塑料光纖知識普及之POF歷程您知道嗎？

塑料光纖(Plastic Optical Fiber, 簡稱POF)，已有30多年的開發(fā)歷史，最初成功地用于照明，其后在汽車、醫(yī)療和工業(yè)控制等方面也得到了成熟的應(yīng)用，最幾年在寬帶通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中也取得了突變性進(jìn)展。

POF歷程：

最早的塑料光纖是美國杜邦公司(Du Pont)于1968年開發(fā)的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)階躍型塑料光纖(SI POF)，損耗大約為1000dB/km。

70年代，日本的NTT公司和三菱人造絲公司(Rayon)在杜邦公司拉絲技術(shù)的基礎(chǔ)上致力于降低塑料光纖的損耗。

1976年，Y. Ohtsuka等人將兩種不同活性和折射率的單體經(jīng)光致共聚合形成預(yù)制棒，拉絲后制成損耗為4～5dB/m的漸變型塑料光纖。

1983年，Rayon公司PMMA塑料光纖在570nm波長的損耗降低到110dB/km，NTT公司全氘化PMMA(PMMA-d8)塑料光纖在650nm波長的損耗降低到20dB/km[8，11]。早期的塑料光纖都是大數(shù)值孔徑階躍型塑料光纖，由于色散較大;

1986年，日本F富士通公司以PC為纖芯材料開發(fā)出SI型耐熱POF，耐熱溫度可達(dá)135攝氏度，衰減達(dá)450dB/km;

1990年，日本慶應(yīng)大學(xué)的小池助教授開發(fā)成功折射率漸變型的塑料光纖，芯材為含氟PMMA、包層為含氟，用界面凝膠技術(shù)制造。該塑料光纖衰減在60db/km以下，光源650-1300nm，100m帶寬3GHz，傳輸速率10Gb/s，超過了GI型石英光纖，并被廣泛認(rèn)為是高速多媒體時(shí)代光纖入戶的新型光通信媒介;

1992年，Y. Koike等人發(fā)明了制造漸變型塑料光纖的界面凝膠聚合(Interfacial-gel Polymerization)技術(shù)，顯著降低了漸變型塑料光纖的損耗，PMMA漸變型塑料光纖在688nm波長的損耗降低到56dB/km。Rayon公司已開始EskaGIGA漸變型塑料光纖的樣品生產(chǎn)，但其熱穩(wěn)定性和壽命的問題尚未解決，目前正在進(jìn)一步開發(fā)中。

1992年，波士頓光纖股份有限公司(BOF Inc.)在美國成立，旨在將漸變型塑料光纖商品化。美國政府也意識到塑料光纖對于軍事和工業(yè)的戰(zhàn)略意義，委托Parkard Hughes Interconnect、波音、Honywell和BOF共4家公司于1992年成立了高速塑料網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合體(HSPN)，目標(biāo)是研制漸變型塑料光纖技術(shù)。經(jīng)過3年的努力，該聯(lián)合體已經(jīng)能夠?yàn)楹娇铡⑵嚭蛿?shù)據(jù)通信市場提供商品化的漸變型塑料光纖，BOF公司率先提出了漸變型塑料光纖的專利。基于該聯(lián)合體的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，1997年5月通過了漸變型塑料光纖的第一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。此后，該聯(lián)合體與美國國防高級研究計(jì)劃署合作開展了光微網(wǎng)絡(luò)(OMNET)計(jì)劃，斥資6000萬美元旨在開發(fā)氟化物漸變型塑料光纖和中心局交換系統(tǒng)。氟化物塑料光纖的傳輸性能不亞于石英光纖，而且又具有塑料光纖成本低和易于使用的優(yōu)點(diǎn) 。

1995年，Rayon公司的EskaMEGA小數(shù)值孔徑階躍型塑料光纖使帶寬擴(kuò)展到210MHz.100m，適用于ATM。論壇于1997年5月通過的155Mbps.50m的塑料光纖通信標(biāo)準(zhǔn)。210MHz.100m的帶寬已經(jīng)接近階躍型塑料光纖的帶寬極限 。

寬帶漸變型(GI)塑料光纖的開發(fā)為塑料光纖在寬帶通信網(wǎng)中開拓了廣闊的應(yīng)用前景。

1996年，人們紛紛建議以塑料光纖為基礎(chǔ)建立極低成本的用戶網(wǎng)ATM物理層;1997年，日本NEC公司進(jìn)行了155Mbit/s的ATM、LAN的試驗(yàn)。

在2000年OFC會議上，日本ASAHI GLASS公司報(bào)道了氟化梯度塑料光纖衰減系數(shù)在850nm為41dB/km，在1300nm為33dB/km，帶寬已達(dá)100mhz/km。用這種光纖成功地進(jìn)行了50m、2.5Gbit/s的高速傳輸試驗(yàn)和70攝氏度長期熱老化試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論為氟化梯度塑料光纖完全能滿足短距離的通信使用要求。

相較于其它傳輸介質(zhì)，塑料光纖在一些特殊環(huán)境的應(yīng)用有著其不可替代的材料優(yōu)勢，因此也得到世界上許多國家和組織的積極開發(fā)。至此，塑料光纖從真正意義上走上了通信傳輸?shù)膽?yīng)用道路。

審核編輯黃宇