塑料光纖(Plastic Optical Fiber, 簡稱POF),已有30多年的開發歷史,最初成功地用于照明,其后在汽車、醫療和工業控制等方面也得到了成熟的應用,最幾年在寬帶通信網絡的應用中也取得了突變性進展。
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的基礎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光致共聚合形成預制棒,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為纖芯材料開發出SI型耐熱POF,耐熱溫度可達135攝氏度,衰減達450dB/km;
1990年,日本慶應大學的小池助教授開發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,并被廣泛認為是高速多媒體時代光纖入戶的新型光通信媒介;
1992年,Y. Koike等人發明了制造漸變型塑料光纖的界面凝膠聚合(Interfacial-gel Polymerization)技術,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,但其熱穩定性和壽命的問題尚未解決,目前正在進一步開發中。
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的戰略意義,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絡聯合體(HSPN),目標是研制漸變型塑料光纖技術。經過3年的努力,該聯合體已經能夠為航空、汽車和數據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?;谠撀摵象w的技術和經驗,1997年5月通過了漸變型塑料光纖的第一個工業標準。此后,該聯合體與美國國防高級研究計劃署合作開展了光微網絡(OMNET)計劃,斥資6000萬美元旨在開發氟化物漸變型塑料光纖和中心局交換系統。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點 。
1995年,Rayon公司的EskaMEGA小數值孔徑階躍型塑料光纖使帶寬擴展到210MHz.100m,適用于ATM。論壇于1997年5月通過的155Mbps.50m的塑料光纖通信標準。210MHz.100m的帶寬已經接近階躍型塑料光纖的帶寬極限 。
寬帶漸變型(GI)塑料光纖的開發為塑料光纖在寬帶通信網中開拓了廣闊的應用前景。
1996年,人們紛紛建議以塑料光纖為基礎建立極低成本的用戶網ATM物理層;1997年,日本NEC公司進行了155Mbit/s的ATM、LAN的試驗。
在2000年OFC會議上,日本ASAHI GLASS公司報道了氟化梯度塑料光纖衰減系數在850nm為41dB/km,在1300nm為33dB/km,帶寬已達100mhz/km。用這種光纖成功地進行了50m、2.5Gbit/s的高速傳輸試驗和70攝氏度長期熱老化試驗。實驗結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,塑料光纖在一些特殊環境的應用有著其不可替代的材料優勢,因此也得到世界上許多國家和組織的積極開發。至此,塑料光纖從真正意義上走上了通信傳輸的應用道路。
審核編輯黃宇
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