通信用塑料光纖采用PMMA材料組成大直接的芯層，在芯層外包覆一層較薄的采用聚乙烯材料制成的包層，然后在包層外則是一層護(hù)套層。通過這樣一種結(jié)構(gòu)，塑料光纖可兼顧柔韌性和強(qiáng)度特性，從而適應(yīng)客戶的種種應(yīng)用需求。
塑料光纖技術(shù)的發(fā)展
目前業(yè)界用來制造塑料光纖的兩種方法：擠壓法和界面凝膠法，都是由塑料生產(chǎn)加工工藝演變而來。塑料光纖的研究始于二十世紀(jì)60年代。1968年美國杜邦公司用聚甲基丙烯酸甲酷為芯材制備出塑料光纖，但光損耗較大。1974年日本二菱人造絲公司以PMMA和聚苯乙烯為芯材、以低折射率的氟塑料為包層開發(fā)出塑料光纖，其光損耗為3500dB/km，難以用于通信。
1983年NTT公司開始用氖取代PMMA中的H原子，使最低光損耗可達(dá)到20dB/km，并可傳輸近紅外到可見光的光波。
進(jìn)入二十一世紀(jì)后，塑料光纖技術(shù)得到了飛速發(fā)展。如圖3所示，其傳輸速率從2000年還只能支持不到12Mb/s迅速發(fā)展到在2010年已能支持萬兆以太網(wǎng)的高速數(shù)據(jù)通信傳輸。
2006年以來，歐盟內(nèi)部先后開展POF-ALL和POF-PLUS研究計(jì)劃，通過新的光學(xué)器件和傳輸技術(shù)，支持下一代家庭網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心。歐洲電信委員會(huì)2010年頒布了《接入，終端，傳輸和復(fù)用(ATTM);100Mbit/s和1Gbit/s的塑料光纖系統(tǒng)規(guī)范》。
2010年7月，日本旭硝子(AGC)公司宣布將開始在全球銷售高速 FONTEX 塑料光纖，這種塑料光纖可以達(dá)到10千兆比特每秒(1Gbps)大容量數(shù)據(jù)通信傳輸。
美國麻省波士頓光纖公司也研制出用于短距離高速數(shù)據(jù)傳播的Opti-Giga塑料光纖可在100米內(nèi)以每秒3兆比特的速度傳輸數(shù)據(jù)。這種光纖還可以利用光的折射或光在纖維內(nèi)的跳躍方式來達(dá)到較高的傳輸速度。
隨著塑料光纖及其應(yīng)用的發(fā)展，我國信息產(chǎn)業(yè)部在2006年發(fā)布了通信用塑料光纖行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(YD/T1447-2006)。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的塑料光纖可用于短距離通信、電話及數(shù)據(jù)處理設(shè)備，也可用于車、船和航空器內(nèi)的傳輸網(wǎng)。
塑料光纖的應(yīng)用前景
隨著3G通信和FTTx光纖通信技術(shù)的發(fā)展，利用塑料光纖結(jié)合石英光纖鋪設(shè)入戶光纖通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究成為光纖通信技術(shù)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。如下圖所示，利用石英光纖在城域網(wǎng)和骨干網(wǎng)等較長距離的寬帶網(wǎng)上傳輸高速數(shù)據(jù)，然后在辦公住宅網(wǎng)絡(luò)和智能家庭網(wǎng)絡(luò)利用塑料光纖實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信，從而在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)全光纖通信。
早在2003年11月，日本中川公司與NEC、索尼、東京電力、東芝、日本信號(hào)、松下電工等公司成立了 可視光通信聯(lián)盟(VLCC：Visible Light Communications Consortium) 。其后，日本于2007年出臺(tái)了塑料光纖布線標(biāo)準(zhǔn)。
美國電話電報(bào)公司(AT T)也于2010年5月進(jìn)行了關(guān)于塑料光纖(POF)在IPTV中應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)。
但是塑料光纖受限于其材料的本身特性限制，在衰減、熱穩(wěn)定性和光源使用方面還存在諸多局限。
塑料光纖的衰減仍是導(dǎo)致其應(yīng)用尚處于實(shí)驗(yàn)階段的首要原因，其在850nm的衰減仍高達(dá)10dB/km以上，遠(yuǎn)高于目前的多模光纖。同時(shí)由于塑料光纖是由塑料材料構(gòu)成的，故其在高溫環(huán)境中工作會(huì)發(fā)生氧化降解。氧化降解是光纖芯材料中的羰基、雙鍵和交聯(lián)形成的。氧化降解將促使電子躍遷加快，進(jìn)而引起光纖損耗增大。
另外，由于目前塑料光纖的主要低損耗應(yīng)用窗口在650nm附近，這與目前光纖通信網(wǎng)絡(luò)常用的850nm、1300nm和1550nm等光源還不太兼容。而且，在將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的光探測器方面，由于塑料光纖的直徑較大，包層較薄，為降低與光電二極管連接時(shí)的幾何位置對(duì)準(zhǔn)精度，光電二極管應(yīng)具有較大的光敏面，這對(duì)光電二極管提出了更高的要求，目前市面上的Si光電二極管還達(dá)不到塑料光纖通信網(wǎng)絡(luò)的使用要求。
因此，塑料光纖目前的商業(yè)化應(yīng)用還主要在照明、裝飾等領(lǐng)域。利用塑料光纖的大芯徑、可透可見光以及良好的柔韌性等特點(diǎn)，塑料光纖在照明、裝飾等領(lǐng)域有良好的商業(yè)價(jià)值。
塑料光纖的競爭對(duì)手
作為塑料光纖的直接競爭對(duì)手，石英光纖一直在擴(kuò)展其研究應(yīng)用領(lǐng)域，在入戶光纖通信領(lǐng)域，發(fā)展出了彎曲不敏感光纖;在照明光學(xué)領(lǐng)域，發(fā)展出了大直徑能量光纖。
烽火通信作為國內(nèi)光纖通信技術(shù)的領(lǐng)航者，一直致力于光纖前沿技術(shù)的研究。在入戶光纖研究方面，烽火通信開發(fā)出寬波段色素補(bǔ)償光纖以及具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的小彎曲半徑單模光纖，在7.5mm彎曲半徑下，仍具有良好的彎曲損耗，完全符合ITUTG.657B的要求。另外在國家973項(xiàng)目的支撐下，烽火通信開發(fā)出一種FTTH用微結(jié)構(gòu)光纖，可以在3mm的彎曲半徑下實(shí)現(xiàn)低損耗的光通信。
烽火通信同時(shí)還致力于光纖預(yù)制棒技術(shù)的研究，開發(fā)出具有原創(chuàng)特質(zhì)的三步法光纖預(yù)制棒制備工藝，使小彎曲半徑單模光纖的制備更具商用化優(yōu)勢。另外，近幾年來，烽火通信相繼開發(fā)出芯徑達(dá)百 m的有源光纖和芯徑達(dá)1mm的能量光纖，在激光和照明光學(xué)領(lǐng)域均具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
塑料光纖(POF)的研發(fā)是目前業(yè)界熱門的研究領(lǐng)域之一。POF以其芯徑大、柔韌性好、可塑性強(qiáng)、質(zhì)量輕、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)而受到人們的普遍關(guān)注。因此利用通信用POF配合石英光纖，在FTTH的末端(家庭綜合布線)將發(fā)揮效用，可以解決 最后幾百米 的接入難題。另一方面，目前，全社會(huì)倡導(dǎo)低碳建設(shè)，使用更加環(huán)保的塑料光纖，相對(duì)五類線等銅纜產(chǎn)品，也更具競爭力。
但是，塑料光纖也面臨光纖損耗大、光纖耐熱不穩(wěn)定、光纖機(jī)械性能不穩(wěn)定等明顯缺點(diǎn)。有研究人士認(rèn)為，塑料光纖有一個(gè)特定的細(xì)分市場，在汽車和音響等一些短距離低帶寬領(lǐng)域有著較多的應(yīng)用，但主流仍然是采用以玻璃為材料的光纖，塑料光纖不僅不會(huì)取代石英光纖，相反，石英光纖會(huì)慢慢滲透到塑料光纖的領(lǐng)域。
因此，塑料光纖未來在通信領(lǐng)域的應(yīng)用不僅面臨需要解決的一些自身問題，還面臨著石英光纖的有力競爭。通信級(jí)塑料光纖的發(fā)展任重道遠(yuǎn)。
責(zé)任編輯：Randy
