3m导光条照明的发展
3m导光条照明早在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。
3m导光条的频带宽度
直至90年代早期,3m导光条并不具有很高的频带宽度,并且也很少有关于3m导光条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3m导光条上成功地实现了2.5Gbps的数据传输。从那时起,更多人把兴趣集中在3m导光条数据链路上。
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。
3m导光条在局域网中的应用
3m导光条作为一种短距离通信理想的光传输介质,因其的性能已被广泛应用于多个领域,在家庭智能化、办公自动化、工控网络化、车载机载通信网、通信网的数据传输中占据着重要的地位。下面我们将主要介绍3m导光条在局域网中的应用,这也是塑料光纤至今得到关注、研究的应用领域。
主干网的光信号通过石英光纤从千兆中心交换机接入,进行传输转发后,通过PMMA塑料光纤传输到部门塑料光纤光交换机进行交换,分成4路信号,再通过塑料光纤分别传输到中,连接到电视终端进行播放。经过多次的试验、播放,该系统已经投入使用并运行良好。