塑料光导纤维

光导纤维是一种能够传导光波和各种光信号的纤维。光导纤维是由高度透明且折射率较大的芯材及其周围被覆着的折射率较低的皮层材料两部分组成的。当光线从光学密介质(高折射率)射人光学疏介质(低折射率)时，光线会在界面向光学密介质内反射，根据此原理，光在光纤芯内通过反复反射而向前传输。利用光纤构成的光缆通信可以大幅度提高信息传输容量，且保密性好、体积小、质量轻、能节省大量有色金属和能源。塑料光导纤维不仅能在弯曲状态下传光，而且有可控性好、加工容易、使用方便、价格低廉等优点。塑料光纤除了在科研、生产、医疗、教学等领域广泛应用之外，还大量应用于装饰、装潢，将其与声、光、电结合可以制成各种各样的工艺装潢制品，可广泛应用于宾馆、饭店、舞厅、展览厅、橱窗及家庭装潢，从而美化生活。

发展背景近年来，以MMA单体与TFP-MA(四氟丙基丙烯酸甲酯)为主要原材料，采用离心技术制成了渐变折射率聚合物预制棒．然后拉制成GIPOF(渐变折射率聚合物光纤)．具有极宽的带宽(>1GHz·km)，衰减在688nm波长处为56 dB/km，适合短距离通信。国内有人以MMA及BB(溴苯)、BP(联苯)为主要原材料，采用IGP技术成功地制备了渐变型塑料光纤。氟化聚酰亚胺材料在近红外光内有较高的透射性，同时还具有折射率可调、耐热及耐湿的优点，解决了聚酰亚胺透光性差的问题．现已经用于光的传输。聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)的研究也在不断发展。从国外的研究发展来看，塑料光纤的研究重点主要集中在以下几个方面：降低光损耗；提高带宽(南S1型转为G1型)；提高耐热性，聚碳酸酯、硅树脂、交联丙烯酸和共聚物可使耐热性提高到125～150℃。随着塑料光纤的技术日益成熟，在照明光传输、局域网(LAN)、汽车工业、医疗没备、光传感器、数字化音响等领域．塑料光纤得到了广泛的应用。1

材料常常选作塑料光纤纤芯材料的有：聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯丙烯、聚碳酸酯、氟化聚甲基丙烯酸酯(FPMMA)和全氟树脂等。常选作塑料光纤包层材料的有：聚甲基丙烯酸甲酯、氟塑料、硅树脂等。根据光线从光密介质(高折射率)射人光疏介质(低折射率)时在界面处向光密介质内反射的原理。光线通过光纤时经反复反射向前输送。由于制造方法的不同，全反射型光导纤维又分为多模光纤和单模光纤。塑料光纤制备的工艺流程包括单体精制、聚合、纺丝、包层和拉伸、光缆加工。

在众多的透明塑料中，只有那些拉伸时不产生双折射和偏光的品种才适合制造光纤。用于生产芯子的塑料主要有聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、重氢化聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等。用于生产包层的塑料主要有多氟烷基侧链的聚甲基丙烯酸酯类、偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物、有机硅树脂、尼龙以及液晶等。

制造方法各种不同类型的光纤成型方法又各有差异。全反射型光导纤维日前有棒管法、沉积法和复合纺丝法三种加工方法。与石英玻璃光纤制造方法完全不同，通信塑料光纤的制造方法有挤压法和界面凝胶法。挤压法主要用于制造阶跃型塑料光纤。该工艺步骤大致如下：首先，将作为纤芯的聚甲基丙烯酸甲酯的单体甲基丙烯酸甲酯通过减压蒸馏提纯后．连同聚合引发剂和链转移剂一并送入聚合容器中；接着再将该容器放入烘箱中加热。放置一定时间，以使单体完全聚合；最后，将盛有完全聚合的聚甲基丙烯酸甲酯的容器加热至拉丝温度．并用f燥的氮气从容器的上端对已熔融的聚合物加压，该容器底部小嘴便挤出一根塑料光纤芯，再在挤出的纤芯外包覆一层低折射率的聚合物，就制成了阶跃型塑料光纤。1

塑料光纤的优势塑料光纤(POF)相比于石英光纤，具有柔韧性能好、数值孔径大、易耦合、数字脉冲的传播距离长、质量轻、制造简单、成本低等优点。塑料光纤对电磁干扰不敏感，也不发生辐射，不同速率下的衰减恒定，误码率可预测．能在电噪声环境中使用；尺寸较长，可降低接头设计中公差控制的要求，故成网成本较低等。随着塑料光纤制造技术和原材料制备技术的不断进步，塑料光纤的生产成本还会不断地降低；从激光器、光电子集成器件、连接器的发展情况看，国内及国际的相关技术发展很快，随着生产规模的不断扩大，相信发送接收器件的成本会有较大幅度的下降，使塑料光纤在接入通信中更具优势。塑料光纤最大的不足是光传输的衰减大，因此，降低衰减是塑料光纤发展的首要问题．为弥补此不足，亦可探索其放大器的制作。1

本词条内容贡献者为:

黄伦先 - 副教授 - 西南大学