塑料光纤未来前景与发展

　　通信用塑料光纤采用PMMA材料组成大直接的芯层，在芯层外包覆一层较薄的采用聚乙烯材料制成的包层，然后在包层外则是一层护套层。通过这样一种结构，塑料光纤可兼顾柔韧性和强度特性，从而适应客户的种种应用需求。
　　
　　塑料光纤技术的发展
　　
　　目前业界用来制造塑料光纤的两种方法：挤压法和界面凝胶法，都是由塑料生产加工工艺演变而来。塑料光纤的研究始于二十世纪60年代。1968年美国杜邦公司用聚甲基丙烯酸甲酷为芯材制备出塑料光纤，但光损耗较大。1974年日本二菱人造丝公司以PMMA和聚苯乙烯为芯材、以低折射率的氟塑料为包层开发出塑料光纤，其光损耗为3500dB/km，难以用于通信。
　　
　　1983年NTT公司开始用氖取代PMMA中的H原子，使最低光损耗可达到20dB/km，并可传输近红外到可见光的光波。
　　
　　进入二十一世纪后，塑料光纤技术得到了飞速发展。如图3所示，其传输速率从2000年还只能支持不到12Mb/s迅速发展到在2010年已能支持万兆以太网的高速数据通信传输。
　　
　　2006年以来，欧盟内部先后开展POF-ALL和POF-PLUS研究计划，通过新的光学器件和传输技术，支持下一代家庭网络和数据中心。欧洲电信委员会2010年颁布了《接入，终端，传输和复用(ATTM);100Mbit/s和1Gbit/s的塑料光纤系统规范》。
　　
　　2010年7月，日本旭硝子(AGC)公司宣布将开始在全球销售高速“FONTEX”塑料光纤，这种塑料光纤可以达到10千兆比特每秒(1Gbps)大容量数据通信传输。
　　
　　美国麻省波士顿光纤公司也研制出用于短距离高速数据传播的Opti-Giga塑料光纤可在100米内以每秒3兆比特的速度传输数据。这种光纤还可以利用光的折射或光在纤维内的跳跃方式来达到较高的传输速度。
　　
　　随着塑料光纤及其应用的发展，我国信息产业部在2006年发布了通信用塑料光纤行业标准(YD/T1447-2006)。本标准规定的塑料光纤可用于短距离通信、电话及数据处理设备，也可用于车、船和航空器内的传输网。
　　
　　塑料光纤的应用前景
　　
　　随着3G通信和FTTx光纤通信技术的发展，利用塑料光纤结合石英光纤铺设入户光纤通信网络技术的研究成为光纤通信技术研究的一个热点。如下图所示，利用石英光纤在城域网和骨干网等较长距离的宽带网上传输高速数据，然后在办公住宅网络和智能家庭网络利用塑料光纤实现高速数据通信，从而在整个网络实现全光纤通信。
　　
　　早在2003年11月，日本中川公司与NEC、索尼、东京电力、东芝、日本信号、松下电工等公司成立了“可视光通信联盟(VLCC：Visible Light Communications Consortium)”。其后，日本于2007年出台了塑料光纤布线标准。
　　
　　美国电话电报公司(AT&T)也于2010年5月进行了关于塑料光纤(POF)在IPTV中应用的实验。
　　
　　但是塑料光纤受限于其材料的本身特性限制，在衰减、热稳定性和光源使用方面还存在诸多局限。
　　
　　塑料光纤的衰减仍是导致其应用尚处于实验阶段的首要原因，其在850nm的衰减仍高达10dB/km以上，远高于目前的多模光纤。同时由于塑料光纤是由塑料材料构成的，故其在高温环境中工作会发生氧化降解。氧化降解是光纤芯材料中的羰基、双键和交联形成的。氧化降解将促使电子跃迁加快，进而引起光纤损耗增大。
　　
　　另外，由于目前塑料光纤的主要低损耗应用窗口在650nm附近，这与目前光纤通信网络常用的850nm、1300nm和1550nm等光源还不太兼容。而且，在将光信号转变为电信号的光探测器方面，由于塑料光纤的直径较大，包层较薄，为降低与光电二极管连接时的几何位置对准精度，光电二极管应具有较大的光敏面，这对光电二极管提出了更高的要求，目前市面上的Si光电二极管还达不到塑料光纤通信网络的使用要求。
　　
　　因此，塑料光纤目前的商业化应用还主要在照明、装饰等领域。利用塑料光纤的大芯径、可透可见光以及良好的柔韧性等特点，塑料光纤在照明、装饰等领域有良好的商业价值。
　　
　　塑料光纤的竞争对手
　　
　　作为塑料光纤的直接竞争对手，石英光纤一直在扩展其研究应用领域，在入户光纤通信领域，发展出了弯曲不敏感光纤;在照明光学领域，发展出了大直径能量光纤。
　　
　　烽火通信作为国内光纤通信技术的领航者，一直致力于光纤前沿技术的研究。在入户光纤研究方面，烽火通信开发出宽波段色素补偿光纤以及具有自主知识产权的小弯曲半径单模光纤，在7.5mm弯曲半径下，仍具有良好的弯曲损耗，完全符合ITUTG.657B的要求。另外在国家973项目的支撑下，烽火通信开发出一种FTTH用微结构光纤，可以在3mm的弯曲半径下实现低损耗的光通信。
　　
　　烽火通信同时还致力于光纤预制棒技术的研究，开发出具有原创特质的三步法光纤预制棒制备工艺，使小弯曲半径单模光纤的制备更具商用化优势。另外，近几年来，烽火通信相继开发出芯径达百μm的有源光纤和芯径达1mm的能量光纤，在激光和照明光学领域均具有重要的应用价值。
　　
　　塑料光纤(POF)的研发是目前业界热门的研究领域之一。POF以其芯径大、柔韧性好、可塑性强、质量轻、价格低廉等优点而受到人们的普遍关注。因此利用通信用POF配合石英光纤，在FTTH的末端(家庭综合布线)将发挥效用，可以解决“最后几百米”的接入难题。另一方面，目前，全社会倡导低碳建设，使用更加环保的塑料光纤，相对五类线等铜缆产品，也更具竞争力。
　　
　　但是，塑料光纤也面临光纤损耗大、光纤耐热不稳定、光纤机械性能不稳定等明显缺点。有研究人士认为，塑料光纤有一个特定的细分市场，在汽车和音响等一些短距离低带宽领域有着较多的应用，但主流仍然是采用以玻璃为材料的光纤，塑料光纤不仅不会取代石英光纤，相反，石英光纤会慢慢渗透到塑料光纤的领域。
　　
　　因此，塑料光纤未来在通信领域的应用不仅面临需要解决的一些自身问题，还面临着石英光纤的有力竞争。通信级塑料光纤的发展任重道远。