数据通信用梯度折射率塑料光纤的性能和应用

　　0 前言　　

　　多年来，单模石英玻璃光纤和梯度多模石英玻璃光纤一直是光网络的唯一传输媒质。石英玻璃光纤的优点在于它们具有极大的带宽、非常小的衰减和长期的可靠性。但是石英玻璃光纤也具有价格高、安装时需要专门的接续技术等缺点，从而限制了它们在短距离数据传输光网络中的广泛应用。今天，移动通信环境用户对数据通信业务带宽的需求日益增长，从而带动了短距离数据传输光纤通信网络的不断扩容。现在，连接个人计算机和工作站的局域网（LAN）80%以上使用的是以太网。以太网优于其他LAN之处是传输容量可以超过吉比特（Gbit/s），甚至达到了几十吉比特。作为吉比特以太网的传输媒质一直是人们探讨的热点。为了积极寻找低成本、高可靠、易连接的短距离数据传输用的新型光传输媒质，自20世纪60年代以来，众多发达国家，如日本、美国、德国等国的著名大学和研究机构纷纷展开了塑料光纤（POF）的研究。由于POF具有制造简单、纤芯直径非常大、接续方便（通过简单剪断后就可以进行机械和光学耦合）、线路成本便宜等优点，故被用作光纤线路的传输媒质。然而，早期的人们研究出的POF是阶跃折射率塑料光纤（SI-POF）。SI-POF被应用于短距离、低速率的数据传输网。由于SI-POF是由聚甲基丙烯酸（PMMA）制成的，所以PMMA SI-POF在数据传输网中应用存在衰减大和带宽小的问题。PMMA SI-POF在650nm波长的衰减系数可达到130dB/km，最长传输距离为50 m，带宽也只有几十MHz·km。为了解决PMMASI-POF的衰减和带宽问题，1996年，日本研制出了由氟化聚合物（PF）制成的低衰减 、高带宽的梯度折射率塑料光纤（GI- POF），其在1 300nm波长的衰减系数为50dB/km，带宽超过10 GHz·km。

　　最近几年，在GI-POF、价格便宜的注塑连接器、光源和单信道及多信道数据传输试验系统等研究方面已经取得了令人注目的成果，进而使GI-POF即将成为光纤到户中数据传输线路的首选传输媒质。