塑料光缆或成为光通信未来的主要传输介质

塑料光纤（POF）是一种大芯径阶跃光纤，直径为1mm。因为具有较大的尺寸，塑料光纤能在精确度不是很高的情况下，很容易就耦合多种来自光源和连接器的光。因此，常用于塑料光纤的连接器的成本只有玻璃光纤的连接器成本的10-20%，而且塑料光纤只需要刀片就可以完成切割过程！塑料光纤的材质结实，因此容易安装，也不用担心会损坏光纤。塑料光纤在各种光纤中一直“潜伏在幕后”；是照明和低速短距离数据连接中使用的一种特殊光纤。现在，人们对塑料光纤的兴趣大大增加了，例如，R&D就认为其性能很高，便于安装，成本很低。

从光学立场来讲，传统塑料光纤的性能比玻璃光纤的性能要低很多。在650nm波长上，塑料光纤每米的损耗达到0.15-0.2dB，因为塑料光纤具有较大的NA值和阶跃折射率分布，其频带宽度也受到了限制。但是，塑料光纤仍然可以适用于运行较短的链路，例如在仪器的内部或者在一个房间里面，用于办公桌之间的连接，传输距离在50米以内。

随着塑料光纤技术的发展，已经出现了NA值较低的塑料光纤，能提供较高的频带宽度，还有渐变折射率-塑料光纤（GI-POF），不仅频带宽度较高，而且成本较低。渐变折射率-塑料光纤的当前设计能够在100米的传输距离范围之内提供2Ghz的频带宽度，但是它在生产方面还存在一定的问题，阻碍了其应用。最近在新式激光器（垂直腔面发射激光器）上的发展有希望实现非常低的成本，较高的功率以及较高速度的发射器。

塑料光纤的历史

塑料光纤在60年代被引入到光链路中，与其他的传输介质相比,塑料光纤具有简单、低成本的特点。塑料光纤的纤芯很粗，但是仍然有很好的柔韧性。与玻璃光纤不同的是，塑料光纤可以直接切割，不需要任何昂贵且消耗时间的光纤切断和抛光的操作。这就是为什么塑料光纤的安装是非常简单的，而且允许有较大的机械配合公差。

自从塑料光纤的确能够提供这么多优点以来，阶跃折射率PMMA光纤镇长被广泛地用于短距离和低速数据传输应用领域当中。然而传统的阶跃折射率PMMA光纤并不存在其内在的限制因素。因为在可见光和近红外波长附近强烈的光学吸收性能，PMMA光纤限于使用单一的传输波长在650nm的光。但是即使在这个波长上，阶跃折射率PMMA仍然存在较大的衰减，因此将其实际的链路长度缩短到50米或以下。

在塑料光纤上最新的进展：渐变折射率PMMA光纤

渐变折射率折射率分布在很长时间以来用于玻璃光纤，提高其频带宽度和消除其他的限制。也将该种技术引入到塑料光纤当中。通过将光纤芯的折射率逐级分布，塑料光纤获得了许多较高的频带宽度。

如何制造渐变折射率PMMA光纤

在生产渐变折射率塑料光纤的方法当中，使用了MMA单体和提高折射率掺杂物的混合物，将其置于PMMA管道中并加热。MMA渗透内部管壁，生成一种膨胀的“凝胶”相，在其中形成了聚合物。较大的掺杂物分子有一部分从胶体相中被析出，并且当聚合向内部扩展时，掺杂物逐渐越来越集中在预成形的中心部。当预成形彻底聚合时，掺杂物形成了具有渐变折射率的光纤芯，外层包覆的PMMA管道作为包层。

此类渐变折射率PMMA光纤能够提供比较宽的频带宽度。但是和传统的阶跃折射率PMMA光纤一样，此类光纤仅仅限于可见光波长。

PFBVE光纤的开发

在1996年发明了一种新型的渐变折射率塑料光纤，能够克服在阶跃折射率和渐变折射率PMMA光纤中出现的波长限制。这种光纤建立在一种新型的材料之上——对全氟聚丁烯乙烯基醚，Asahi Glass Co. 也称之为CYTOP，透明氟树脂。PFBVE光纤在大多数波长上具有非常低的吸收衰减，并且在近红外波长上有着非常良好的透明度。尽管PFVBE光纤具有较低的吸收损失，但是仍然存在着因为散射损失而造成的巨大衰减。但是随着PFBVE光纤的发展，预计将会大大的降低这种衰减。

塑料光纤的频带宽度

直至90年代早期，塑料光纤并不具有很高的频带宽度，并且也很少有关于塑料光纤实现的高比特率传输的案例。出现这种情况的原因是，没有很好的用于塑料光纤的激光二极管和光电探测器。

然而在1994年，日本电气公司报道说，他们在塑料光纤上成功地实现了2.5Gbps的数据传输。从那时起，更多人把兴趣集中在塑料光纤数据链路上。

从那以后，在低衰减的PF-聚合物渐变折射率塑料光纤上开发的进展很大程度上提高了位速度-距离产品。然后在1999年，贝尔实验室和Lucent在100米的PF-聚合物渐变折射率塑料光纤上，使用1300nm波长的光完成了11Gb/sec的冲击演示。这更加刺激了对更高频带宽度塑料光纤的开发。

限制多模光纤频带宽度的主要因素是模色散现象。已经通过优化折射率分布纤维芯区域解决了这个问题。对于塑料光纤来说，这种优化不仅降低了模色散，而且也降低了材料和折射率分布色散。

可以通过测量取决于聚合物折射率的波长，来估计塑料光缆的材料和折射率分布色散。应当注意的是，PF聚合物的材料色散要小于近红外区域的硅质色散。

有报道称，在长度为100米的距离上，基于PMMA的渐变折射率塑料光纤的最大频带宽度大约在3Gbps。这在很大程度上受到了很大的材料色散的控制。

对于基于SiO2-GeO2的多模光纤来说，为了实现在100米到300米距离之上的几个十亿比特每秒的传输数据，有必要对规定的波长实施精确的折射率分布控制。这是因为频带宽度对波长的依赖性要比PF聚合物的波长依赖性大很多，而且已经很好的证明了这一点。

对于基于PF-聚合物的渐变折射率塑料光纤来说，使用狭窄谱线宽度的垂直腔表面发射激光器能够在很宽的波长范围（600nm到1600nm）内实现超过十亿比特的传输速度。这在以硅为基础的且比PF聚合物的材料色散更大的多模光纤上并不成立。

如果生产的基于PF-聚合物的渐变折射率塑料光纤具有优化的折射率分布，则在1km的距离上，使用800nm到1300nm的波长范围，预期数据传输率能够大大高出十亿比特每秒。在以硅为基础的多模光纤上，使用宽波长范围是不能达到这么高的数据速率。

塑料光纤的前景

聚合物不能实现很高的光学和机械学的质量，但是无机材料在纤维领域可以达到。然而基于PF-聚合物的渐变折射率塑料光纤有可能达到比硅质光纤高的频带宽度，这是因为PF聚合物的材料色散要比硅质的材料色散低。

基于PF-聚合物的渐变折射率塑料光纤的衰减可以降低到1dB/km，这与硅基光纤的衰减差不多。基于PF-聚合物的渐变折射率塑料光纤的低衰减和低材料色散为世界上持续增加的频带宽度需求提供了潜在的解决方案。

为什么我们使用塑料光缆

多年以来，塑料光缆已经成功地应用在不同的领域当中，例如标识系统、装饰照明和工业网络以及汽车行业的各种任务中。目前，传输的这种方法被认为是在多重环境当中最先进的一种方法。持续不断的技术进步使得塑料光纤成为一种住宅和商业网络以及数据通信网络的替代物。

塑料光纤所能提供的许多优点中包括：

非常快的数据传输速度，达到十亿比特每秒（Gbps）能够消除电磁干扰（EMI），确保客户获得高质量的服务支持的高清晰度IP TV（HD IPTV）服务，并支持新一代产品

使用塑料光纤的好处

塑料光纤能够提供许多玻璃光纤没有的优点，而且不会降低产品和服务的性能。因为非常可靠和结实，所以塑料光纤已经在许多不同的市场上得到了广泛的应用。因为具有能够达到1Gbps的数据传输速度，并且能够保证高质量的服务，塑料光纤是建立100Mbps以太网的最稳固的技术。光学塑料光纤也特别适用于高频带宽度的新式应用，这包括IPTV和三网合一服务。

存在很多种可以使用塑料光纤代替传统线路的原因，例如CAT5和CAT6。

1、快速、简单、经济：可以使用基本的工具将塑料光纤安装在房屋建筑中，能够提供连通性的“园亭”，这样可以实现比其他住宅或者商业区中其他网络技术更加快速且简单的安装。并且能够帮助降低宽带业务供应商（BSP）开展业务的成本。

2、高频带宽度：塑料光纤能够达到1Gbps的数据传输速度，并且确保家庭和办公室中各个装置的高品质服务。

3、小型化，便捷：其直径为2.2mm，超薄塑料光纤能够在建筑物的新型结构或者改型中敷设（内墙和外墙，底板，地下或者在任何可以"牵引"光缆的地方）。

4、结实并且耐用：塑料光纤是一种强壮的技术，且耐久性极好，可以弯曲而不降低服务质量或者频带宽度，也不会对线路产生潜在的破坏。因此塑料光纤对于在所有的结构中敷设网络是理想的选择。

5、不会受到电噪声的影响：光纤以光学的方式传输数据，因此其不受电噪声产生的影响。这也就是说塑料光纤能够位于电线的附近，在应用当中的一个主要优点是，能够为多媒体任务提供较高的频带带宽。

6、简单的设计：塑料光纤能够满足所有的结构上的要求，并且可以用于家庭和建筑物的设计当中。目前可以使用塑料光缆实现在75米范围内的点到点的应用，传输数据率达到100Mbps，在使用中继器的情况下支持低成本的柔性光缆网络的扩展。

7、效率：塑料光缆的电缆敷设，塑料光缆的设备、连接器以及收发器都是非常便宜的，因此适用于那些期望在工程当中以很小的预算集成先进产品的BSP供应商和施工人员。

8、快速的查找和调试：调试（查找和解决问题）是非常的简单和容易，这是因为塑料光纤使用可见的红色光（这种光对于我们的眼睛来说是安全的）从一个装置向另外一个装置传输数据。塑料光纤仅仅是一种相互连接技术，在这种连接当中在两个终端之间发出和接收信号，有利于完成调试任务。因此，对光缆观察一下就能够成功地检查网络的连通性（红光）。

9、应用范围广泛（汽车行业）：塑料光纤是一种在许多市场经过验证的替代产品，因此塑料光纤被广泛地运用于汽车工业当中。已经有超过2000万车辆使用了塑料光纤来实现信息服务。

塑料光纤本地网络方案

革命性的塑料光纤本地网络方案促进了FTTH的普及，与此同时也促进了IPTV和高分辨力电视服务。塑料光纤有很高的柔韧性、安全性和稳定性。塑料光纤转换器更经济、可靠性更高，能够为每个连接提供专用极高频宽度。可以使用工具安装塑料光纤，形成低成本的本地网络。这与“花园用喷灌机软管”连接类型相同，和其他的本地网络技术相比，这样系统安装就更为简单有效。

本地网络由两台或者更多计算机、IP 电话、IPTV、打印机、照相机设备组成，实现通讯网络，可以看电视，打印，监控或者实现其他目的，但是本地网络能够分享资源、共享文件、访问因特网，光盘、硬盘以及其他额外的资源。

系统能够提供达1G的交换容量，并确保本地设备的互连传输质量，速度达到100万亿的用于本地连接的高速以太网是最可靠的技术。系统使用损耗因数为150-200dB/km、1mm直径的塑料光纤，外部是1.5和2.2mm白色或者黑色双股电线，100米的重量低于800g，拉伸强度大于140N，数值孔径NA是0.3-0.5，进入角是60°，光纤接头中心定位偏差小于30um，几乎不影响配对损失。柔软且超细纤维的直径能够敷设在新建筑物或者翻新线路的建筑物中，能够置于外墙和内墙、护墙板、地毯下，或者通常情况下易于进入的地方，除了网络传输介质（例如种类5或者种类6光缆之外），这些光纤具有更多的优点，且最重要的是本地网络的安装非常容易。

塑料光纤的功能和特点：

安装过程快速简单体积小设计简洁使用可见光，可快速排除故障高成本支持互联网接入和文件传输支持多人游戏可通过因特网实现国际互联网电话呼叫，可以在很大程度上降低国际呼叫的成本可观看HD 因特网电视（IPTV）因为塑料光纤能够提供100MB的频带宽度，因此可以在长时间内不用考虑升级的问题支持打印、复制、传真和扫描操作，适用于本地办公室的需要，并且与此同时实现网络监控，不管你身处何方，只要有网络，您就能够在家里观察到情况。