塑料光纜或成為光通信未來的主要傳輸介質

塑料光纖（POF）是一種大芯徑階躍光纖，直徑為1mm。因為具有較大的尺寸，塑料光纖能在精確度不是很高的情況下，很容易就耦合多種來自光源和連接器的光。因此，常用于塑料光纖的連接器的成本只有玻璃光纖的連接器成本的10-20%，而且塑料光纖只需要刀片就可以完成切割過程！塑料光纖的材質結實，因此容易安裝，也不用擔心會損壞光纖。塑料光纖在各種光纖中一直“潛伏在幕后”；是照明和低速短距離數據連接中使用的一種特殊光纖?，F在，人們對塑料光纖的興趣大大增加了，例如，R&D就認為其性能很高，便于安裝，成本很低。

從光學立場來講，傳統(tǒng)塑料光纖的性能比玻璃光纖的性能要低很多。在650nm波長上，塑料光纖每米的損耗達到0.15-0.2dB，因為塑料光纖具有較大的NA值和階躍折射率分布，其頻帶寬度也受到了限制。但是，塑料光纖仍然可以適用于運行較短的鏈路，例如在儀器的內部或者在一個房間里面，用于辦公桌之間的連接，傳輸距離在50米以內。

隨著塑料光纖技術的發(fā)展，已經出現了NA值較低的塑料光纖，能提供較高的頻帶寬度，還有漸變折射率-塑料光纖（GI-POF），不僅頻帶寬度較高，而且成本較低。漸變折射率-塑料光纖的當前設計能夠在100米的傳輸距離范圍之內提供2Ghz的頻帶寬度，但是它在生產方面還存在一定的問題，阻礙了其應用。最近在新式激光器（垂直腔面發(fā)射激光器）上的發(fā)展有希望實現非常低的成本，較高的功率以及較高速度的發(fā)射器。

塑料光纖的歷史

塑料光纖在60年代被引入到光鏈路中，與其他的傳輸介質相比,塑料光纖具有簡單、低成本的特點。塑料光纖的纖芯很粗，但是仍然有很好的柔韌性。與玻璃光纖不同的是，塑料光纖可以直接切割，不需要任何昂貴且消耗時間的光纖切斷和拋光的操作。這就是為什么塑料光纖的安裝是非常簡單的，而且允許有較大的機械配合公差。

自從塑料光纖的確能夠提供這么多優(yōu)點以來，階躍折射率PMMA光纖鎮(zhèn)長被廣泛地用于短距離和低速數據傳輸應用領域當中。然而傳統(tǒng)的階躍折射率PMMA光纖并不存在其內在的限制因素。因為在可見光和近紅外波長附近強烈的光學吸收性能，PMMA光纖限于使用單一的傳輸波長在650nm的光。但是即使在這個波長上，階躍折射率PMMA仍然存在較大的衰減，因此將其實際的鏈路長度縮短到50米或以下。

在塑料光纖上最新的進展：漸變折射率PMMA光纖

漸變折射率折射率分布在很長時間以來用于玻璃光纖，提高其頻帶寬度和消除其他的限制。也將該種技術引入到塑料光纖當中。通過將光纖芯的折射率逐級分布，塑料光纖獲得了許多較高的頻帶寬度。

如何制造漸變折射率PMMA光纖

在生產漸變折射率塑料光纖的方法當中，使用了MMA單體和提高折射率摻雜物的混合物，將其置于PMMA管道中并加熱。MMA滲透內部管壁，生成一種膨脹的“凝膠”相，在其中形成了聚合物。較大的摻雜物分子有一部分從膠體相中被析出，并且當聚合向內部擴展時，摻雜物逐漸越來越集中在預成形的中心部。當預成形徹底聚合時，摻雜物形成了具有漸變折射率的光纖芯，外層包覆的PMMA管道作為包層。

此類漸變折射率PMMA光纖能夠提供比較寬的頻帶寬度。但是和傳統(tǒng)的階躍折射率PMMA光纖一樣，此類光纖僅僅限于可見光波長。

PFBVE光纖的開發(fā)

在1996年發(fā)明了一種新型的漸變折射率塑料光纖，能夠克服在階躍折射率和漸變折射率PMMA光纖中出現的波長限制。這種光纖建立在一種新型的材料之上——對全氟聚丁烯乙烯基醚，Asahi Glass Co. 也稱之為CYTOP，透明氟樹脂。PFBVE光纖在大多數波長上具有非常低的吸收衰減，并且在近紅外波長上有著非常良好的透明度。盡管PFVBE光纖具有較低的吸收損失，但是仍然存在著因為散射損失而造成的巨大衰減。但是隨著PFBVE光纖的發(fā)展，預計將會大大的降低這種衰減。

塑料光纖的頻帶寬度

直至90年代早期，塑料光纖并不具有很高的頻帶寬度，并且也很少有關于塑料光纖實現的高比特率傳輸的案例。出現這種情況的原因是，沒有很好的用于塑料光纖的激光二極管和光電探測器。

然而在1994年，日本電氣公司報道說，他們在塑料光纖上成功地實現了2.5Gbps的數據傳輸。從那時起，更多人把興趣集中在塑料光纖數據鏈路上。

從那以后，在低衰減的PF-聚合物漸變折射率塑料光纖上開發(fā)的進展很大程度上提高了位速度-距離產品。然后在1999年，貝爾實驗室和Lucent在100米的PF-聚合物漸變折射率塑料光纖上，使用1300nm波長的光完成了11Gb/sec的沖擊演示。這更加刺激了對更高頻帶寬度塑料光纖的開發(fā)。

限制多模光纖頻帶寬度的主要因素是模色散現象。已經通過優(yōu)化折射率分布纖維芯區(qū)域解決了這個問題。對于塑料光纖來說，這種優(yōu)化不僅降低了模色散，而且也降低了材料和折射率分布色散。

可以通過測量取決于聚合物折射率的波長，來估計塑料光纜的材料和折射率分布色散。應當注意的是，PF聚合物的材料色散要小于近紅外區(qū)域的硅質色散。

有報道稱，在長度為100米的距離上，基于PMMA的漸變折射率塑料光纖的最大頻帶寬度大約在3Gbps。這在很大程度上受到了很大的材料色散的控制。

對于基于SiO2-GeO2的多模光纖來說，為了實現在100米到300米距離之上的幾個十億比特每秒的傳輸數據，有必要對規(guī)定的波長實施精確的折射率分布控制。這是因為頻帶寬度對波長的依賴性要比PF聚合物的波長依賴性大很多，而且已經很好的證明了這一點。

對于基于PF-聚合物的漸變折射率塑料光纖來說，使用狹窄譜線寬度的垂直腔表面發(fā)射激光器能夠在很寬的波長范圍（600nm到1600nm）內實現超過十億比特的傳輸速度。這在以硅為基礎的且比PF聚合物的材料色散更大的多模光纖上并不成立。

如果生產的基于PF-聚合物的漸變折射率塑料光纖具有優(yōu)化的折射率分布，則在1km的距離上，使用800nm到1300nm的波長范圍，預期數據傳輸率能夠大大高出十億比特每秒。在以硅為基礎的多模光纖上，使用寬波長范圍是不能達到這么高的數據速率。

塑料光纖的前景

聚合物不能實現很高的光學和機械學的質量，但是無機材料在纖維領域可以達到。然而基于PF-聚合物的漸變折射率塑料光纖有可能達到比硅質光纖高的頻帶寬度，這是因為PF聚合物的材料色散要比硅質的材料色散低。

基于PF-聚合物的漸變折射率塑料光纖的衰減可以降低到1dB/km，這與硅基光纖的衰減差不多?；赑F-聚合物的漸變折射率塑料光纖的低衰減和低材料色散為世界上持續(xù)增加的頻帶寬度需求提供了潛在的解決方案。

為什么我們使用塑料光纜

多年以來，塑料光纜已經成功地應用在不同的領域當中，例如標識系統(tǒng)、裝飾照明和工業(yè)網絡以及汽車行業(yè)的各種任務中。目前，傳輸的這種方法被認為是在多重環(huán)境當中最先進的一種方法。持續(xù)不斷的技術進步使得塑料光纖成為一種住宅和商業(yè)網絡以及數據通信網絡的替代物。

塑料光纖所能提供的許多優(yōu)點中包括：

非常快的數據傳輸速度，達到十億比特每秒（Gbps）能夠消除電磁干擾（EMI），確?？蛻臬@得高質量的服務支持的高清晰度IP TV（HD IPTV）服務，并支持新一代產品

使用塑料光纖的好處

塑料光纖能夠提供許多玻璃光纖沒有的優(yōu)點，而且不會降低產品和服務的性能。因為非?？煽亢徒Y實，所以塑料光纖已經在許多不同的市場上得到了廣泛的應用。因為具有能夠達到1Gbps的數據傳輸速度，并且能夠保證高質量的服務，塑料光纖是建立100Mbps以太網的最穩(wěn)固的技術。光學塑料光纖也特別適用于高頻帶寬度的新式應用，這包括IPTV和三網合一服務。

存在很多種可以使用塑料光纖代替?zhèn)鹘y(tǒng)線路的原因，例如CAT5和CAT6。

1、快速、簡單、經濟：可以使用基本的工具將塑料光纖安裝在房屋建筑中，能夠提供連通性的“園亭”，這樣可以實現比其他住宅或者商業(yè)區(qū)中其他網絡技術更加快速且簡單的安裝。并且能夠幫助降低寬帶業(yè)務供應商（BSP）開展業(yè)務的成本。

2、高頻帶寬度：塑料光纖能夠達到1Gbps的數據傳輸速度，并且確保家庭和辦公室中各個裝置的高品質服務。

3、小型化，便捷：其直徑為2.2mm，超薄塑料光纖能夠在建筑物的新型結構或者改型中敷設（內墻和外墻，底板，地下或者在任何可以"牽引"光纜的地方）。

4、結實并且耐用：塑料光纖是一種強壯的技術，且耐久性極好，可以彎曲而不降低服務質量或者頻帶寬度，也不會對線路產生潛在的破壞。因此塑料光纖對于在所有的結構中敷設網絡是理想的選擇。

5、不會受到電噪聲的影響：光纖以光學的方式傳輸數據，因此其不受電噪聲產生的影響。這也就是說塑料光纖能夠位于電線的附近，在應用當中的一個主要優(yōu)點是，能夠為多媒體任務提供較高的頻帶帶寬。

6、簡單的設計：塑料光纖能夠滿足所有的結構上的要求，并且可以用于家庭和建筑物的設計當中。目前可以使用塑料光纜實現在75米范圍內的點到點的應用，傳輸數據率達到100Mbps，在使用中繼器的情況下支持低成本的柔性光纜網絡的擴展。

7、效率：塑料光纜的電纜敷設，塑料光纜的設備、連接器以及收發(fā)器都是非常便宜的，因此適用于那些期望在工程當中以很小的預算集成先進產品的BSP供應商和施工人員。

8、快速的查找和調試：調試（查找和解決問題）是非常的簡單和容易，這是因為塑料光纖使用可見的紅色光（這種光對于我們的眼睛來說是安全的）從一個裝置向另外一個裝置傳輸數據。塑料光纖僅僅是一種相互連接技術，在這種連接當中在兩個終端之間發(fā)出和接收信號，有利于完成調試任務。因此，對光纜觀察一下就能夠成功地檢查網絡的連通性（紅光）。

9、應用范圍廣泛（汽車行業(yè)）：塑料光纖是一種在許多市場經過驗證的替代產品，因此塑料光纖被廣泛地運用于汽車工業(yè)當中。已經有超過2000萬車輛使用了塑料光纖來實現信息服務。

塑料光纖本地網絡方案

革命性的塑料光纖本地網絡方案促進了FTTH的普及，與此同時也促進了IPTV和高分辨力電視服務。塑料光纖有很高的柔韌性、安全性和穩(wěn)定性。塑料光纖轉換器更經濟、可靠性更高，能夠為每個連接提供專用極高頻寬度?？梢允褂霉ぞ甙惭b塑料光纖，形成低成本的本地網絡。這與“花園用噴灌機軟管”連接類型相同，和其他的本地網絡技術相比，這樣系統(tǒng)安裝就更為簡單有效。

本地網絡由兩臺或者更多計算機、IP 電話、IPTV、打印機、照相機設備組成，實現通訊網絡，可以看電視，打印，監(jiān)控或者實現其他目的，但是本地網絡能夠分享資源、共享文件、訪問因特網，光盤、硬盤以及其他額外的資源。

系統(tǒng)能夠提供達1G的交換容量，并確保本地設備的互連傳輸質量，速度達到100萬億的用于本地連接的高速以太網是最可靠的技術。系統(tǒng)使用損耗因數為150-200dB/km、1mm直徑的塑料光纖，外部是1.5和2.2mm白色或者黑色雙股電線，100米的重量低于800g，拉伸強度大于140N，數值孔徑NA是0.3-0.5，進入角是60°，光纖接頭中心定位偏差小于30um，幾乎不影響配對損失。柔軟且超細纖維的直徑能夠敷設在新建筑物或者翻新線路的建筑物中，能夠置于外墻和內墻、護墻板、地毯下，或者通常情況下易于進入的地方，除了網絡傳輸介質（例如種類5或者種類6光纜之外），這些光纖具有更多的優(yōu)點，且最重要的是本地網絡的安裝非常容易。

塑料光纖的功能和特點：

安裝過程快速簡單體積小設計簡潔使用可見光，可快速排除故障高成本支持互聯網接入和文件傳輸支持多人游戲可通過因特網實現國際互聯網電話呼叫，可以在很大程度上降低國際呼叫的成本可觀看HD 因特網電視（IPTV）因為塑料光纖能夠提供100MB的頻帶寬度，因此可以在長時間內不用考慮升級的問題支持打印、復制、傳真和掃描操作，適用于本地辦公室的需要，并且與此同時實現網絡監(jiān)控，不管你身處何方，只要有網絡，您就能夠在家里觀察到情況。