塑料光纤的发展、制作和应用前景.ppt

1、2020/6/18，1，塑料纤维开发、生产和应用前景，第22 06组光信息：陈士龙，徐嘉，魏亚曼，LV小梁，徐建，主讲人：陈士龙快速安装：POF易于通过狭窄的布线。连接方便：POF无需研磨液即可达到良好的连接效果，无需使用专用设备进行连接；成本低：由于上述两个优点，以POF作为传输介质的网络接入系统比石英光纤接入系统成本低；坚固耐用：POF光缆比石英光缆更柔软、更耐用，弯曲半径也更小。2020/6/18，4，2020/6/18，5，2，POF技术开发，(1)，阶段塑料光纤，早期塑料光纤均为大孔径阶段塑料光纤。光纤的分布式规模很大，带宽达5MHZ*km，无法满足高速数据通信的要求，因此主要使用非

2、通信应用程序，如照明、汽车灯监控。然后通过一系列技术显着提高了传输性能。2020/6/18，6，1，将传输损耗降低到100-200dB/km，用氘(d)替换聚甲基丙烯酸酯聚合物，2，PMMA中的氢原子(h)，光波的传输范围从可见光扩展到近红外线，传输损耗为20dB，3，使用接近阶跃塑料光纤带宽限制的小数孔径阶跃光纤将带宽扩展到210MHz*100m。2020/6/18，7，早期市场的POF产品大部分是PMMA矩阵多模式SIPOF，与石英玻璃纤维相比，短距离通信应用程序具有便宜、易于处理的优点，但是带宽窄(5MHz*km)和高固有衰减(150到300dB/km)为了增加带宽，首先考虑的解决方案是

3、减少光纤的数字光圈，使用单模SIPOF方案。但是，POF的主要特征是较大的核心路径，因此不能期望发展为单模光纤以增加带宽。这将降低POF的价格，失去可处理性。解决这些问题的最佳方法是渐进塑料纤维(GIPOF)。GIPOF的开发为塑料光纤在宽带通信网中的应用开辟了广阔的前景。(b)，渐变塑料纤维(GIPOF)的开发过程和现状，2020/6/18，8，从一开始由光共聚制成的两个不同活动和折射率的单体预制棒，绘图后损失4到5dB/m的GIPOF。随后，发明了“界面凝胶聚合”技术，大大减少了石膏of的损失(从688nm波长减少到56dB/km)。各国政府和企业在关注和应用塑料纤维技术后，终于可以走很久

4、了。到目前为止，全氟波普的应用效果最好，传输速度达10 GB/秒，连接柔软，易于连接，可以直接使用现有LAN设备，连接时间仅为石英光纤的1/10。2020/6/18，9，3，3，塑料纤维，特殊塑料纤维包括具有激光染料掺杂塑料纤维，闪烁塑料纤维，电光塑料纤维等特殊特性的所有塑料纤维，微结构塑料纤维和双核塑料纤维等特殊设计结构的塑料纤维。特殊塑料纤维，包括塑料纤维、普通塑料纤维、所有阶梯多模塑料纤维、渐进多模塑料纤维和单模塑料纤维。这些纤维类似于普通石英纤维，由芯和包层组成，不同芯折射率分布构成不同类型的纤维。2020/6/18，10，多模光纤主要用于强度传感器的系统，测量的物理量直接影响输出光信

5、号的强度。渐变索引多模块位置光纤可以解决带宽窄的问题。在单模光纤中，单模石英光纤的缺点是其芯径只有5-10微米。相反，塑料单模光纤的特点是芯径比石英光纤粗。石英纤维的50100倍，对接容易，成本低廉，在干涉型光纤传感器中具有更好的特性。一般塑料纤维、折射率分布、应用示例、一种相位类型、另一种渐变类型。多模光纤、单模光纤、2020/6/18，11，3、微结构塑料光纤是近年来人们研究的一种新型特殊塑料光纤，内核中分布着规则的空气孔，具有新的传输特性。这些新的传输特性包括大波长范围的单模操作，有效芯和模域大，在空气中引导光，而不是在光纤材料中。这种新的传输功能对光纤传感器的应用至关重要。特殊塑料纤维

6、，1，闪烁塑料光纤主要是用于高能辐射测量的荧光材料，激光染料掺杂塑料光纤等活性材料。现在，闪烁塑料光纤实际上用于监测核物理学中的核发射和跟踪带电高能粒子。2，电光塑料光纤是将高光学非线性掺杂到核心中，响应速度非常快的有机物质，塑料光纤具有高光学非线性。许多有机物具有光学非线性高、反应速度快的特性，特别是塑料纤维加工制造温度较低，许多功能性物质可能混入人的塑料纤维中。电光塑料光纤对电压和电场传感器有巨大的潜在应用前景。2020/6/18，12，4，POF的制造，预制棒的拉丝总挤压涂层连续聚合辐射，2020/6/18，13，预制棒的拉丝方法，光纤的芯和鞘分别严格匹配的预制棒和套管，在加热和真空状态

7、下紧密合成两者其中最重要的是组装板生产。2020/6/18，14，光共聚，两阶段共聚，界面凝胶，塑料光纤的预制棒制造方法，POF生产了在涂层塑料管和塑料管到核心的混合液体之间发生的“界面凝胶”作用，形成POF倾斜折射率分布结构的一般方法。可以控制折射率分布，均匀分布，优点、缺点、反应时间长，因此该工艺的生产成本更高。2020/6/18，15，共聚法是扩散共聚、光共聚、混合聚合溶解法、放电共聚、加热共聚、引发共聚、催化共聚等重复性塑料的制作方法。光共聚物的原理是什么？不饱和或环状单体分子相互添加，析出小分子的反应。这称为加成反应或聚合反应，由两个或多个单体组成的加成反应。2020/6/18，16

8、，光共聚法将两种单体混合物注入圆筒模具，绕中心轴旋转，同时用紫外线照射，引起光共聚反应。单体的数量可以超过一个，形成三元或多元共聚物，形成最适合要求的折射率分布形式。由于边缘的光线在中心处强，离心力作用，共聚物首先在圆柱体内壁附近生成，然后逐渐向中心生长。由于各单体的竞争率不同，转化率及共聚物的组成随时间变化，形成径向成分及折射率的梯度变化。2020/6/18，17，挤压芯通过外部溶液去除溶剂后，将外皮包裹在核心上制成纤维的方法如下图所示。1，型芯流道；2、鞘流道；3、分流锥；4、复合腔。D1:核心复合前直径；D 23360分流锥末端外径；D0:复合型腔直径；涂层，2020/6/18，18，在

9、拉动POF的同时使用两台挤出机：一个挤出型芯，两个挤出护套，两个挤出机通过相同的模具熔融挤出成型，通过牵引线圈制造POF。连续聚合纺丝法是目前最先进的纤维拉丝工艺，其先进性从单体聚合到纺丝成型都在密封系统内进行，大大减少了外部环境污染，大大提高了光纤的透光率。，共助法，连续聚合发射，2020/6/18，19，5，POF应用，塑料光纤是一种简单、低成本的短距离、中小型信息传输系统，其核心直径柔软，易于弯曲，耦合，电磁干扰防护，电磁辐射(EMI/EMR)制造过程，2020/6/18，20，(a)，在局域网上应用POF。目前已将POF、非屏蔽双绞线(UTP)、屏蔽传输(STP)、同轴电缆和玻璃光纤应

10、用于局域网。下表比较了POF和石英光纤、金属电缆的特性。2020/6/18，21，如上表所示，POF与玻璃纤维相似，优点很多，成本也低得多。作为传输介质，POF的价格与strand一样低，连接器的价格几乎相似。此外，POF的安装成本很低。因此，如果包括光缆、安装和组件，POF网络在价格上比UTP网络具有优势。使用UTP的唯一好处是价格低于POF。但是，随着LAN系统中POF的使用增加和相关技术的开发，价格可能会大幅下降。随着制造技术的成熟，POF本身的价格也会降低。2020/6/18，22，(2)，POF在汽车工业中的应用，最初塑料光纤作为光传输介质应用于汽车，将光传输到不足以安装标准白炽灯的

11、位置或其他显示卡。随着计算机控制在汽车中的应用越来越广泛，一辆汽车形成局域网(CAN)，要传输的实时信息量越来越大。为了防止电磁干扰、串扰和这些副作用引起的数据延迟和丢失，必须选择系统能够承受高信息速度的安全介质材料。光波不受电磁辐射或其他辐射的干扰，不考虑地面波或电位差，而是使用光纤，因此纤维成为理想的材料。2020/6/18，23，随着网络结构复杂性的增加，汽车的网络节点越来越多。使用多节点、短距离网络结构需要节点间的连接器价格低廉，而使用POF的大直径(1mm)和大光圈(约等于0.5)，POF之间的连接可能比玻璃纤维(GOF)要简单和便宜得多。随着手持POF终端处理器和插件POF连接器的

12、出现，POF的连接变得简单快捷。此外，POF的高灵活性被确定为汽车系统中最好的通信媒体。2020/6/18，24，目前POF可以满足汽车数据系统要求的传输速度(60Mb/s)和更高的温度(120度)，但是随着汽车产业的发展，对数据处理系统的传输介质要求将越来越高。这需要更高的传输带宽、更高的温度、更低的衰减和相关光源。2020/6/18，25，(3)，适合气候恶劣的网络和传感器的POF可以高速传递大量机密信息，塑料光纤可以作为展示信息传输媒体引入战斗机、直升机和军舰内部。因为波普塑料光纤出色的电磁干扰以及对电磁辐射的抵抗力也用于导弹，使其能够进行不受干扰的精确制导。因此，塑料纤维在军事和核工业上具有重要的战略意义。2020/6/18，26、光学传感器(OFS)与传统传感器相比具有多种优点，如电磁干扰防护、不需要电源、电绝缘、小尺寸(可形成分布式传感结构)。将POF作为光纤传感器的材料引入，在光纤传感领域有很多独特的优势。POF相对于石英纤维可以有多种不同的尺寸。灵活性好；也可以混合多种材料，改变材料的结构，以满足各种检测要求。波普还用于照明、灯火监控、照明装饰、医学图像传输(内窥镜光纤束减小到gi-POF，微光纤直径减小到2.5微米)、感光检测、复印机内部光路和数字音频系统。，2020/6/18，27，结论：塑料光纤作为光传输介质，其独特的性