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关于塑料光纤(POF)介绍

浏览:10115  来源:通信人在线  日期:2018-09-29

塑料光纤(POFPlastic Optical Fiber)发明于20世纪60年代。与石英玻璃光纤相比,塑料光纤以其芯径大、制造简单、连接方便、可用便宜光源等优点正在受到宽带局域网建设者的青睐。正是宽带局域网的迅速发展带来了POF技术的革命性进步,特别是以全氟化的聚合物(如商用产品名称为CYTOP)为基本组成的氟化塑料光纤(PF-POF)在局域网的逐步使用,从而标志着PF-POF正在由试验室步入局域网工程应用。在早期还有一种叫PMMA的塑料光纤,目前也有应用。

一般,在局域网的工程应用的POF是以全氟化的聚合物为基本组成的PF-POF。众所周知,PF-POF的研究要点为衰减、带宽、制造方法等问题。最早POF是用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料制成的。由于PMMA材料中存在着大量的C-H键谐振会引起很大的光吸收,所以PMMA-POF650nm的衰减系数高达160dB/km以上。研究人员采用全氟化的聚合物材料为基本成份制造出了在850nm1300nm的衰减系数小于20dB/kmPF-POF。究其原因是氟化的聚合物中的C-F键大大减小了光吸收,故全氟化的聚合物PF-POF的衰减系数十分小。

与石英玻璃光纤相同,提高POF带宽主要方法有,(1)采用梯度折射率分布结构;(2)精确控制小的材料色散、高的模耦合和小的差分模衰减之间的作用。因此,为了提高POF带宽和减小模间色散,POF都采用梯度折射率分布结构;再通过选择小的材料色散材料,提高模耦合效率和减小差分模衰减等措施可达到提高POF带宽的目的。

长期以来,POF的生产采用的是1982年由日本庆应大学发明的“界面凝胶”工艺。该工艺利用作为包层的塑料管与塑料管内作为纤芯的混合液体之间发生的“界面凝胶”作用来形成POF的梯度折射率分布结构的。但是,“界面凝胶”工艺生产PF-POF的“界面凝胶”反应需要很长的时间,所以该工艺的生产成本比较高。为了进一步降低POF的制造成本,美国OFS公司试验室的Whitney R.White等人开发出了一种简单挤塑工艺来生产PF-POF。这种挤塑工艺是借助两台挤塑机分别挤出芯和包层材料熔体,然后两种材料熔体在挤塑机头处合为一体形成一个同心的熔体流,掺杂材料位于熔体的中心。在挤塑机头后,这些熔体材料流过一个长加热扩散管,从而允许来自熔体的中心的小分子掺杂剂扩散到包层材料熔体中。通过控制温度、停留时间和芯/包层材料的相对流速,人们就可以制造出各种折射率分布结构和芯/尺寸的PF-POF。挤塑PF-POF的性能及其应用的最高水平。表1列出了PMMA-POFPF-POF和挤塑PF-POF的性能及其应用的一个比较,这个比较供大家参考,目前的性能应该有很大的改进。

1PMMA-POFPF-POF性能比较

塑料光纤(POF)按折射率剖面结构可分为两种:阶跃折射率多模塑料光纤(SI-POF)和梯度折射率多模塑料光纤(GI-POF)。为满足各种短距离通信的需要,现将市场上已研制出的不同环境应用的五种塑料光纤,其名称、组成特点和用途列于下表2中;它们的主要性能详见下表3,仅供参考。

2:各种塑料光纤的组成、特点与用途

3:各种塑料光纤的主要性能

我国国家标准GB/T 12357.4《通信用多模光纤 4部分:A4类多模光纤特性》对A4类塑料光纤做出了规定;我国通信行业标准YD/T 1447《通信用塑料光纤》给出了PMMA-POFPF-POF的规范。包括产品分类、要求、试验方法、检验规则、标志、使用说明、以及包装、运输和储存等内容。

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