一、問題的提出

　　現(xiàn)代社會，光纖通訊、光纖網(wǎng)絡已是不可缺少的主要通信方式，隨著通信事業(yè)的不斷發(fā)展，人們的生活也越來越依賴這些高科技技術。塑料光纖（POF）是由高透明聚合物如聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）作為芯層材料，PMMA、氟塑料等作為皮層材料的一類光纖（光導纖維）。不同的材料具有不同的光衰減性能和溫度應用范圍。塑料光纖不但可用于接入網(wǎng)的100～1000米，也可以用于各種汽車、飛機、等運載工具上，是優(yōu)異的短距離數(shù)據(jù)傳輸介質。

　　目前，通信光纜所用的光纖，基本上都是采用石英系光纖，由高純度二氧化硅SO2加入適量摻雜組成的。石英（玻璃）光纖以其大容量、高速度、低損耗在城際網(wǎng)及城域網(wǎng)的干線中已被大量使用，成為遠距離傳輸信息的選擇，其成熟的吉比特級別技術，已經得到廣泛應用。所以，盡管石英光纖已在城際、城域網(wǎng)中大量使用，但在密集型用戶的局域網(wǎng)接入中，遇到了很大的困難，從而導致了所謂“一公里”問題的出現(xiàn)。也就是說，具有高速吉比特通信性能的石英光纖網(wǎng)絡，在到達“路邊”，“街邊”甚至小區(qū)的“樓邊”后，它就望洋興嘆了，不能到達局域網(wǎng)中的千家萬戶。

　　二、塑料光纖的優(yōu)勢

　　塑料光纖質輕、柔軟，更耐破壞（振動和彎曲）。塑料光纖有著優(yōu)異的拉伸強度、耐用性和占用空間小的特點。這些優(yōu)點使得塑料光纖在汽車中成功應用尤為重要。一個典型的豪華車內部至少由幾公里的銅線和銅纜，重量和成本大為增加。飛機、火車和其他所有交通工具莫不如此。

　　由于塑料光纖的大直徑和數(shù)值孔徑，光傳導能力大。塑料光纖比銅類傳輸介質（雙絞線和同軸電纜）有著高得多的帶寬能力。傳輸?shù)念l率越高，運用塑料光纖的成本就越低。

　　塑料光纖的切割、布線、粘結、拋光和其他加工容易。由于有較大直徑， 塑料光纖安裝和與器件、光源、探測器等的連接變得容易和低成本，非人士也能勝任這些操作。準備塑料光纖的連接多不超過1分鐘，也不需要特別的工具。即使是簡單的剪刀也可以用來切割塑料光纖。塑料光纖收發(fā)模塊使用650nm波長的紅光，非常安全，使用者可見也容易判斷光纖的連接是否成功。另外，塑料光纖的連接對端面藏留的灰塵和碎屑不敏感。

　　塑料光纖不產生輻射，完全不受電磁干擾和無線電頻率干擾以及噪音的影響。 這一點對視頻和音頻的分流尤為重要，很顯然這些干擾和噪音影響圖像和服務的品質。塑料光纖可以和銅纜在同一管道里或同一線束并排鋪放。塑料光纖不產生噪音，不會對目前的管網(wǎng)產生負面影響。

　　POF系統(tǒng)的成本低。據(jù)說用于家庭消費電子、家庭聯(lián)網(wǎng)和汽車包括音響、DVD、VCR等的每個連接的成本低于20美金。所以這些器件都可以在一般商店里買到。

　　通過塑料光纖進行數(shù)據(jù)傳輸沒有可能被竊聽，這樣塑料光纖在一些安全程度要求高的場合，就非常適用。

　　雖然石英光纖廣泛用于遠距離干線通信和光纖到戶，但塑料光纖被稱之為“平民化”光纖，理由是塑料光纖、相關的連接器件和安裝的總成本比較低。在光纖到戶、光纖到桌面整體方案中，塑料光纖是石英光纖的補充，可共同構筑一個全光網(wǎng)絡。

　　1、以基于銅導體的對絞線的同軸電纜

　　這一種使用成本低且滿足現(xiàn)實需求而使用多，但若滿足用戶將來對帶寬和速率的更高要求，需要為克服電磁干擾、信息保密、擴大帶寬、提高傳輸速率、保證傳輸距離等投入很高的研究資金，使用成本也因使用昂貴復雜的電子裝置而變得很高，綜合競爭力降低。

　　2、單模和多模石英光纖

　　該種技術比較成熟，但石英光纖芯徑很細（-10μm）導致連接困難而成本較高，光電子器件技術要求高、價格昂貴，其易脆斷和彎曲損耗限制其在狹窄空間中安裝使用。

　　3、紅外及短距離移動通信等無線技術

　　此種技術在目前比較熱鬧門，世界各國對移動通訊的技術研究投入很大，技術也日新月異，相關產品更新?lián)Q代速度很快，且電磁干擾問題、環(huán)境影響問題、傳輸帶寬和速率問題，或為解決這些問題所必須的高研究成本和昂貴的使用設備投入等將會是其在短距離通信中應用的主要障礙。

　　塑料光纖（POF）與石英光纖相比，具有以下優(yōu)點：

　　*模量低，芯徑大（0.3-1.0mm），接續(xù)時可使用簡單的POF連接器，即使是光纖接續(xù)中心對準產生30μm的偏差也不會影響耦合損耗；

　　*數(shù)值孔徑大（NA0.5左右），受光角θA可達60°，而石英光纖只有16°，可用便宜的LED，并且耦合效率高；

　　*撓曲性好，易于加工和使用；

　　*在可見光區(qū)有低損耗窗口；

　　*重量輕；

　　*成本及加工費用低。

　　POF網(wǎng)絡在局域網(wǎng)系統(tǒng)中與其它傳輸介質相比，具有明顯的優(yōu)點：

　　*POF對電磁干擾不敏感，也不發(fā)生輻射，不同數(shù)據(jù)速率下的衰減恒定，誤碼率可預測，能在電噪聲環(huán)境中使用；

　　*其尺寸較長，可降低接頭設計中公差控制的要求，故成網(wǎng)成本較低等。

　　將POF與目前成本低、室內接入使用的銅介質作比較：

　　目前SI型POF的使用成本與UTP-5電纜的相當，但傳輸性能和環(huán)境適當性比電纜好得多；同軸電纜的傳輸性能比較好，但使用距離90米，電纜外徑大，也不易彎曲，影響安裝使用，與之配套的電子設備和連接器件價格昂貴。

　　隨著POF制造技術和原材料制備技術的不斷進步，POF的生產成本還會不斷的降低；從目前的激光器、光電子集成器件、連接器的發(fā)展情況看，國內及國際的相關技術進步很快，隨著生產規(guī)模的不斷擴大，相信發(fā)送接收器件的成本會有較大幅度的下降，使POF在接入通信中更具優(yōu)勢。

　　三、塑料光纖的發(fā)展前景

　　中國科學家經過多年努力，終于攻克了從本體聚合法直接生產聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）突變型塑料光纖的技術難關，掌握了批量連續(xù)化生產塑料光纖技術。中科院理化技術研究所現(xiàn)已累計生產出數(shù)百萬米低損耗突變型塑料光纖，破除了日本公司在國際上的壟斷地位。

　　近幾年塑料光纖的需求量迅速增加，2005年國際上PMMA塑料光纖銷售額已經達到數(shù)十億美元。而適用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡蛽p耗PMMA塑料光纖，目前只有日本三菱公司能夠生產，每年我國均從日本進口大量的PMMA塑料光纖。

　　該項目負責人甄珍和劉新厚研究員介紹，中科院理化所掌握了從原材料提純、經本體聚合直接拉制光纖整套技術。其技術是高純度光纖級PMMA光學模塑料（芯層材料）以及皮層材料的制備技術。在研制過程中，中國科學院理化技術所先后開發(fā)了具有自主知識產權的單分子擴散轉移原料提純新技術，平推式薄層管式與雙螺桿復合系統(tǒng)的本體聚合制備高純度光纖級PMMA原料以及與之相配套的包層材料技術，并成功地解決了產業(yè)化的相關問題。

　　目前該所已研制成功日產10萬米PMMA塑料光纖的全自動流水線，連續(xù)數(shù)月穩(wěn)定生產出光衰減在170-200dB/km的PMMA光纖，累計生產出數(shù)百萬米低損耗塑料光纖，表明這一產業(yè)化技術已經成熟。同時，該所還具備批量生產光衰減為150dB/km的階躍型PMMA光纖潛能，產品技術指標達到國際同類產品的水平。低衰減PMMA光纖連續(xù)化批量生產技術的問世，標志我國在該領域躋身世界先進行列。

　　當今信息技術的發(fā)展迫切需要信息容量大的光纖材料，對通訊網(wǎng)絡帶寬的要求越來越高。塑料光纖具有芯徑大、質地柔軟、聯(lián)結容易、質量輕、價格便宜、傳輸帶寬大等優(yōu)點，在寬帶接人網(wǎng)系統(tǒng)、家庭智能網(wǎng)絡系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、汽車智能系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)以及紡織、照明、太陽能利用系統(tǒng)等方面的應用市場潛力巨大。