新一代短距离高速通信用塑料光纤

2019-01-06 16:33:30 108
重庆君正转发:  为了满足局域网用户的要求,各网络运营商都在积极开展自己的短间隔高速传输系统今天,局域网数据传输速率已由兆比特(Mb)升至吉比特(Gb)或更高的速率。众所周知,如今短间隔高速通信局域网用的光传输介质多为石英玻璃多模光纤。由于玻璃光纤价格昂扬、芯径小接续艰难,所以各国光纤钻研人员都在积极开发价格廉价、芯径大,便于接续的塑料光纤来作为新一代短间隔高速通信誉的传输介质。

  在短间隔高速传输方面,塑料光纤(P0F)胜过石英玻璃光纤的优点是大芯径降低了接续本钱(注塑连贯器)塑料材料赋予P0F良好的物理化学性能和柔软性等等然而,早期的聚甲基丙烯酸甲酯阶跃折射率塑料光纤(PMMASIP0F)高衰减和低带宽限制了其在短间隔通信中应用。为理处置PMMASIPOF的高衰减和低带宽的问题,较近,日本硝子玻璃株式会社开发出一种氟化聚合物梯度折射率塑料光纤(PFGIP0F)正是这种玻璃态氟化聚合物中的氟化分子构造使得GIP0F的具有大的芯径、小的衰减、高的带宽和好的牢靠性所以PFGIP0F有望代替50/125,um和62. 5/125,um石英玻璃多模光纤,成为新一代短间隔高速传输系统中较师。

  好的光传输介质。

  POF作为光通信传输介质的钻研重点集中在:(1)努力降低衰减;(2)设法减少色散;(3)完善制造工艺;(4)进步使用性能;(5)一直降低本钱为此,30年来各兴隆国家的POF钻研人员付出了大量的心血,获得了一个又一个钻研硕果:例如1999年日本庆应大学日本硝子玻璃株式会社等研制出的氟化聚合物芯梯度折射率塑料光纤(GIPOF),在工作波长为840nm和1310nm处,传输速率为2.5Gb/s,传输间隔超越500m1999年美国贝尔。

  表2POF的损耗类型。机理及原因类型机理原因内因吸收分子振动、电子跃迁瑞利散射密度。组成和取向动摇外因吸收过渡金属、有机污染物散射粉尘、微弯、气泡辐射构造不完善、宏弯、微弯实践衰减极限由可知,因为光纤是由聚合物组成的。所以聚合物中的C-HN-H和C=O分子键的振动就形成了POF在红外光谱区具有很大的损耗因此,人们通过用重元历来取代氢原子,改善POF透明性,使振动波长移至长波长,以求在可见和红外区振动吸收和瑞利散射变小例如,PMMA 1/舀)/俺踅啉POF经氘化得到的PMMA-18POF的衰减系数仅为10dB/km为克制近红外区潮气引起的POF的衰减明显增大,可用氟元历来代替POF芯聚合物中的氢原子,使衰减降低到16dB/km氟化塑料光纤(CYTOP)的工作波长可选在850~一波长石英玻璃光纤的衰减谱光纤通信系统中信息主要以光脉冲形式在光纤中传输,光脉冲经光纤传输后会发作工夫展宽,即称为工夫色散,简称色散,任何光纤通信链路中色散是决定光纤传输的较大带宽的重要参数。通常,人们将引起光脉冲展宽的色散分为三种根本性散:模色散、材料色散和波导色散模色散是不同形式传输工夫而引起的,它仅影响着多模光纤(如GIPOF)材料色散是由光源的谱宽产生的。因为材料的折射率是波长的函数,所以光谱的不同成份以不同的速度传输,从而引起光脉冲的展宽。波导色散是由波长对每个模传输速度的作用而产生的在多模光纤(如GIPOF)中波导色散影响不明显。

  由上述可知,进步GIPOF的带宽的门路就是想方设法减小模色散和材料色散POF钻研人员发现,通过控制界面凝胶聚合反馈速率来保障GIPOF折射率散布指数g=209~ 2.17的减小模色散的详细措施,那么就可使在0.8~1. 3Mm波长区WPOF的带宽中抵达几个兆比特。公里(Gb°km)给出了PFGIPOF的波长与带宽的关系因为材料色散随波长的增大而减小,所以PFGIPOF在近红外区的低衰减带来的益处是使得其材料色散下降。关于PF聚合物,其在0. 85Mm波长的材料色散为0.054ns/nm°km(在相波长下,石英玻璃光纤的材料色散则为0. 3Mm波长PF聚合物的材料色散减小到0.009ns/nm°km给出了石央玻璃与PF聚合物材料色散的比较PF聚合物与石英玻璃的材料色散比较POF机械性能的钻研重点是弯曲、拉伸、改变应力引起的衰减变迁与石英玻璃光纤不同,POF是由塑料材料制成的这样,POF的弹性模量比石英玻璃约小2个数量级(如PMMAPOF为21GPa,PCPOF则为1.55~255GPa),正是这个理由,直径1mm的POF可以非常方便地安装在光纤分线箱内。同样的原因,与石英玻璃光纤相比,因为塑料延展性更好、刚性更小,所以POF的较小弯曲半径更小。

  POF的传输性能与其机械性能有关假如POF长度被拉长10%,其衰减的增大<0. 1dB例如,POF的循环弯曲也会引起衰减的变迁回升至某个极限(直径为1mm的PMMAPOF,弯曲半径为50mm的条件下弯曲1000次,衰减变迁<由于POF的聚合物制成的所以POF的工作温度被限定在80~100C内。超越上述的工作温度极限范围,POF开端丢失其固态和透明性工作温度回升至125C,甚至高达135C时,POF应采纳交联聚乙烯爱护层POF耐高温性能与潮湿程度关系亲密。例如,若POF在温度85C和相对湿度为85%的条件下,放置1000h,POF的衰减增加量将>衰减增加的原因是可见光区的OH强吸收形成的氟化塑料光纤不吸收水份,故潮湿程度不会明显影响其衰减变迁高宽带GIPOF具有良好的热稳定性,即使经85C,1000h老化后GIPOF的带宽不会发作畸变。

  绝大多数POF的耐化学侵蚀与否,与其的化学组成有关例如无爱护层的PCPOF浸入汽油中只能经得住5min的作用,但它们却能经受油和电瓶溶液的长期作甩当POF插入化学溶液中时,可选用聚乙烯外护层来爱护POF用聚乙烯外护层爱护的PMMAPOF可以耐一些液体,如水盐酸34.65%硫酸或机油的侵蚀当带护层的POF浸入50°C的上述的任一液体中持续作用1000h,POF的衰减仍坚持恒定氟化塑料光纤浸入化学酸溶液,如50的氢氟酸、44%盐酸、98%的硫酸或有机溶液(苯己烷等)持续1周,它们的衰减并未发作变卦化4应用从降低局域网建立本钱的角度来看,宜采纳GIPOF作为局域通信网的光传输媒介,究其原因是GIPOF0. 3Mm波优点的带宽高达卜10Gb.km(比SIPOF同轴电缆和对绞线的带宽高得多)价格低、具有良好地改善它们技术性能的前景给出了GIPOF与几种传输介质的不同应用领域的比较日本庆应大学的钻研人员介绍他们对光通信誉的GIPOF较新钻研成绩他们钻研的氟化聚合物GIPOF已于2000年4月商用化,即用GIPOF配备该校的理工学院新办公楼内信息技术中心的通信系统GIPOF被用来连贯吉比特光路由器和直接调配至具有吉比特以太光网卡的桌面计算机日本庆GIPOF与几种传输介质的不同领域的比较应大学的新的信息技术中心采纳的是吉比特GIPOF构筑的网络GIPOF将计算机与吉比特以太网光替换机连贯起来,而且实现与该校主效劳器高速接人这个POF光数据通信的安装运行标记着GIPOF的商业化应用日趋成熟。

  5完毕语今天,塑料光纤经过30多年的钻研,其材料选择制造技术性能丈量和实际应用逐渐完善。特别是面对现有短间隔高速宽带网的开展旺势,塑料光纤将以其价格低廉、接续方便等优点成为新一代短间隔高速通信的光传输介质因此,本文作者在此提请我国从事光纤通信钻研人员应对塑料光纤及传输系统的钻研动态给以高度器重。

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