隨著短距離、大容量的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)及照明等工業(yè)的迅速發(fā)展,塑料光纖(plastic optical fiber,POF)以其芯徑大、對接容易、柔韌性好、可塑性強、重量輕及價格低廉等優(yōu)點而受到國際上的普遍關注。塑料光纖在短距離通信和光纖傳感方面有著石英光纖所不具備的優(yōu)點,因此使其占據(jù)明顯的優(yōu)勢,已成為實現(xiàn)短距離通信網絡的理想傳輸介質, 在未來家庭智能化、辦公自動化、工控網絡化、車載機載通信網及軍事通信網的數(shù)據(jù)傳輸中具有重要的地位。目前對塑料光纖的研究主要集中在降低損耗、提高帶寬和耐熱性等方面。鑒于此,我們設計了以塑料光纖為傳輸介質的全光網絡傳輸系統(tǒng)和語音電路傳輸系統(tǒng)。
塑料光纖的傳輸特性
同其它通信傳輸介質一樣,表征塑料光纖性能的主要指標有:損耗、色散和帶寬及相關的化學性質。本文只討論塑料光纖在通信方面的性能。
損耗特性
POF的衰減主要受限于芯包塑料材料的吸收損耗和散射損耗。吸收損耗主要來自碳氫鍵拉伸振動的本征吸收;散射損耗是因為光在傳播過程中改變了傳播方向造成的能量衰減。PMMA(Polymethyl methacrylate, PMMA)芯塑料光纖在650nm 波長的理論損耗極限是106dB/km 左右, 實際做成的這類光纖傳輸損耗在100~300dB/km(650nm 波長)。GI-POF 比SIPOF的損耗一般要略高一些,因為無論采用摻雜劑還是采用其它單體與MMA(Methyl methacrylate, MMA)共聚所形成的GI-POF, 很難達到與純PMMA 同樣低的損耗。PMMA 塑料光纖的傳輸損耗已接近理論極限,從實驗結果觀測PMMA 階躍型塑料光纖的損耗光譜,三個低損耗傳輸窗口分別位于可見光570nm 波長處、650nm 波長處和近紅外780nm 波長處。在650nm 波長處的損耗值僅為110dB/km, 非常接近于106dB/km 的理論極限。為降低PMMA 塑料光纖的損耗,可采用氟原子代替PMMA 的氫原子,使基體材料吸收光譜的特征峰向長波長方向移動,從而使可見光與紅外區(qū)域的損耗降低,也使氟化聚合物芯(PF)POF 的工作波長延伸到了840~1310nm 處,傳輸速率為2.5Gb/s,傳輸距離超過500m。日本Asahi Glass 公司研制的氟化梯度折射塑料光纖的衰減系數(shù)達到, 在850nm 波長處為41dB/km,1300nm 波長處為33dB/km。全氟化梯度型塑料光纖損耗的理論極限在1300mn 波長為處0.25dB/km,在1500nm 處的損耗可低至0.1d/km,這完全可以和石英光纖的損耗相比擬,為塑料光纖在通信中使用G.652 光纖通信的部件提供了可能, 也為塑料光纖在通信網中的廣泛應用奠定了基礎