一、问题的提出

　　现代社会，光纤通讯、光纤网络已是不可缺少的主要通信方式，随着通信事业的不断发展，人们的生活也越来越依赖这些高科技技术。塑料光纤（POF）是由高透明聚合物如聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）作为芯层材料，PMMA、氟塑料等作为皮层材料的一类光纤（光导纤维）。不同的材料具有不同的光衰减性能和温度应用范围。塑料光纤不但可用于接入网的100～1000米，也可以用于各种汽车、飞机、等运载工具上，是优异的短距离数据传输介质。

　　目前，通信光缆所用的光纤，基本上都是采用石英系光纤，由高纯度二氧化硅SO2加入适量掺杂组成的。石英（玻璃）光纤以其大容量、高速度、低损耗在城际网及城域网的干线中已被大量使用，成为远距离传输信息的选择，其成熟的吉比特级别技术，已经得到广泛应用。所以，尽管石英光纤已在城际、城域网中大量使用，但在密集型用户的局域网接入中，遇到了很大的困难，从而导致了所谓“一公里”问题的出现。也就是说，具有高速吉比特通信性能的石英光纤网络，在到达“路边”，“街边”甚至小区的“楼边”后，它就望洋兴叹了，不能到达局域网中的千家万户。

　　二、塑料光纤的优势

　　塑料光纤质轻、柔软，更耐破坏（振动和弯曲）。塑料光纤有着优异的拉伸强度、耐用性和占用空间小的特点。这些优点使得塑料光纤在汽车中成功应用尤为重要。一个典型的豪华车内部至少由几公里的铜线和铜缆，重量和成本大为增加。飞机、火车和其他所有交通工具莫不如此。

　　由于塑料光纤的大直径和数值孔径，光传导能力大。塑料光纤比铜类传输介质（双绞线和同轴电缆）有着高得多的带宽能力。传输的频率越高，运用塑料光纤的成本就越低。

　　塑料光纤的切割、布线、粘结、抛光和其他加工容易。由于有较大直径， 塑料光纤安装和与器件、光源、探测器等的连接变得容易和低成本，非人士也能胜任这些操作。准备塑料光纤的连接多不超过1分钟，也不需要特别的工具。即使是简单的剪刀也可以用来切割塑料光纤。塑料光纤收发模块使用650nm波长的红光，非常安全，使用者可见也容易判断光纤的连接是否成功。另外，塑料光纤的连接对端面藏留的灰尘和碎屑不敏感。

　　塑料光纤不产生辐射，完全不受电磁干扰和无线电频率干扰以及噪音的影响。 这一点对视频和音频的分流尤为重要，很显然这些干扰和噪音影响图像和服务的品质。塑料光纤可以和铜缆在同一管道里或同一线束并排铺放。塑料光纤不产生噪音，不会对目前的管网产生负面影响。

　　POF系统的成本低。据说用于家庭消费电子、家庭联网和汽车包括音响、DVD、VCR等的每个连接的成本低于20美金。所以这些器件都可以在一般商店里买到。

　　通过塑料光纤进行数据传输没有可能被窃听，这样塑料光纤在一些安全程度要求高的场合，就非常适用。

　　虽然石英光纤广泛用于远距离干线通信和光纤到户，但塑料光纤被称之为“平民化”光纤，理由是塑料光纤、相关的连接器件和安装的总成本比较低。在光纤到户、光纤到桌面整体方案中，塑料光纤是石英光纤的补充，可共同构筑一个全光网络。

　　1、以基于铜导体的对绞线的同轴电缆

　　这一种使用成本低且满足现实需求而使用多，但若满足用户将来对带宽和速率的更高要求，需要为克服电磁干扰、信息保密、扩大带宽、提高传输速率、保证传输距离等投入很高的研究资金，使用成本也因使用昂贵复杂的电子装置而变得很高，综合竞争力降低。

　　2、单模和多模石英光纤

　　该种技术比较成熟，但石英光纤芯径很细（-10μm）导致连接困难而成本较高，光电子器件技术要求高、价格昂贵，其易脆断和弯曲损耗限制其在狭窄空间中安装使用。

　　3、红外及短距离移动通信等无线技术

　　此种技术在目前比较热闹门，世界各国对移动通讯的技术研究投入很大，技术也日新月异，相关产品更新换代速度很快，且电磁干扰问题、环境影响问题、传输带宽和速率问题，或为解决这些问题所必须的高研究成本和昂贵的使用设备投入等将会是其在短距离通信中应用的主要障碍。

　　塑料光纤（POF）与石英光纤相比，具有以下优点：

　　*模量低，芯径大（0.3-1.0mm），接续时可使用简单的POF连接器，即使是光纤接续中心对准产生30μm的偏差也不会影响耦合损耗；

　　*数值孔径大（NA0.5左右），受光角θA可达60°，而石英光纤只有16°，可用便宜的LED，并且耦合效率高；

　　*挠曲性好，易于加工和使用；

　　*在可见光区有低损耗窗口；

　　*重量轻；

　　*成本及加工费用低。

　　POF网络在局域网系统中与其它传输介质相比，具有明显的优点：

　　*POF对电磁干扰不敏感，也不发生辐射，不同数据速率下的衰减恒定，误码率可预测，能在电噪声环境中使用；

　　*其尺寸较长，可降低接头设计中公差控制的要求，故成网成本较低等。

　　将POF与目前成本低、室内接入使用的铜介质作比较：

　　目前SI型POF的使用成本与UTP-5电缆的相当，但传输性能和环境适当性比电缆好得多；同轴电缆的传输性能比较好，但使用距离90米，电缆外径大，也不易弯曲，影响安装使用，与之配套的电子设备和连接器件价格昂贵。

　　随着POF制造技术和原材料制备技术的不断进步，POF的生产成本还会不断的降低；从目前的激光器、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进步很快，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POF在接入通信中更具优势。

　　三、塑料光纤的发展前景

　　中国科学家经过多年努力，终于攻克了从本体聚合法直接生产聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）突变型塑料光纤的技术难关，掌握了批量连续化生产塑料光纤技术。中科院理化技术研究所现已累计生产出数百万米低损耗突变型塑料光纤，破除了日本公司在国际上的垄断地位。

　　近几年塑料光纤的需求量迅速增加，2005年国际上PMMA塑料光纤销售额已经达到数十亿美元。而适用于数据传输的低损耗PMMA塑料光纤，目前只有日本三菱公司能够生产，每年我国均从日本进口大量的PMMA塑料光纤。

　　该项目负责人甄珍和刘新厚研究员介绍，中科院理化所掌握了从原材料提纯、经本体聚合直接拉制光纤整套技术。其技术是高纯度光纤级PMMA光学模塑料（芯层材料）以及皮层材料的制备技术。在研制过程中，中国科学院理化技术所先后开发了具有自主知识产权的单分子扩散转移原料提纯新技术，平推式薄层管式与双螺杆复合系统的本体聚合制备高纯度光纤级PMMA原料以及与之相配套的包层材料技术，并成功地解决了产业化的相关问题。

　　目前该所已研制成功日产10万米PMMA塑料光纤的全自动流水线，连续数月稳定生产出光衰减在170-200dB/km的PMMA光纤，累计生产出数百万米低损耗塑料光纤，表明这一产业化技术已经成熟。同时，该所还具备批量生产光衰减为150dB/km的阶跃型PMMA光纤潜能，产品技术指标达到国际同类产品的水平。低衰减PMMA光纤连续化批量生产技术的问世，标志我国在该领域跻身世界先进行列。

　　当今信息技术的发展迫切需要信息容量大的光纤材料，对通讯网络带宽的要求越来越高。塑料光纤具有芯径大、质地柔软、联结容易、质量轻、价格便宜、传输带宽大等优点，在宽带接人网系统、家庭智能网络系统、数据传输系统、汽车智能系统、工业控制系统以及纺织、照明、太阳能利用系统等方面的应用市场潜力巨大。