塑料光纖及其市場前景

一．前言

塑料光纖（POF）是指構(gòu)成光纖的芯層與包層的材料都是塑料。與大芯徑50/125um和62。5/125um的石英玻璃多模光纖相比，塑料光纖的芯徑高達200~1000um，其接續(xù)時可使用不帶光纖定位套筒的便宜注塑塑料連接器，即使是接續(xù)中芯對準產(chǎn)生±30um偏差都不會影響耦合損耗。正是塑料光纖結(jié)構(gòu)賦予了其施工快捷，接續(xù)成本低等優(yōu)點。另外，芯徑200um或更大則能消除在石英玻璃光纖存在的模間噪音。

二．塑料光纖的優(yōu)點

塑料光纖的發(fā)展主要圍繞著降低光損耗、提高帶寬、提高耐熱性這三個主題上。目前，這三個方面的技術(shù)都已趨于成熟，使得塑料光纖在短距離通信中開始得到廣泛應(yīng)用。塑料光纖與石英玻璃光纖相比，雖然光損耗差一些，初期一般為200db/km，但它具有輕而柔軟、抗撓曲、抗沖擊、強度高、價格便宜、搞幅照、易加工，并能制成大直徑（1~3mm），以增大受光角度，擴大使用范圍等一系列優(yōu)點，所以備受青睞。此外，光通過塑料光纖的中心部分的直徑約為1mm，比石英光纖大100倍，與纖維之間的連接及與終端裝置的連接都十分容易。因此塑料光纖安裝費用很低，安裝時采用十分簡單的對準連接插頭即可。

塑料光纖的最大優(yōu)點就在于價格低、柔韌性好、加工容易、操作簡便、壽命長、重量輕，因而在短距離傳輸中具有絕對優(yōu)勢。

電纜、石英光纖和塑料光纖都可以應(yīng)用于短距離傳輸，而在信息傳輸中哪一種傳輸介質(zhì)的優(yōu)勢更明顯？在短距離接入上，石英光纖綜合成本較高，目前即使在石英光纖技術(shù)高度發(fā)展的美日歐仍然沒有大規(guī)模接入到桌面和入戶，其價格和接入技術(shù)難度是用戶難以接受的兩個因素，石英光纖由于材料脆性以及彎曲性能不好，并不適合多點接入。雖然塑料光纖在傳輸速度方面會有所降低，但塑料光纖在用戶駐地網(wǎng)中安裝簡便、易于維護、配套成本低。據(jù)分析，塑料光纖接入網(wǎng)的綜合成本要比石英光纖低三1/3左右，而從帶寬上來看，塑料光纖比現(xiàn)在的銅纜高十倍以上，所以，塑料光纖更適合于多接點系統(tǒng)。

業(yè)內(nèi)人士認為，在桌面接入上，多種方式可能會同時存在，在不同的場合中滿足不同的需求。接入系統(tǒng)的未來市場非常大，不是說哪種方式要取代另外一種方式，而是在這個市場中大家都在看誰能得到更多的份額，誰的技術(shù)能更為人們所接受。同時，市場上也不排除新技術(shù)的出現(xiàn)。而作為信息傳輸?shù)男陆橘|(zhì)，塑料光纖在光纖到戶、光纖到桌面的短距離接入中有比較大的成本優(yōu)勢，因此現(xiàn)在被認為是未來全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向。

應(yīng)該看到，聚合物光纖在用戶駐地網(wǎng)的應(yīng)用是一個巨大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，包括了聚合物材料。聚合物加工成型，光電子元件、信息網(wǎng)絡(luò)、精密檢測與控制等，迄今我國僅僅在某些關(guān)鍵技術(shù)有了突破。要取得根本性突破，必需有更多大型企業(yè)參與，走大工業(yè)的發(fā)展道路。筆者三年前去日本考察時，日本NTT等大公司早已在向光纖到戶進軍了。日本的塑料光纖研究與生產(chǎn)，跑在世界的前列。我國的塑料光纖產(chǎn)業(yè)化，除了大公司的參與外，還需要盡快制定屬于我們自己的行業(yè)標準，讓塑料光纖今后的路走得更好。

三．塑料光纖的關(guān)鍵技術(shù)

筆者在五年前得到上海市科委的支持，開始了塑料光纖的研究，并研制出損耗為150db/nm塑料光纖。從現(xiàn)階段的研究來看，塑料光纖面臨著兩個關(guān)鍵技術(shù)問題：一是找到新的透光材料和包皮材料。高質(zhì)量的塑料光纖要求芯材的透明度和折射率越高越好，而皮層折射率要小于芯材，且越小越好。二是研究如何控制塑料光纖芯材聚合物的分子量、均勻性和提高塑料光纖的透明度，從而進一步提高光的傳輸效率，降低光損耗。目前，世界各國都對這兩個技術(shù)問題展開研究。一旦這兩個關(guān)鍵技術(shù)得到突破，并實現(xiàn)低成本產(chǎn)業(yè)化，那么，塑料光纖將一舉打破石英光纖的壟斷地位，并逐漸取代石英光纖。

研究表明，塑料光纖透光性能差的主要原因在于樹脂內(nèi)的碳氫結(jié)合吸收了近紅外波長。全氟樹脂材料不含氫元素，不會吸收近紅外波長，已用于塑料光纖生產(chǎn)，同時，由于其具有的環(huán)狀結(jié)構(gòu)是非晶質(zhì)的，因此可見光的透光率可達95％以上。

四．POF在FTTH、工業(yè)以及國防等領(lǐng)域中的應(yīng)用

由于POF具有通信容量大、不放射電磁噪音、質(zhì)量輕、連接方便、成本低等優(yōu)點，因此已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。POF作為短距離通信網(wǎng)絡(luò)的理想傳輸介質(zhì)，在未來通信智能化和辦公自動化中也將得到廣泛應(yīng)用。

據(jù)新華網(wǎng)報道，江蘇華山光電有限公司與總參六十三所共同開發(fā)研制的“650nm塑料光纖傳輸系統(tǒng)”已通過信息產(chǎn)業(yè)部科技成果鑒定。該項成果突破了信息傳輸“最后一公里”瓶頸，使電視網(wǎng)、電話網(wǎng)、計算機網(wǎng)“三網(wǎng)合一”較快成為現(xiàn)實。

下圖為650nm塑料光纖傳輸系統(tǒng)全光網(wǎng)絡(luò)組成方框圖。POF650nm光交換機主要面向部門級交換需要，提供16個100M端口，使用650nm POF作為傳輸媒介，可為軍隊、機關(guān)、研究所、軍事院校等的辦公自動化，為海軍艦船的數(shù)據(jù)交換，為空軍機載設(shè)備之間的的數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍峁┚W(wǎng)絡(luò)服務(wù)，更可為地方政府部門、中小企業(yè)、教育行業(yè)等提供遠距離高速以太網(wǎng)連接。

“650nm塑料光纖傳輸系統(tǒng)“研究成果，在全球領(lǐng)先解決了通信系統(tǒng)全光網(wǎng)絡(luò)中“最后一公里”的瓶頸，使光信息在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸及交換時始終以光的形式存在。為光纖到桌面和光纖到終端提供了一種比較理想的技術(shù)。該系統(tǒng)中用的波長轉(zhuǎn)換器，其造價是十分便宜的。

所謂“最后一公里”瓶頸，是指隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，原有的計算機網(wǎng)絡(luò)傳輸用的以銅為導(dǎo)體的電接入方式，讓光信息流進入終端前一刻不得不變成了電信息流，而使得信息傳輸速度大為降低。例如，目前寬帶網(wǎng)速理論上可達到100Mb/s，但實際受到傳輸介質(zhì)的限制，最多為10 Mb/s。此外，以銅為導(dǎo)體的接入方式保密性差、容易受干擾、被切聽、成本高。為此，目前世界各國正在研究，開發(fā)用于廣大用戶接入網(wǎng)上的光纖通信系統(tǒng)。

上圖所示系統(tǒng)是國內(nèi)首次實現(xiàn)以650nmPOF為傳輸介質(zhì)的光纖通信系統(tǒng)，可讓寬帶網(wǎng)速實現(xiàn)真正的100 Mb/s，相對于五類線銅纜系統(tǒng)具有傳輸頻帶寬、保密性能好、抗干擾能力強、防雷擊、韌性好等特點。中國工程院副院長鄔賀銓院士表示：“650nm塑料光纖傳輸系統(tǒng)”具有自主知識產(chǎn)權(quán)，為光纖到桌面的局域網(wǎng)傳輸接入提供了新的接入方案，為FTTH提供了一種新的方案。

五．塑料光纖的市場前景

目前塑料光纖在我國的應(yīng)用場合有：室內(nèi)裝飾、水景照明、溶洞照明、易燃易爆場合、太陽光的利用。此外，塑料光纖在工業(yè)，特別是汽車工業(yè)、農(nóng)業(yè)及國防建設(shè)中也得到了大量的應(yīng)用。
網(wǎng)絡(luò)成本的降低、性能的提高、數(shù)字傳播技術(shù)的引入、電磁干擾的減少以及塑料光纖標準的制定與完善都使得塑料光纖在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防建設(shè)中得到大量應(yīng)用，并推動著塑料光纖產(chǎn)業(yè)逐漸成為光通信的主流產(chǎn)業(yè)。目前，塑料光纖主要應(yīng)用于低速、短距離的通信傳輸中。

由于塑料光纖具有通信容量大、不放射電磁噪音、質(zhì)量輕等特點，因而在汽車制造工業(yè)中得到廣泛使用。寶馬公司已在其最新產(chǎn)品中使用塑料光纖，用于汽車制造系統(tǒng)的通信。
在工業(yè)控制總線系統(tǒng)中，通過轉(zhuǎn)換器，塑料光纖可與RS232、RS422、100 Mb/s以太網(wǎng)、令牌網(wǎng)等標準協(xié)議接口連接，從而在惡劣的工業(yè)制造環(huán)境中提供穩(wěn)定、可靠的通信路線，高速傳輸工業(yè)控制信號和指令，避免了因使用金屬電纜線路受干擾而導(dǎo)致通信中斷的危險。

通過塑料光纖，我們可實現(xiàn)智能家電（家用PC、HDTV、電話、數(shù)字成像設(shè)備、空調(diào)、冰箱、音響系統(tǒng)、廚用電器等）的聯(lián)網(wǎng)，達到家庭自動化和遠程控制管理，提高生活質(zhì)量；通過塑料光纖，我們可實現(xiàn)辦公設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)，如計算機聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)計算機并行處理，辦公設(shè)備間數(shù)據(jù)的高速傳輸可大大提高工作效率，實現(xiàn)遠程辦公等。在低速局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)速率小于100Mb/S時，100m范圍內(nèi)的傳輸用SI型塑料光纖即可實現(xiàn)；150 Mb/s 50m范圍內(nèi)的傳輸可用小數(shù)值孔徑POF實現(xiàn)。POF在制造工業(yè)中可得到廣泛的應(yīng)用。通過轉(zhuǎn)換器，POF可以與RS232、RS422、100 Mb/S以太網(wǎng)、令牌網(wǎng)等標準協(xié)議接口相連，從而在惡劣的工作制造環(huán)境中提供穩(wěn)定、可靠的通信線路。能夠高速地傳輸工業(yè)控制信號和指令，避免因使用金屬電纜線路而受電磁干擾導(dǎo)致通信傳輸中斷的危險。

塑料光纖作為短距離通信網(wǎng)絡(luò)的理想傳輸介質(zhì)，在未來家庭智能化、辦公自動化中也將得到廣泛應(yīng)用。在Internet服務(wù)中，塑料光纖由于重量輕且耐用，因而被用來將車載機通信網(wǎng)絡(luò)和控制系統(tǒng)連接成一個網(wǎng)絡(luò)，將微型計算機、衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備、移動電話、傳真等外設(shè)納入機車整體設(shè)計中，旅客可通過塑料光纖網(wǎng)絡(luò)在座位上享受音樂、電影、視頻游戲、購物。當塑料光纖在傳輸距離不超過100m時，其傳輸速率能達到11Gb/s，因此在互聯(lián)網(wǎng)短距離傳輸中可以用塑料光纖代替雙絞線和同軸電纜，從而保證了互聯(lián)網(wǎng)中短距離的大容量通信。

在單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)中，重量輕、可撓性好、連接快捷的塑料光纖，被用于士兵穿戴式的輕型計算機系統(tǒng)。塑料光纖也被用在飛機、戰(zhàn)艦、導(dǎo)彈等高科技智能武器的控制系統(tǒng)中。

隨著科技的發(fā)展，塑料光纖的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，其市場的發(fā)展會越來越廣闊。國外在塑料光纖的應(yīng)用開發(fā)上已取得了較大的成果，且不斷在加大新的應(yīng)用研究投入，在韓國、中國以及我國臺灣地區(qū)已經(jīng)有廠商開始投入研發(fā)生產(chǎn)，因此產(chǎn)業(yè)更應(yīng)就塑料光纖的研究和發(fā)展予以密切注視。深圳大圣光電技術(shù)有限公司在塑料的研制和生產(chǎn)方面已取得很大進展，目前在國內(nèi)外已有較大的市場。總之，隨著科技的高速發(fā)展，塑料光纖的應(yīng)用領(lǐng)域會越來越廣，必將給光通信帶來一場新的革命。

文章編輯：CobiNet(寧波)，本公司專注于電訊配件,銅纜綜合布線系列領(lǐng)域產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)七類,六類,超五類屏蔽網(wǎng)線雙絞屏蔽線及相關(guān)模塊配件,歡迎來電咨詢0574 88168918；

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