损耗。而吸收损耗则是由分子键(碳氢、碳氘等)伸缩振动吸收以及分子键中的不同能级间的电子跃迁引发吸收所致。在以碳氢键为基本骨架的高分子材料中,波长为650nm处的吸收损耗大约为120db/km。如果用氟原子替代碳氢键中的氢原子后所组成的氟化塑料材料,这样不仅降低了损耗,而且也降低了色散。用氟化塑料制成的梯度折射率光纤,由于其在红外区无原子振动引起的吸收损耗,故可制得在可见光至红外范围的损耗很小,即在1.3um波长处吸收损耗为33