新一代短距离光传输介质——塑料光

妇孺皆知，石英玻璃光导纤维以其衰减小、带宽高档便宜被用作远隔绝、高速度、大含量公用网的光传输介质。石英玻璃光导纤维以其材料简单、创造搀杂、价钱高贵、连接艰巨等缺陷规范了其洪量用作短隔绝接入彀光传输介质。恰是为贬低短隔绝接入彀中光导纤维搜集结尾用户的光导纤维接入本钱（即传输介质、连接动工等），阿曼、美利坚合众国等昌盛国度的少许大学和公司已接洽出新一代短距离光传输介质——塑料光纤。塑料光导纤维的便宜：创造大略、价　　　　格廉价、连接赶快等。故其最符合动作局域网中短隔绝通讯、彩电网、室内计划机之间的光传输介质。正文长篇大论的阐明塑料光导纤维的接洽过程、接洽重心、光导纤维本能、体例运用，以飨读者群。　　　　接洽过程　　　　７０岁月初，美利坚合众国杜邦公司发端了数据通讯用塑料光导纤维的普通接洽处事。　　１９８７年，美利坚合众国杜邦公司将其具有的一切塑料光导纤维产物专利十足出卖给阿曼三菱人为丝股份有限公司。三菱人为丝股份有限公司连接举行塑料光导纤维产物开拓和实行运用处事。同庚，法兰西共和国塑料光导纤维共同团体研制出的阶跃反射率散布塑料光导纤维，其带宽为５ＭＨｚ．ｋｍ．　　１９９０年阿曼庆应大学小池康博颁布研制出带宽为３ＧＨｚ．ｋｍ的梯度反射率散布的塑料光导纤维。　　１９９２年，美利坚合众国ＩＢＭ公司的Ｂａｔｅｓ提出了在１００ｍ长的阶跃反射率散布塑料光导纤维传输５０Ｍｂｉｔ／ｓ的考查，小池康博等通讯了用红外莱塞在１００ｍ长的塑料光导纤维长进行２．５Ｇｂｉｔ／ｓ的传输考查。　　１９９４年，阿曼庆应大学佐佐木等通讯，她们研制出了塑料光导纤维光夸大器。　　１９９５年，阿曼ＮＥＣ公司的山崎用少量值孔径６５０ｍｍ ＬＤ，１００ｍ的少量值孔径的阶跃反射率散布塑料光导纤维举行了１５５Ｍｂｉｔ／ｓ的考查。　　１９９６年，人们纷繁倡导以塑料光导纤维为普通创造极低本钱的用户网ＡＴＭ物理层。　　１９９７年，阿曼ＮＥＣ公司的山崎举行了１５５Ｍｂｉｔ／ｓ的ＡＴＭ、ＬＡＮ的考查。　　１９９８年，阿曼ＮＥＣ公司的山崎在７０ｍ长塑料光导纤维长进行了４００Ｋｂｉｔ／ｓ的传输考查。阿曼硝子玻璃股份有限公司通讯，梯度反射散布的氟化学物理塑料光导纤维的衰减仅为掺杂的聚甲基丙烯酯塑料光导纤维衰减的三分之一。阿曼富土通公司的今井通讯，以１．３μｍ ＦＰ－ＬＤ、ＩｎＧａＡｓ－ＡＰＤ为光源，在２００ｍ梯度反射率散布的氟化学物理塑料光导纤维长进行了２．５Ｇｂｉｔ／ｓ考查。　　在ＯＦＣ－９８聚会上，阿曼硝子玻璃股份有限公司通讯了氟化学物理塑料光导纤维的衰减系数：在（６５０－１３００）ｎｍ射程小于１００ｄｂ／ｋｍ，在（８５０－１３００）ｎｍ，约５０ｄｂ／ｋｍ，且希望进一步贬低，其带宽为（３００－５００）ＭＨｚ．ｋｍ，表面带宽可达１０ＧＨｚ．ｋｍ。该塑料光导纤维的宁静处事温度为（－４０～＋９０）℃。ＸａＱｔｉ吉比特半半导体供给商用梯度反射率散布的氟化学物理塑料光导纤维举行了２００ｍ １０Ｇｂｉｔ／ｓ的传输考查。　　２０００年，ＯＦＣ聚会上，阿曼硝子玻璃股份有限公司新本领兴盛部的ＮｏｒｉｙｕｋｉＹｏｓｈｉｈａｒａ等通讯氟化梯度反射率塑料光导纤维的衰减系数：在８５０ｎｍ为４１ｄｂ／ｋｍ，１３００ｎｍ为３３ｄｂ／ｋｍ，其最大带宽已达１００ＭＨｚ．ｋｍ。用这种塑料光导纤维胜利地举行１００ｍ、１１Ｇｂｉｔ／ｓ和５０ｍ、２．５Ｇｂｉｔ／ｓ的高速传输考查和７０℃长久热老化考查。试验表明，氟化梯度反射塑料光导纤维实足满意运用诉求。　　　　接洽重心　　　　１．光导纤维构造　　塑料光导纤维望文生义，即形成光导纤维的芯与包层都是塑料资料。与大芯径５０／１２５μｍ和６２．５／１２５μｍ的石英玻璃多模光导纤维比拟，塑料光导纤维的芯径高达２００－１０００μｍ，其连接时可运用不带光导纤维定位套筒的廉价注塑塑料贯穿器，即使是光导纤维连接中芯瞄准爆发±３０μｍ缺点都不会感化啮合耗费。恰是塑料光导纤维构造付与了其动工赶快，连接本钱低等便宜。其余，芯径１００μｍ或更大则不妨取消在石英玻璃多模光导纤维中生存的模间乐音。　　　　２．光导纤维资料　　塑料光导纤维资料采用时，人们应中心处置的题目是资料的自己衰减要低、色散要小、化稳性要好、创造大略、价钱便宜等。　　现在，选作塑料光导纤维芯材有：聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯聚碳酸酯、氟化聚甲基丙烯酸酯和全氟树脂等；选作塑料光导纤维包层有：聚甲基丙烯酸甲酯、氟塑料、硅树脂等。究其因为是：那些会合物①具备透光性好，光学平均、反射率安排便当等；②以单体生存时经过减压蒸馏本领就不妨提炼；③产生光导纤维的本领强；④加工和化稳性好及价钱廉价等。　　　　３．创造工艺　　即日，人们用来创造塑料光导纤维的两种本领：挤压法和界面凝胶法都是由塑料消费加工工艺演化而来的。　　挤压法重要用来创造阶跃反射率散布塑料光导纤维。该工艺办法大概如次：开始，将动作纤芯的聚甲基丙烯甲酯的单体甲基丙烯甲酯经过减压蒸馏提炼后，偕同会合激励剂和链变化剂一并送入会合容器中，接着再将该容器放入电烘箱中加热，置放确定功夫，以使单体实足会合，结果，将盛有实足会合的聚甲基丙烯甲酯的容器加温至拉丝温度，并用枯燥的氮气平静器的上端对已熔融的会合物加压，该容器底部小嘴便抽出一根塑料光导纤维芯，同声使抽出的纤芯外再包覆一层低反射率的会合物，就制成了阶跃型塑料光导纤维。　　梯度反射率散布塑料光导纤维的创造本领为界面凝胶法，界面凝胶法的工艺办法大概如次：开始将高反射率掺杂剂置于芯单体中制成芯搀和溶液，其次把遏制会合速率、会合物分子量巨细的激励剂和链变化剂放入芯搀和溶液，再将该溶液加入一根选作包层资料聚甲基丙烯甲酯（ＰＭＭＡ）的空腹管内，结果将装有芯搀和溶液ＰＭＭＡ管子放入一烘箱内，在确定的温度和前提下会合。在会合进程中，ＰＭＭＡ管内渐渐被搀和溶液溶胀，进而在ＰＭＭＡ管内壁产生凝胶相。在凝胶相分子疏通速率减慢，会合反馈因为“凝胶效率”而加快，会合物的厚薄渐渐增厚，会合中断于ＰＭＭＡ管子重心，进而赢得一根反射率沿径向呈梯度散布的光导纤维预制棒，结果再将塑料光导纤维预制棒送入加热炉内加温拉制成梯度反射率散布塑料光导纤维。　　　　４．光导纤维本能　　自１９６６年，英藉华人高锟提出光介质外表波导构想此后，光导纤维的接洽由七十岁月起于今体验了由０．８５μｍ多模光导纤维、１．３１μｍ规范单模光导纤维、１．５５μｍ色散位移单模光导纤维、１．５５μｍ非零色散移单模光导纤维和１．５５μｍ大灵验表面积非零色散位移单模光导纤维几大本领与产物的奔腾。石英玻璃光导纤维本能的接洽中心从头至尾定位在衰减、色散、偏振模色散、非线性效力等；塑料光导纤维的本能接洽中心则是衰减、色散、热宁静性等。　　　　（１）衰减　　塑料光导纤维的衰减重要受限于芯包塑料资料的接收耗费和色散耗费。人们是经过采用低反射率和等温收缩率小的塑料资料和经过宁静塑料光导纤维创造工艺贬低构造缺点（如芯直径振动，芯包界面缺点等），来使塑料光导纤维赢得小的散射耗费，而塑料资料的接收耗费则是由分子键（碳氢、碳氟等）舒卷振荡接收和电子跃接收所致的。　　在碳氢键为基础骨子的塑料资料中，在射程６５０ｎｍ处的衰减系数大概为１２０ｄｂ／ｋｍ，即使用氟亚原子置换碳氢键中的氢所构成的氟化塑料资料，其不只本征衰减小，并且色散也贬低了。用氟化塑料制成的梯度反射率塑料光导纤维，其在红外区无亚原子振荡惹起的接收耗费。故可制得在看来光至红外范畴的衰减很小，即在０．８５μｍ波优点衰减系数为４１ｄｂ／ｋｍ，在１．３μｍ波优点衰减为３３ｄｂ／ｋｍ的梯度反射率散布的塑料光导纤维。　　　　（２）带宽　　用作短隔绝光传输介质的塑料光导纤维，按其反射率散布形势可分为两种：阶跃反射率散布塑料光导纤维和梯度反射率散布塑料光导纤维。阶跃反射率散布塑料光导纤维因为模间色散效率使入射光爆发重复的曲射，射出的波形对立于入射波形展示展宽，故其传输带宽仅为几十至上百ＭＨｚ．ｋｍ。氟化梯度反射率散布塑料光导纤维从采用低色散的资料动身，再以优化的梯度反射率散布本领，即可将其反射率散布指数在０．８５－１．３μｍ射程范畴内选定于２．０７－２．３３，进而控制模间色散，遏制出射光带对立于入射光带展宽的功效，从而可制得传输带宽高达几百ＭＨｚ．ｋｍ至１０ＧＨｚ．ｋｍ的梯度反射率散布的塑料光导纤维。　　　　（３）热宁静　　因为塑料光导纤维是由塑料资料形成的，故其在高温情况中处事会爆发氧化降解。氧化降解是光导纤维芯资料中的羰基、双键和交联产生的。氧化降解将督促电子跃迁加速，从而惹起光导纤维耗费增大。　　为真实普及塑料光导纤维的热宁静性，常常的做法是：①采用含氟或硅的塑料资料来创造塑料光导纤维；②将塑料光导纤维的光源处事射程采用在大于６６０ｎｍ，以求得塑料光导纤维热宁静性长久真实。　　　　体例运用　　　　塑料光导纤维在短隔绝通讯光传输体例顶用作光传输链路保证了高速互联网络接口赶快、双向、明显地传递高辨别率图像和数据变换。塑料光导纤维搜集能发展的宽带交易有：交互多媒介和长途熏陶等。更加由于氟化梯度反射率塑料光导纤维具备低衰减、高带宽、价钱廉价、热宁静性好、大芯径便于连接动工等便宜，同声借助暂时商用的光收发源机和调换机胜利举行了高速数据、图像传输，以是氟化梯度反射率塑料将动作下一代短隔绝光传输体例用的光传输介质。(t112)