塑料光纖(POF,Plastic Optical Fiber)發(fā)明于20世紀(jì)60年代。與石英玻璃光纖相比,塑料光纖以其芯徑大、制造簡單、連接方便、可用便宜光源等優(yōu)點(diǎn)正在受到寬帶局域網(wǎng)建設(shè)者的青睞。正是寬帶局域網(wǎng)的迅速發(fā)展帶來了POF技術(shù)的革命性進(jìn)步,特別是以全氟化的聚合物(如商用產(chǎn)品名稱為CYTOP)為基本組成的氟化塑料光纖(PF-POF)在局域網(wǎng)的逐步使用,從而標(biāo)志著PF-POF正在由試驗室步入局域網(wǎng)工程應(yīng)用。在早期還有一種叫PMMA的塑料光纖,目前也有應(yīng)用。
一般,在局域網(wǎng)的工程應(yīng)用的POF是以全氟化的聚合物為基本組成的PF-POF。眾所周知,PF-POF的研究要點(diǎn)為衰減、帶寬、制造方法等問題。最早POF是用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料制成的。由于PMMA材料中存在著大量的C-H鍵諧振會引起很大的光吸收,所以PMMA-POF在650nm的衰減系數(shù)高達(dá)160dB/km以上。研究人員采用全氟化的聚合物材料為基本成份制造出了在850nm和1300nm的衰減系數(shù)小于20dB/km的PF-POF。究其原因是氟化的聚合物中的C-F鍵大大減小了光吸收,故全氟化的聚合物PF-POF的衰減系數(shù)十分小。
與石英玻璃光纖相同,提高POF帶寬主要方法有,(1)采用梯度折射率分布結(jié)構(gòu);(2)精確控制小的材料色散、高的模耦合和小的差分模衰減之間的作用。因此,為了提高POF帶寬和減小模間色散,POF都采用梯度折射率分布結(jié)構(gòu);再通過選擇小的材料色散材料,提高模耦合效率和減小差分模衰減等措施可達(dá)到提高POF帶寬的目的。
長期以來,POF的生產(chǎn)采用的是1982年由日本慶應(yīng)大學(xué)發(fā)明的“界面凝膠”工藝。該工藝?yán)米鳛榘鼘拥乃芰瞎芘c塑料管內(nèi)作為纖芯的混合液體之間發(fā)生的“界面凝膠”作用來形成POF的梯度折射率分布結(jié)構(gòu)的。但是,“界面凝膠”工藝生產(chǎn)PF-POF的“界面凝膠”反應(yīng)需要很長的時間,所以該工藝的生產(chǎn)成本比較高。為了進(jìn)一步降低POF的制造成本,美國OFS公司試驗室的Whitney R.White等人開發(fā)出了一種簡單擠塑工藝來生產(chǎn)PF-POF。這種擠塑工藝是借助兩臺擠塑機(jī)分別擠出芯和包層材料熔體,然后兩種材料熔體在擠塑機(jī)頭處合為一體形成一個同心的熔體流,摻雜材料位于熔體的中心。在擠塑機(jī)頭后,這些熔體材料流過一個長加熱擴(kuò)散管,從而允許來自熔體的中心的小分子摻雜劑擴(kuò)散到包層材料熔體中。通過控制溫度、停留時間和芯/包層材料的相對流速,人們就可以制造出各種折射率分布結(jié)構(gòu)和芯/尺寸的PF-POF。擠塑PF-POF的性能及其應(yīng)用的最高水平。表1列出了PMMA-POF、PF-POF和擠塑PF-POF的性能及其應(yīng)用的一個比較,這個比較供大家參考,目前的性能應(yīng)該有很大的改進(jìn)。
表1:PMMA-POF和PF-POF性能比較
塑料光纖(POF)按折射率剖面結(jié)構(gòu)可分為兩種:階躍折射率多模塑料光纖(SI-POF)和梯度折射率多模塑料光纖(GI-POF)。為滿足各種短距離通信的需要,現(xiàn)將市場上已研制出的不同環(huán)境應(yīng)用的五種塑料光纖,其名稱、組成特點(diǎn)和用途列于下表2中;它們的主要性能詳見下表3,僅供參考。
表2:各種塑料光纖的組成、特點(diǎn)與用途
表3:各種塑料光纖的主要性能
我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12357.4《通信用多模光纖 第4部分:A4類多模光纖特性》對A4類塑料光纖做出了規(guī)定;我國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T 1447《通信用塑料光纖》給出了PMMA-POF和PF-POF的規(guī)范。包括產(chǎn)品分類、要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標(biāo)志、使用說明、以及包裝、運(yùn)輸和儲存等內(nèi)容。
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