塑料光纤特性研究及其应用摘要：塑料光纤是由高折射率的高聚物芯层和低折射率的高聚物包层所制成的光导纤维。

塑料光纤的研究己经历30年之久，最早的塑料光纤是美国杜邦公司于1968年开发的聚甲基内烯酸甲酯阶跃型塑料光纤。

最初生产的塑料光纤由于衰减大、色散大，带宽远远不能满足高速数据通信的要求，它仅仅用于照明、汽车车灯监控等非通信领域。

随着高聚物材料的合成工艺，改性方法等技术的发展，使得塑料光纤的芯、包材料的选择，制造工艺方法，性能的改善等方面得以长足发展，现今塑料光纤己达到成熟生产和实用化水平。

现在研制的新型氟树脂塑料光纤(POF)的传输速率为2. 5 Gbit/s,传输距离达200 m，其性能与现存的石英多模光纤技术性能完全接近，充分展示了塑料光纤的魅力和应用前景。

这种塑料光纤可以取代石英多模光纤应用到光纤入户的局域网建设中，市场潜力巨大。

塑料光纤与石英光纤相比，塑料光纤在高速短距离通信网络中具有显著的竞争优势，它在100~1 000 m范围内带宽可达数GHz，而成本与对称电缆相当同时塑料光纤具有加工容易、弯曲性能好、连接分路简单、操作简便、价格便宜、可以采用可见光作光源等一系列优点。

塑料光纤制备技术的不断提升正不断提升这塑料光纤的品质，在汽车，局域网，甚至战斗机等高速短距离通信要求较高，传输距离不高的地方，塑料光纤起着举足轻重的地位。

关键词：市场现状制备方法市场前景特性研究应用领域目录前言： (2)1.塑料光纤市场现状及前景 (2)1.1塑料光纤发展过程及前景 (2)1.2塑料光纤主要市场现状 (3)1.2.1汽车工业 (3)1.2.2.消费电子 (3)1.2.3工业控制总线系统 (4)1.2.4互连网 (4)2.塑料光纤的材料及性能 (5)2.1.塑料光纤的皮层材料 (5)2.2塑料光纤的芯材料 (5)2.3塑料光纤的性能 (6)3塑料光纤的制备技术及比较 (9)3.1塑料光纤制备技术 (9)3.1.1棒管法 (9)3.1.2共挤法 (10)3.1.3连续聚合纺丝法 (10)3.2.POF制备方法比较 (10)总述： (11)致谢： (11)参考文献： (11)前言：为了满足局域网用户的要求，各网络运营商都在积极发展自己的短距离高速传输系统。

今天，局域网数据传输速率己由兆比特(Mb)升至吉比特(Gb)或更高的速率。

众所周知，现在短距离高速通信局域网用的光传输介质多为石英玻璃多模光纤。

由于玻璃光纤价格高昂、芯径小接续困难，所以各国光纤研究人员都在积极开发价格便宜、芯径大，便于接续的塑料光纤来作为新一代短距离高速通信用的传输介质。

在短距离高速传输方面，塑料光纤(POF)胜过石英玻璃光纤的优点是大芯径降低了接续成本、塑料材料赋予POF良好的物理化学性能和柔软性等等。

然而，早期的聚甲基内烯酸甲酯阶跃折射率塑料光纤(PMMASI POF)高衰减和低带宽限制了其在短距离通信中应用。

为了解决PMMASI POF的高衰减和低带宽的问题，最近，日本硝了玻璃株式会社开发出一种氟化聚合物梯度折射率塑料光纤(PF GI POF)。

正是这种玻璃态氟化聚合物中的氟化分了结构使得GI POF的具有大的芯径、小的衰减、高的带宽和好的可靠性。

所以PF GIPOF有望替代50/ 125 um 和62. 5/ 125 um石英玻璃多模光纤，成为新一代短距离高速传输系统中最好的光传输介质。

1.塑料光纤市场现状及前景1.1塑料光纤发展过程及前景塑料光纤主要应用于低速、短距离的传输中，在汽车、消费电子、工业控制总线系统和互联网领域发展前景良好，尤其适宜于局域网中短距离通信、有线电视网、室内计算机之间的光传输。

它已有三十多年的研究历史，最初用于照明，后来在汽车、医疗和工业拉制等领域逐渐得到推广，最近在通信领域中也取得了突破性进展。

上世纪70年代初，英国杜邦公司开始了用户数据通信的塑料光纤的基础研究工作。

1987年，美国杜邦公司将其拥有的所有塑杆光纤产品专利全部出售给日本三菱人造丝株式会社、让其继续进行塑料光纤产品开发和推广应用工作。

同年，法国塑杆光纤联合集团研制出的阶跃折封率分布塑料光纤。

1992年，美国IBM公司提出了在100米长的阶跃折封率分布塑料光纤传输50MbPS的试验。

1998年，日本NEC公司在70米长塑料光纤上进行了400kbPS的传输试验，梯度折射分布的氟化物塑料光纤的衰减仅为掺杂的聚甲基丙烯酯塑料光纤衰减的三分之一。

1999年日本庆应大学、日本硝子玻璃株式会社等研制出的氟化聚合物芯梯度折射率塑料光纤(GI POF)，在工作波长为840 nm和1310 nm处，传输速率为2. 5Gb/ s，传输距离超过500 mo同年美国贝尔实验室以830 nm和1310 nm波长，在氟化GI POF上进行了11 Gb/ s的数据传输试验。

2000年日本硝子玻璃株式会社研制出的GI POF的衰减为16 dB/ km(波长为1310 nm)，带宽为569 M Hz/ km。

2001年OFC' 2001报道日本庆应大学研究出了氟化聚合物，其在1. 0~1. 3 um波长处的最低衰减为15dB/km，并以几个Gb/s 的传输距离达到离达到100 m[1]新近开发的年模POF, POF中的光放大器时1550nm低损耗的新型POF材料以及更高功率、更快的光源，都使得光纤分布式数据接口、异步传输模式、企业系统连接体系结构、光纤通道、同步光纤网等应用都涉及塑抖光纤领域。

然而，这种介质目前还不为标准所认可，因为现在可用的技术在要求的带宽下都限制在50米内，或许以后，低成本的POF会得到商业化的反应。

目前，网络成本的降低、性能的提高、数字电子的引入、电磁干扰的减少以及相关标准的制定与完善正推动着电信、消费电子、汽车以及工控市场的迅猛发展，促使塑杆光纤技术逐渐成为光通信产业的主流。

同时，塑杆光纤技术还在低损耗、高性能、氟化聚合物梯度折封率塑料光纤和新型光源方面具有诱人的魅力。

塑料光纤因具有制造简单、价格便宜、接续快捷等优点而备受瞩目，它的发展前景是良好的。

1.2塑料光纤主要市场现状1.2.1汽车工业随着汽车导航系统的飞速发展，信息量的增加，汽车制造商为了提高汽车的安全性能，正在加快采用气囊与传感器的步伐，以便在车内处理更多的信息。

与原来使用的线束相比，塑料光纤具有不放射电磁噪音、质量轻的特点，囚此越来越受到汽车制造商的欢迎。

2000年下半年，欧洲的16家主要汽车制造商共同制订了“MOST”标准，该标准指定塑料光纤作为汽车数据网的传输介质。

这个标准使得塑料光纤供应商可为这16家厂一商提供满足相同标准的产品，从而获得规模效益。

汽车制造商对塑料光纤供应商施加巨大压力，迫使他们降低塑料光纤价格，这对塑料光纤行业的各个方面产生重大冲击并望降低塑料光纤的成本。

为了与欧洲厂商相抗衡，口本与美国的汽车厂商也开始制订各自的标准。

他们计划在汽车中使用1394标准，以支持车内娱乐信息应用，从而使汽车中信息的传输速度达到900Mbit/s 。

戴姆勒一克莱斯勒从1998年11月起，在最高档车烈级“S级”导入了连接导航设备等的信息系统LAN。

不过，塑料光纤的最大长度只有15米。

宝马公司在2002年3月上市的新款轿车“BMW7系列”中采用50米塑料光纤。

宝马公司使用两种车内LAN，一种是信息系统LAN的，`MOST"，另一种是控制系统LAN的“byteflight”。

MOST采用的塑料光纤长度为7米，byteflight采用的长度是43米。

无论是从产品的性能还是成本来看，POF,都更具吸引力。

因为当数据传输速度超过500bit/s时，目前使用的线束就会产生电磁噪音问题。

从POF的需求量来看，汽车领域无疑是相当有吸引力的市场。

以宝马为例，2001年宝马在全球的悄售量为90万辆左右，如果在全部车辆上都使用LAN，则需要4.5万千米的POF1.2.2.消费电子13941b是消费电子领域的一套新标准，完全兼容1394a高速汇流排标准。

新标准把传输距离从原来的4.5米大幅增至100米，让使用者能在家庭或小型办公楼内，通过电缆线建置一套高速传输网路。

13941b标准也可以使用多种传输媒介，包括CATS铜缆线、塑胶光纤以及玻璃材料光纤;此外，13941b的最大传输速率也比1394a标准提高许多，传输速度超过400 Mbit/s最高可达3.2 Gbit/s，并且明确指出将具有低损耗高性能的P0F,作为传输介质之一。

口本的一些公司行动迅速，如索尼公司率先在电视游戏和摄像机中增加了POF的使用。

2001年8月，美国苹果电脑公司的fire W ire技术得到了电视艺术与科技学院的嘉奖。

苹果电脑公司于90年代中期发明了fire W ire 技术，并引领其成为被广泛接受的跨平台业界标准lEEE 1394 。

fireWire是一种将数字设备咖数码摄像机、照相机等)连接到桌面及便携式电脑的高速串行输入/输出技术，该技术已被众多数字外设厂商广泛采用，如索尼、佳能、JVC及柯达等0 2002年4月，苹果公司又收购了fireWire技术领域的领导者Zavante 公司。

1.2.3工业控制总线系统随着计算机和自动控制技术的高速发展，工业自动化水平提高到一个崭新的高度。

工业自动化根据其特点和使用方向可分为过程控制自动化、面向生产和制造业的自动化以及自动化测量系统(工业测量仪表)。

这些工业自动化系统的建立和发展都有一个共同特点，即由直接控制系统向集散烈控制系统发展，而这种集散烈控制系统的发展都是以各种工业网络为基础。

通过这些形形色色的工业总线系统，各种工业设备构成一个既分散又统一的整体。

对POF,来说，工业控制总线系统是其最稳定和最大的市场之一。

通过转换器，POF,可以与RS232,RS422,100Mbit/s以太网、令牌网等标准协议接口相连，从而在恶劣的工业制造环境中提供稳定、可靠的通信线路，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电磁干扰而导致通信中断的危险。

SERCOS接口是唯一已被实际现场应用证明的、采用光纤传输数据的总线标准。

它为用户提供一种数字的、同步的、32位分辨率、对噪声有免疫力的光纤传输媒体。

它提供扩充诊断能力，对分布式、数字多轴运动控制提供较好的应用。

该标准已通过IEC认证(lEC-1491)。

SERCOS由30多个设备供应商支持,SERCOS N.A组织为工程设计和产品开发提供信息。

在欧洲广泛流行的另一个总线标准是由西门子公司开发的Profibus通信协议。

该协议标准在Profibus贸易协会的保护下打入美国市场。

Profibus要用于制造业的分布式控制，其数据传输率和网络规模因使用场合不同而变化。

Profibus的最大特点是非常灵活，用户在不用断系统运行的条件下，就能在网络中添加或删除任何站点（主站或从站)。