塑料光纖發展受關注
時間:2005-08-12
中國塑料光纖產業2004論壇于今年7月17日-18日在上海舉行，來自中國和美國的代表參加了論壇，再論壇研討的項目中，內容涉及塑料光纖研究和工業制備、光電子器件的研發、塑料光纖的應用等方面，會議代表就塑料光纖的未來發展和應用領域表示看好。那么，關于塑料光纖，我們了解的有多少呢？
自1970年美國康寧公司研制出石英玻璃光導纖維后，同年貝爾又試制成半導體激光器，這兩項新技術的結合，開創了光信息傳輸的新時代。盡管玻璃光纖具有上述一系列優點，但它有一個致命的弱點就是強度低，抗撓曲性能差，而且抗輻射性能也不好。因此，近20多年來，科學家們一直沒有停止過對塑料光纖的探索。目前，在“光纖到戶”的拉動應用下，塑料光纖展現了其巨大的市場潛力，本文將簡述這一發展，以求對該產品的初步認識。
顧名思義，塑料光纖指構成光纖的芯與包層都是塑料材料。與大芯徑50/125μm和62.5/125μm的石英玻璃多模光纖相比，塑料光纖的芯徑高達200-1000μm，其接續時可使用不帶光纖定位套筒的便宜注塑塑料連接器，即便是光纖接續中芯對準產生±30μm偏差都不會影響耦合損耗。正是塑料光纖結構賦予了其施工快捷，接續成本低等優點。另外，芯徑100μm或更大則能夠消除在石英玻璃多模光纖中存在的模間噪音。
塑料光纖產品研發史
塑料光纖的研究始于二十世紀60年代。1968年美國杜邦公司用聚甲基丙烯酸甲酯為芯材制備出塑料光纖，但光損耗較大。1974年日本三菱人造絲公司以PMMA和聚苯乙烯為芯材、以低折射率的氟塑料為包層開發出塑料光纖，其光損耗為3500dB/km，難以用于通信。
80年代日本的一些大企業和大學對低損耗塑料光纖的制備進行了大量的研究。1980年三菱公司以高純MMA單體聚合PMMA，使塑料光纖損耗下降到100-200dB/km。1983年NTT公司開始用氘取代PMMA中的H原子，使最低光損耗可達到20dB/km，并可傳輸近紅外到可見光的光波。
近幾年來，歐日等國的公司對塑料光纖的研制取得了重要的進展。它們研制成的塑料光纖，光損耗率已降到25～9分貝/公里。其工作波長已擴展到870微米(近紅外光)，接近石英玻璃光纖的實用水平。美國研制的一種PFX塑料系列光纖，有著優異的抗輻照性能。此外，美國麻省波士頓光纖公司研制的Opti-Giga塑料光纖更是引人注目，它不僅比玻璃輕、柔性更好、成本更低，而且可在100米內以每秒3兆比特的速度傳輸數據。這種光纖還可以利用光的折射或光在纖維內的跳躍方式來達到較高的傳輸速度。現在美歐日已把塑料光纖用于短途傳輸，如汽車、醫療器械、復印機等。
日本對塑料光纖的應用十分重視，早在幾年前，NEC、富士通、住友電器工業公司等45家光通信、多媒體產品的生產廠家就聯合宣布，將共同實現已在日本開發成功的塑料光纖的實用化。就目前塑料光纖生產量而言，日本也是世界上最大的塑料光纖生產者，然而卻是歐洲推動了塑料光纖新應用領域的開發并建立了光纖檢驗標準。2001年下半年是歐洲塑料光纖工業發展的重要階段，在這段時間內建立了歐洲塑料光纖檢驗和測量的新發展方針。世界上第一個專用塑料光纖應用中心(POFAC)在德國Nuremberg落成。德國采用塑料光纖已經研制成功了多媒體總線系統MOST(24Mbit/s)，并且有幾家轎車制造商已把該系統引入到自己的產品上。德國寶馬公司(BMW)在其新的7個系列產品中開創了使用100m塑料光纖的記錄。歐洲2001年塑料光纖學術交流會和歐洲光纖通信會議同時在荷蘭的阿姆斯特丹舉行。德國汽車工業不僅推動了塑料光纖的應用，而且也推動了塑料光纖檢驗和測量標準的建立。
日本也建立了塑料光纖標準，但這些標準對歐洲共同體是無效的。日本工業標準只給出了一種型號塑料光纖的標準，其數值孔徑為0.5，而且只有650nm一種波長。該標準沒有提及在塑料光纖中的不同激勵光條件，也沒有規定必須在塑料光纖內形成平衡模分布。
塑料光纖的優點
塑料光纖與玻璃光纖相比，雖透光性差一些，光損耗較大，初期一般為300分貝/公里，傳輸光帶狹窄(限于可見光區)，被認為難以適應多媒體通信網的需要，但它具有輕而柔軟、抗撓曲、抗沖擊強度高、價格便宜、抗輻照、易加工、并能制成大直徑(1～3毫米，以增大受光角度，擴大使用范圍)等一系列優點，所以備受青睞。此外，光通過塑料光纖的中心部分的直徑約為1毫米，比玻璃光纖大100倍，與纖維之間的連接及與個人機等終端裝置的連接都十分容易。因此塑料光纖安裝費用很低，安裝時采用十分簡單的對準連接插頭即可，這種插頭可用現有的技術生產。
發展展望
塑料光纖作為短距離通信網絡的理想傳輸介質，在未來家庭智能化、辦公自動化、工控網絡化。車載機載通信網、軍事通信網以及多媒體設備中的數據傳輸中具有重要的地位。
通過塑料光纖，我們可實現智能家電(家用PC、HDTV、電話、數字成象設備、家庭安全設備、空調、冰箱、音響系統、廚用電器等)的聯網，達到家庭自動化和遠程控制管理，提高生活質量；通過塑料光纖，我們可實現辦公設備的聯網，如計算機聯網可以實現計算機并行處理，辦公設備間數據的高速傳輸可大大提高工作效率，實現遠程辦公等。
在低速局域網的數據速率小于100Mbps時，100米范圍內的傳輸用SI型塑料光纖即可實現；150Mbps50米范圍內的傳輸可用小數值孔徑POF實現。
POF在制造工業中可得到廣泛的應用。通過轉換器，POF可以與RS232、RS422、100Mbps以太網、令牌網等標準協議接口相連，從而在惡劣的工業制造環境中提供穩定、可靠的通信線路。能夠高速地傳輸工業控制信號和指令，避免因使用金屬電纜線路而受電磁干擾導致通信傳輸中斷的危險。
隨著科技的發展，塑料光纖的應用領域越來越廣，其市場的發展會越來越廣闊。國外在塑料光纖的應用開發上已取得了較大的成果，且不斷在在加大新的應用研究投入，韓國、我國以及臺灣地區已經有廠商開始投入研發生產，因此產業界更應就塑料光纖的研究和發展予以密切注視。
