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塑料光纤的发展制作和应用前景 第1页,共28页,编辑于2022年,星期六 五、POF的应用 一、塑料光纤(POF)的优点 二、POF技术的发展 三、POF的分类 四、 POF的制备 第2页,共28页,编辑于2022年,星期六 一、塑料光纤(POF)的优点 简单、安全的连通测试:采用650nm的LED红光光源时,是对肉眼无害的可见光。 快速安装:POF能够很容易地通过狭小的穿线管; 容易连接:POF不用抛光液能达到很好的连接效果,也不用为了连接而采用专用的设备; 低廉成本:由于具备以上两个优点,所以采用POF做传输介质的网络接入系统,其造价要比石英光纤接入系统低; 坚固耐用:POF光缆比石英光缆更加柔软耐用,弯曲半径也小; 第3页,共28页,编辑于2022年,星期六 第4页,共28页,编辑于2022年,星期六 二、POF技术的发展 (一)、阶跃型塑料光纤 早期的塑料光纤都是大数值孔径阶跃型塑料光纤。由于这种光纤色散较大,带宽只能达到5MHZ*km,不能满足高速数据通信的要求,故一直以照明、汽车车灯监控等非通信应用为主。随后通过一系列技术是它的传输性能得到大幅度的改善。 第5页,共28页,编辑于2022年,星期六 1、用高纯度单体来聚合PMMA,使传送损耗下降到100-200dB/km 聚甲基丙烯酸甲脂聚合物 2、将PMMA中的氢原子(H)用氘(D)置换,使光波的传输范围从可见光扩展到近红外,且传输损耗下降到20dB/km。 3、使用小数值孔径阶跃型光纤使带宽扩展到210MHz*100m,而这个带宽已接近阶跃型塑料光纤的带宽极限。 第6页,共28页,编辑于2022年,星期六 早期市场上的POF产品多为PMMA基质多模SIPOF,虽然与石英玻璃光纤相比在短距离通信应用中有低价、易处理的优势,但其窄带宽(5MHz*km)和高固有衰减(150~300dB/km),不能适应带宽逐渐增大的多媒体社会的需要。为了增加带宽,首先想到的解决方法是减小光纤的数值孔径,采用单模SIPOF方案。但POF的最主要特点是大芯径,因此不能期望将其发展成单模光纤以增加带宽,这样POF的低价格、易处理优势将失去。目前解决上述问题的较佳选择是渐变型塑料光纤(GIPOF)。 GIPOF的开发为塑料光纤在宽带通信网中的应用开拓了广阔的前景。 (二)、渐变型塑料光纤(GIPOF)的发展过程及现状 第7页,共28页,编辑于2022年,星期六 一开始,只是将两种不同活性和折射率的单体经光共聚法形成预制棒,拉丝后制成损耗为4~5dB/m的GIPOF。随后发明了“界面凝胶聚合”技术,显著降低了GIPOF的损耗(在688nm波长处降至56dB/km)。经过各国政府以及企业对塑料光纤工艺的重视和应用,使之得以得到长久的发展。迄今为止,应用前景最好的是全氟POF,其传输速度高,可以达到10Gb/s,并且柔软性好,容易连接,其连接时间仅为石英光纤的1/10,可直接使用与现有的局域网设备。 第8页,共28页,编辑于2022年,星期六 三、塑料光纤的分类 特殊塑料光纤包括所有具有特殊性能的塑料光纤,比如激光染料掺杂塑料光纤、闪烁塑料光纤、电光塑料光纤等,还有具有特殊设计结构的塑料光纤,比如微结构塑料光纤和双芯塑料光纤等。 塑料光纤 普通塑料光纤 特殊塑料光纤 包括所有的阶跃型多模塑料光纤、渐变型多模塑料光纤以及单模塑料光纤。这类光纤与普通石英光纤类似,由纤芯和包层构成,不同的纤芯折射率分布构成了不同类型的光纤。 第9页,共28页,编辑于2022年,星期六 多模光纤主要用在强度型传感器的系统中,被测量的物理量直接影响输出光信号的强度。渐变折射率多模塑料光纤可以解决带宽窄的问题。 在单模光纤中,单模石英光纤的缺点是纤芯芯径非常细,只有5~10微米。而塑料单模光纤相对于石英光纤的特点就是芯径粗,是石英光纤的50~100倍,对接容易、成本低,所以其在干涉型光纤传感器中具有更出众的特点。 普通塑料光纤 折射率分布 应用的情况 一类是阶跃型, 另一类是渐变型。 多模光纤 单模光纤 第10页,共28页,编辑于2022年,星期六 3、微结构塑料光纤是近年来人们研究的一种新型的特殊塑料光纤,它是在纤芯中分布有规律的空气孔,具备新的传输特性。这些新的传输特性包括宽波长范围的单模工作,具有大的有效纤芯和模面积,在空气中而不是在光纤材料中导光等。这些新的传输特性对于光纤传感器的应用来说是非常有意义的。 特殊的塑料光纤 1、闪烁塑料光纤是有源材料如荧光材料、激光染料掺杂的塑料光纤,主要用在高能辐射的测量。闪烁塑料光纤现在已经实际应用在核物理中监测核辐射和跟踪带电高能粒子。 2、电光塑料光纤是在纤芯中掺杂有很高的光学非线性并且响应速度非常快的有机物,使得塑料光纤具备很高的光学非线性。很多有机物都
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