塑料光纤管及塑料光纤网络的优势
目前室内短距离信息传输媒介或技术主要有以下几种:
1、以基于铜导体的对绞线的同轴电缆
这一种使用成本低且满足现实需求而使用多,但若满足用户将来对带宽和速率的更高要求,需要为克服电磁干扰、信息保密、扩大带宽、提高传输速率、保证传输距离等投入很高的研究资金,使用成本也因使用昂贵复杂的电子装置而变得很高,综合竞争力降低。
2、单模和多模石英光纤
该种技术比较成熟,但石英光纤芯径很细(-10μm)导致连接困难而成本较高,光电子器件技术要求高、并价格昂贵,其易脆断和弯曲损耗限制其在狭窄空间中安装使用。
3、红外及短距离移动通信等无线技术
此种技术在目前比较热闹门,对移动通讯的技术研究投入很大,技术也日新月异,相关产品更新换代速度很快,但当数据无线传输技术应用于象室内、交通工具内这样的短距离通讯时其使用成本就比较高,且电磁干扰问题、环境影响问题、传输带宽和速率问题,或为解决这些问题所必须的高研究成本和昂贵的使用设备投入等将会是其在短距离通信中应用的主要障碍。从现实实用和技术研究发展趋势看,要克服铜导体和无线传输技术的缺陷,POF是实现短距离高速传输的优先选择目标。
塑料光纤管的频带宽度
直至90年代早期,塑料光纤管并不具有很高的频带宽度,并且也很少有关于塑料光纤管实现的高比特率传输的案例。出现这种情况的原因是,没有很好的用于塑料光纤的激光二极管和光电探测器。
然而在1994年,日本电气公司报道说,他们在塑料光纤管上成功地实现了2.5Gbps的数据传输。从那时起,更多人把兴趣集中在塑料光纤管数据链路上。
从那以后,在低衰减的PF-聚合物渐变折射率塑料光纤上开发的进展很大程度上提高了位速度-距离产品。然后在1999年,贝尔实验室和Lucent在100米的PF-聚合物渐变折射率塑料光纤上,使用1300nm波长的光完成了11Gb/sec的冲击演示。这更加刺激了对更高频带宽度塑料光纤的开发。
限制多模光纤频带宽度的主要因素是模色散现象。已经通过优化折射率分布纤维芯区域解决了这个问题。对于塑料光纤来说,这种优化不仅降低了模色散,而且也降低了材料和折射率分布色散。
可以通过测量取决于聚合物折射率的波长,来估计塑料光缆的材料和折射率分布色散。应当注意的是,PF聚合物的材料色散要小于近红外区域的硅质色散。
有报道称,在长度为100米的距离上,基于PMMA的渐变折射率塑料光纤的大频带宽度大约在3Gbps。这在很大程度上受到了很大的材料色散的控制。
对于基于SiO2-GeO2的多模光纤来说,为了实现在100米到300米距离之上的几个十亿比特每秒的传输数据,有必要对规定的波长实施的折射率分布控制。这是因为频带宽度对波长的依赖性要比PF聚合物的波长依赖性大很多,而且已经很好的证明了这一点。
对于基于PF-聚合物的渐变折射率塑料光纤来说,使用狭窄谱线宽度的垂直腔表面发射激光器能够在很宽的波长范围(600nm到1600nm)内实现超过十亿比特的传输速度。这在以硅为基础的且比PF聚合物的材料色散更大的多模光纤上并不成立。
塑料光纤管照明的发展
塑料光纤管照明早在20世纪30年代就被人们所接受,但当时只是一种思维和实验。使用的光纤主要是集束玻璃光纤,由于成本高,无法达到实用阶段。
20世纪60年代,杜邦公司以聚甲酯(PMMA)为材料制备塑料光纤,但光纤损耗大,光纤照明无法实用化。
20世纪70年代末,随着各国学术界对塑料光纤的高度重视,日本一些大型企业和大学对低损耗塑料光纤的制备进行了大量研究。1980年,三菱丽阳以高纯度MMA单体聚合PMMA,将塑料光纤损耗降至200dB/km以下,成功实现工业化和商业化,真正将光纤装饰照明推向实用阶段。