塑料光纤(POF)的研究及其应用

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1、塑料光纤的研究及其应用重庆工业职业技术学院毕业论文学生姓名：陶有兴指导教师：陈媛媛业：计算机通信重庆工业职业技术学院自动化系二o—二年一月中文摘要4绪论61网络与通信的发展趋势81・1网络的发展趋势81.2通信的发展趋势82光纤通信的优势112・1铜缆传输的缺陷112.2采用光纤通信的优点113塑料光纤133.1塑料光纤的概念133.2塑料光纤和石英光纤的比较133.3塑料光纤的传光原理143.3.1光的基础知识143.3.2几何光学理论153.3.3子午光线在阶跃型POF中的传输153.3.4了午线在阶跃型光纤屮的几何行程和反射次数163.3.5斜光线在阶跃

2、型折射率POE中的传输163.3.6光在渐变型折射率分布POF屮的传输163.3.7侧面发光POF的传光原理173.3.8荧光POI；的传光原理174塑料光纤在工程中应用195塑料光纤研究中需解决的问题206塑料光纤应用前景217结论22致谢23参考文献24中文摘要犁料光^(PlasticOpticalFiber简称POF),是采川聚合物材料或冇机材料制备而成的可传导光功率的传输线。POF冇多种分类方法，按折射率结构分，可分为阶跃折射率分布型SIPOF和渐变折射率分布型GIPOF；按芯材分尝，可分为聚苯乙烯PS芯POF、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA芯POF等：若按

3、光纤发光特性分类，可分为侧面发光(Side—Light)POF(简称SLPOF)、端发光(End—Li

4、ll

5、t)POF(简称ELPOF)。自1970年美国康宁公司研制出石英玻璃光纤后，同年贝尔乂试制成半导体激光器，这两项新技术的结合，开创了光信息传输的新时代。玻璃光纤有一•个致命的弱点就是强度低,抗挠曲性能差，而且抗辐射性能也不好。因此，近20多年來，科学家们一直没有停止过对塑料光纤的探索。目前，在“光纤到八”的拉动应用下，塑料光纤展现了其巨大的市场潜力。塑料光纤的研究始于二十世纪60年代.1968年美国杜邦公司川聚卩基丙烯酸卩酯为芯材制备出塑料光纤，但光损

6、耗较大。1974年口木三菱人造丝公司以PMMA和聚苯乙烯为芯材、以低折射率的氛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。80年代口木的一些大企业和大学对低损耗塑料光纤的制备进行了大量的研究。1980年三菱公司以高纯MMA单体聚合PMMA,使塑料光纤损耗下降到100.200dB/km。1983年NTT公司开始用氛取代聊仰"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。近几年來，欧口等国的公司对塑料光纤的研制取得了重要的进展。它们研制成的塑料光纤，光损耗率已降到25〜9dB/km,其工作波长已扩展到870微

7、米(近红外光)，接近石英玻璃光纤的实用水平。美国研制的一种PFX塑料系列光纤，冇着优异的抗辐照性能。此外，美国麻省波士顿光纤公司研制的Opfi.Oiga塑料光纤更是引人注目，它不仅比玻璃轻、柔性更好、成本更低，而且可在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來达到较高的传输速度。2001年下半年是欧洲塑料光纤工业发展的重耍阶段，在这段时间内建立了欧洲犁料光纤检验和测量的新发展方针。世界上笫一个专用塑料光纤应用中心(POFAC)在德IIINuremberg落成。德国采用塑料光纤已经研制成功了多媒体总线系统MOST(

8、24MbiVs),并H冇几家轿车制造商己把该系统引入到自己的产品上。德国汽车工业不仅推动了塑料光纤的应用，而H•也推动了塑料光纤检验和测量标准的建立。德国工程师学会和电子工程学会研究小组已经详细规定了塑料光纤数值孔径、衰减、传输和机械特性以及环境和全国笫一届塑料光纤研究、生产和应川会议寿命的测量方法。幫料光纤检验方法和标准的建立必将促进国际幫料光纤贸易的发展，并消除贸易屮的谋解c口本对塑料光纤的应用十分重视，早在儿年前，NEC、富士通、住友电器工业公司等45家光通信、多媒体产品的生产厂家就联合宣布，将共同实现己在LI木开发成功的塑料光纤的实用化。1986年，日

9、本F富士通公司以PC为纤芯材料开发出si型耐热POF,耐热温度可达135摄氏度，衰减达450dB/km；199()年，日本庆应大学的小池助教授开发成功折射率渐变型的塑料光纤，芯材为含氟PMMA、包层为含氟，用界面凝胶技术制造，该塑料光纤衰减在60dB/km以下，光源650.1300nm,l()0m带宽3GHz,传输速率1OGb/s,超过了GI型石英光纤，并被广泛认为是高速多媒体时代光纤入户的新型光通信媒介。1996年，人们纷纷建议以幫料光纤为基础建立极低成本的用户网ATM物理层：1997年，H本NEC公司进行了155Mbi以的ATM、LAN的试验。在2000年

10、OFC会议上，H本ASAH1GLASS