光導纖維是一種能夠傳導光波和各種光信號的纖維。光導纖維是由高度透明且折射率較大的芯材及其周圍被覆著的折射率較低的皮層材料兩部分組成的。當光線從光學密介質(高折射率)射人光學疏介質(低折射率)時，光線會在界面向光學密介質內反射，根據此原理，光在光纖芯內通過反覆反射而向前傳輸。利用光纖構成的光纜通信可以大幅度提高信息傳輸容量，且保密性好、體積小、質量輕、能節省大量有色金屬和能源。塑膠光導纖維不僅能在彎曲狀態下傳光，而且有可控性好、加工容易、使用方便、價格低廉等優點。塑膠光纖除了在科研、生產、醫療、教學等領域廣泛套用之外，還大量套用於裝飾、裝潢，將其與聲、光、電結合可以製成各種各樣的工藝裝潢製品，可廣泛套用於賓館、飯店、舞廳、展覽廳、櫥窗及家庭裝潢，從而美化生活。
基本介紹
- 中文名：塑膠光導纖維
- 外文名：Plastic optical fiber
- 組成：芯材及皮層材料
- 特點：可控性好、加工容易、使用方便等
- 套用：科研、生產、醫療、教學等
- 材料：四氟丙基丙烯酸甲酯
發展背景,材料,製造方法,塑膠光纖的優勢,
發展背景
近年來，以MMA單體與TFP-MA(四氟丙基丙烯酸甲酯)為主要原材料，採用離心技術製成了漸變折射率聚合物預製棒．然後拉製成GIPOF(漸變折射率聚合物光纖)．具有極寬的頻寬(>1GHz·km)，衰減在688nm波長處為56 dB/km，適合短距離通信。國內有人以MMA及BB(溴苯)、BP(聯苯)為主要原材料，採用IGP技術成功地製備了漸變型塑膠光纖。氟化聚醯亞胺材料在近紅外光內有較高的透射性，同時還具有折射率可調、耐熱及耐濕的優點，解決了聚醯亞胺透光性差的問題．現已經用於光的傳輸。聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)的研究也在不斷發展。從國外的研究發展來看，塑膠光纖的研究重點主要集中在以下幾個方面：降低光損耗；提高頻寬(南S1型轉為G1型)；提高耐熱性，聚碳酸酯、矽樹脂、交聯丙烯酸和共聚物可使耐熱性提高到125～150℃。隨著塑膠光纖的技術日益成熟，在照明光傳輸、區域網路(LAN)、汽車工業、醫療沒備、光感測器、數位化音響等領域．塑膠光纖得到了廣泛的套用。
材料
常常選作塑膠光纖纖芯材料的有：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)和全氟樹脂等。常選作塑膠光纖包層材料的有：聚甲基丙烯酸甲酯、氟塑膠、矽樹脂等。根據光線從光密介質(高折射率)射人光疏介質(低折射率)時在界面處向光密介質內反射的原理。光線通過光纖時經反覆反射向前輸送。由於製造方法的不同，全反射型光導纖維又分為多模光纖和單模光纖。塑膠光纖製備的工藝流程包括單體精製、聚合、紡絲、包層和拉伸、光纜加工。
在眾多的透明塑膠中，只有那些拉伸時不產生雙折射和偏光的品種才適合製造光纖。用於生產芯子的塑膠主要有聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、重氫化聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等。用於生產包層的塑膠主要有多氟烷基側鏈的聚甲基丙烯酸酯類、偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物、有機矽樹脂、尼龍以及液晶等。
製造方法
各種不同類型的光纖成型方法又各有差異。全反射型光導纖維日前有棒管法、沉積法和複合紡絲法三種加工方法。與石英玻璃光纖製造方法完全不同，通信塑膠光纖的製造方法有擠壓法和界面凝膠法。擠壓法主要用於製造階躍型塑膠光纖。該工藝步驟大致如下：首先，將作為纖芯的聚甲基丙烯酸甲酯的單體甲基丙烯酸甲酯通過減壓蒸餾提純後．連同聚合引發劑和鏈轉移劑一併送入聚合容器中；接著再將該容器放入烘箱中加熱。放置一定時間，以使單體完全聚合；最後，將盛有完全聚合的聚甲基丙烯酸甲酯的容器加熱至拉絲溫度．並用f燥的氮氣從容器的上端對已熔融的聚合物加壓，該容器底部小嘴便擠出一根塑膠光纖芯，再在擠出的纖芯外包覆一層低折射率的聚合物，就製成了階躍型塑膠光纖。
塑膠光纖的優勢
塑膠光纖(POF)相比於石英光纖，具有柔韌性能好、數值孔徑大、易耦合、數字脈衝的傳播距離長、質量輕、製造簡單、成本低等優點。塑膠光纖對電磁干擾不敏感，也不發生輻射，不同速率下的衰減恆定，誤碼率可預測．能在電噪聲環境中使用；尺寸較長，可降低接頭設計中公差控制的要求，故成網成本較低等。隨著塑膠光纖製造技術和原材料製備技術的不斷進步，塑膠光纖的生產成本還會不斷地降低；從雷射器、光電子集成器件、連線器的發展情況看，國內及國際的相關技術發展很快，隨著生產規模的不斷擴大，相信傳送接收器件的成本會有較大幅度的下降，使塑膠光纖在接入通信中更具優勢。塑膠光纖最大的不足是光傳輸的衰減大，因此，降低衰減是塑膠光纖發展的首要問題．為彌補此不足，亦可探索其放大器的製作。
