塑料光纤传输系统

塑料光纤通信系统的基本组成为:光发送器、光接收器、塑料光纤及一些无源器件。光发送器将电信号(如TTL电平的信号)转化为光信号，光信号被耦合到塑料光纤中，通过塑料光纤传输到光接收器，光接收器将光信号还原为电信号(如TTL电平的信号)。塑料光纤通信系统侧重于短距离通信，低成本、简单易操作、高可靠性，因此在具体系统实现上，完全不同于石英光纤通信系统。

塑料光纤固定连接器用于塑料光纤和塑料光纤的连接。采用V型槽结构，将两根塑料光纤放置在V型槽中，用金属材料固定塑料光纤好后，再用热缩套管封装好即完成了一个塑料光纤固定连接器的制作。V型槽结构的方式可以达到快速、简便地制作塑料光纤固定连接器的目的，同时由于塑料光纤的直径较大(1mm)，连接损耗也不会大。

塑料光纤传输系统

采用塑料光纤通信系统取代电缆连接后，将会在以下几个方面提高设备的性能。

1、提高设备的抗电磁干扰和抗核辐射能力。

2、无串扰。使用光缆来传输信号，各路信号之间不会产生串扰。

3、减轻系统的重量。1500m直径1mm的塑料光纤的重量只有不到2kg。

4、抗雷击能力强。无金属的光缆本身是很好的绝缘体，即使暴露在室外，也不会引来雷电击坏设备。

塑料光纤活动连接器用于塑料光纤收发器和塑料光纤的连接，通过它将光信号耦合进入塑料光纤中。和电缆连接器类似，分为凹头和凸头两种结构。凹头塑料光纤活动连接器和塑料光纤通信收发器是一体，凸头塑料光纤活动连接器连接塑料光纤。塑料光纤活动连接器的机械结构可以有多种选择，因为塑料光纤纤芯直径较大，塑料光纤活动连接器和目前常用的石英光纤活动连接器可以完全不同，可以仿照目前电缆连接器的结构(如SMA结构)，不但做到连接损耗小，而且可以使用夹线钳和电工刀片，很方便地在现场完成塑料光纤活动连接器散件组装。

塑料光纤的研究始于二十世纪60年代。1968年美国杜邦公司用聚甲基丙烯酸甲酯为芯材制备出塑料光纤，但光损耗较大。1974年日本三菱人造丝公司以PMMA和聚苯乙烯为芯材、以低折射率的氟塑料为包层开发出塑料光纤，其光损耗为3500dB/km，难以用于通信。

80年代日本的一些大企业和大学对低损耗塑料光纤的制备进行了大量的研究。1980年三菱公司以高纯MMA单体聚合PMMA，使塑料光纤损耗下降到100-200dB/km。1983年NTT公司开始用氘取代PMMA中的H原子，使最低光损耗可达到20dB/km，并可传输近红外到可见光的光波。

近几年来，欧日等国的公司对塑料光纤的研制取得了重要的进展。它们研制成的塑料光纤，光损耗率已降到25~9分贝/公里。其工作波长已扩展到870微米(近红外光)，接近石英玻璃光纤的实用水平。美国研制的一种PFX塑料系列光纤，有着优异的抗辐照性能。此外，美国麻省波士顿光纤公司研制的Opti-Giga塑料光纤更是引人注目，它不仅比玻璃轻、柔性更好、成本更低，而且可在100米内以每秒3兆比特的速度传输数据。这种光纤还可以利用光的折射或光在纤维内的跳跃方式来达到较高的传输速度。现在美欧日已把塑料光纤用于短途传输，如汽车、医疗器械、复印机等。

就目前塑料光纤生产量而言，日本是世界上最大的塑料光纤生产者，然而却是欧洲推动了塑料光纤新应用领域的开发并建立了光纤检验标准。2001年下半年是欧洲塑料光纤工业发展的重要阶段，在这段时间内建立了欧洲塑料光纤检验和测量的新发展方针。世界上第一个专用塑料光纤应用中心(POFAC)在德国Nuremberg落成。德国采用塑料光纤已经研制成功了多媒体总线系统MOST(24Mbit/s)，并且有几家轿车制造商已把该系统引入到自己的产品上。德国宝马公司(BMW)在其新的7个系列产品中开创了使用100m塑料光纤的记录。欧洲2001年塑料光纤学术交流会和欧洲光纤通信会议同时在荷兰的阿姆斯特丹举行。德国汽车工业不仅推动了塑料光纤的应用，而且也推动了塑料光纤检验和测量标准的建立。

日本也建立了塑料光纤标准，但这些标准对欧洲共同体是无效的。日本工业标准只给出了一种型号塑料光纤的标准，其数值孔径为0.5，而且只有650nm一种波长。该标准没有提及在塑料光纤中的不同激励光条件，也没有规定必须在塑料光纤内形成平衡模分布。

此前建立的玻璃光纤检验方法因为会出现瑞利散射而不适于检验塑料光纤，现在市场上仅有瑞士新成立的Luciol仪器公司出售的一种检验塑料光纤的仪器。

德国工程师学会和电子工程学会研究小组已经详细规定了塑料光纤数值孔径、衰减、传输和机械特性以及环境和寿命的测量方法。塑料光纤检验方法和标准的建立必将促进国际塑料光纤贸易的发展，并消除贸易中的误解。

日本对塑料光纤的应用十分重视，早在几年前，NEC、富士通、住友电器工业公司等45家光通信、多媒体产品的生产厂家就联合宣布，将共同实现已在日本开发成功的塑料光纤的实用化。塑料光纤的成本低廉，被认为是将多媒体引进到家庭的关键技术，随后一些生产厂家就着手建立生产线。?

1986年，日本F富士通公司以PC为纤芯材料开发出SI型耐热POF，耐热温度可达135摄氏度，衰减达450dB/km;

1990年，日本庆应大学的小池助教授开发成功折射率渐变型的塑料光纤，芯材为含氟PMMA、包层为氟化塑，用界面凝胶技术制造。该塑料光纤衰减在60db/km以下，光源650-1300nm，100m带宽3GHz，传输速率10Gb/s，超过了GI型石英光纤，并被广泛认为是高速多媒体时代光纤入户的新型光通信媒介;

1996年，人们纷纷建议以塑料光纤为基础建立极低成本的用户网ATM物理层;1997年，日本NEC公司进行了155Mbit/s的ATM、LAN的试验。

在2000年OFC会议上，日本ASAHI GLASS公司报道了氟化梯度塑料光纤(GI-POF)衰减系数在850nm为70dB/km，在1300nm为33dB/km，带宽已达100mhz/km。用这种光纤成功地进行了50m、2.5Gbit/s的高速传输试验和70摄氏度长期热老化试验。实验结论为氟化梯度塑料光纤完全能满足短距离的通信使用要求。

目前塑料光纤在我国的应用场合有:室内装饰、水景照明、溶洞照明、易燃易爆场合、太阳光的利用。此外，塑料光纤在工业，特别是汽车工业、农业及国防建设中也得到了大量的应用。

网络成本的降低、性能的提高、数字传播技术的引入、电磁干扰的减少以及塑料光纤标准的制定与完善都使得塑料光纤在工业、农业、国防建设中得到大量应用，并推动着塑料光纤产业逐渐成为光通信的主流产业。目前，塑料光纤主要应用于低速、短距离的通信传输中。 由于塑料光纤具有通信容量大、不放射电磁噪音、质量轻等特点，因而在汽车制造工业中得到广泛使用。宝马公司已在其最新产品中使用塑料光纤，用于汽车制造系统的通信。

在工业控制总线系统中，通过转换器，塑料光纤可与RS232、RS422、100 Mb/s以太网、令牌网等标准协议接口连接，从而在恶劣的工业制造环境中提供稳定、可靠的通信路线，高速传输工业控制信号和指令，避免了因使用金属电缆线路受干扰而导致通信中断的危险。

通过塑料光纤，我们可实现智能家电(家用PC、HDTV、电话、数字成像设备、空调、冰箱、音响系统、厨用电器等)的联网，达到家庭自动化和远程控制管理，提高生活质量;通过塑料光纤，我们可实现办公设备的联网，如计算机联网可以实现计算机并行处理，办公设备间数据的高速传输可大大提高工作效率，实现远程办公等。在低速局域网的数据速率小于100Mb/S时，100m范围内的传输用SI型塑料光纤即可实现;150 Mb/s 50m范围内的传输可用小数值孔径POF实现。POF在制造工业中可得到广泛的应用。通过转换器，POF可以与RS232、RS422、100 Mb/S以太网、令牌网等标准协议接口相连，从而在恶劣的工作制造环境中提供稳定、可靠的通信线路。能够高速地传输工业控制信号和指令，避免因使用金属电缆线路而受电磁干扰导致通信传输中断的危险。

塑料光纤作为短距离通信网络的理想传输介质，在未来家庭智能化、办公自动化中也将得到广泛应用。在Internet服务中，塑料光纤由于重量轻且耐用，因而被用来将车载机通信网络和控制系统连接成一个网络，将微型计算机、卫星导航设备、移动电话、传真等外设纳入机车整体设计中，旅客可通过塑料光纤网络在座位上享受音乐、电影、视频游戏、购物。当塑料光纤在传输距离不超过100m时，其传输速率能达到11Gb/s，因此在互联网短距离传输中可以用塑料光纤代替双绞线和同轴电缆，从而保证了互联网中短距离的大容量通信。

在单兵作战系统中，重量轻、可挠性好、连接快捷的塑料光纤，被用于士兵穿戴式的轻型计算机系统。塑料光纤也被用在飞机、战舰、导弹等高科技智能武器的控制系统中。

随着科技的发展，塑料光纤的应用领域越来越广，其市场的发展会越来越广阔。国外在塑料光纤的应用开发上已取得了较大的成果，且不断在加大新的应用研究投入，在韩国、中国以及我国台湾地区已经有厂商开始投入研发生产，因此产业更应就塑料光纤的研究和发展予以密切注视。