新一代短距離高速通信用塑料光纖

2019-01-06 16:33:30 107
重慶君正轉發:  為了滿足局域網用戶的要求,各網絡運營商都在積極開展自己的短間隔高速傳輸系統今天,局域網數據傳輸速率已由兆比特(Mb)升至吉比特(Gb)或更高的速率。眾所周知,如今短間隔高速通信局域網用的光傳輸介質多為石英玻璃多模光纖。由于玻璃光纖價格昂揚、芯徑小接續艱難,所以各國光纖鉆研人員都在積極開發價格廉價、芯徑大,便于接續的塑料光纖來作為新一代短間隔高速通信譽的傳輸介質。

  在短間隔高速傳輸方面,塑料光纖(P0F)勝過石英玻璃光纖的優點是大芯徑降低了接續本錢(注塑連貫器)塑料材料賦予P0F良好的物理化學性能和柔軟性等等然而,早期的聚甲基丙烯酸甲酯階躍折射率塑料光纖(PMMASIP0F)高衰減和低帶寬限制了其在短間隔通信中應用。為理處置PMMASIPOF的高衰減和低帶寬的問題,較近,日本硝子玻璃株式會社開發出一種氟化聚合物梯度折射率塑料光纖(PFGIP0F)正是這種玻璃態氟化聚合物中的氟化分子構造使得GIP0F的具有大的芯徑、小的衰減、高的帶寬和好的牢靠性所以PFGIP0F有望代替50/125,um和62. 5/125,um石英玻璃多模光纖,成為新一代短間隔高速傳輸系統中較師。

  好的光傳輸介質。

  POF作為光通信傳輸介質的鉆研重點集中在:(1)努力降低衰減;(2)設法減少色散;(3)完善制造工藝;(4)進步使用性能;(5)一直降低本錢為此,30年來各興隆國家的POF鉆研人員付出了大量的心血,獲得了一個又一個鉆研碩果:例如1999年日本慶應大學日本硝子玻璃株式會社等研制出的氟化聚合物芯梯度折射率塑料光纖(GIPOF),在工作波長為840nm和1310nm處,傳輸速率為2.5Gb/s,傳輸間隔超越500m1999年美國貝爾。

  表2POF的損耗類型。機理及原因類型機理原因內因吸收分子振動、電子躍遷瑞利散射密度。組成和取向動搖外因吸收過渡金屬、有機污染物散射粉塵、微彎、氣泡輻射構造不完善、宏彎、微彎實踐衰減極限由可知,因為光纖是由聚合物組成的。所以聚合物中的C-HN-H和C=O分子鍵的振動就形成了POF在紅外光譜區具有很大的損耗因此,人們通過用重元歷來取代氫原子,改善POF透明性,使振動波長移至長波長,以求在可見和紅外區振動吸收和瑞利散射變小例如,PMMA 1/舀)/俺踅啉POF經氘化得到的PMMA-18POF的衰減系數僅為10dB/km為克制近紅外區潮氣引起的POF的衰減明顯增大,可用氟元歷來代替POF芯聚合物中的氫原子,使衰減降低到16dB/km氟化塑料光纖(CYTOP)的工作波長可選在850~一波長石英玻璃光纖的衰減譜光纖通信系統中信息主要以光脈沖形式在光纖中傳輸,光脈沖經光纖傳輸后會發作工夫展寬,即稱為工夫色散,簡稱色散,任何光纖通信鏈路中色散是決定光纖傳輸的較大帶寬的重要參數。通常,人們將引起光脈沖展寬的色散分為三種根本性散:模色散、材料色散和波導色散模色散是不同形式傳輸工夫而引起的,它僅影響著多模光纖(如GIPOF)材料色散是由光源的譜寬產生的。因為材料的折射率是波長的函數,所以光譜的不同成份以不同的速度傳輸,從而引起光脈沖的展寬。波導色散是由波長對每個模傳輸速度的作用而產生的在多模光纖(如GIPOF)中波導色散影響不明顯。

  由上述可知,進步GIPOF的帶寬的門路就是想方設法減小模色散和材料色散POF鉆研人員發現,通過控制界面凝膠聚合反饋速率來保障GIPOF折射率散布指數g=209~ 2.17的減小模色散的詳細措施,那么就可使在0.8~1. 3Mm波長區WPOF的帶寬中抵達幾個兆比特。公里(Gb°km)給出了PFGIPOF的波長與帶寬的關系因為材料色散隨波長的增大而減小,所以PFGIPOF在近紅外區的低衰減帶來的益處是使得其材料色散下降。關于PF聚合物,其在0. 85Mm波長的材料色散為0.054ns/nm°km(在相波長下,石英玻璃光纖的材料色散則為0. 3Mm波長PF聚合物的材料色散減小到0.009ns/nm°km給出了石央玻璃與PF聚合物材料色散的比較PF聚合物與石英玻璃的材料色散比較POF機械性能的鉆研重點是彎曲、拉伸、改變應力引起的衰減變遷與石英玻璃光纖不同,POF是由塑料材料制成的這樣,POF的彈性模量比石英玻璃約小2個數量級(如PMMAPOF為21GPa,PCPOF則為1.55~255GPa),正是這個理由,直徑1mm的POF可以非常方便地安裝在光纖分線箱內。同樣的原因,與石英玻璃光纖相比,因為塑料延展性更好、剛性更小,所以POF的較小彎曲半徑更小。

  POF的傳輸性能與其機械性能有關假如POF長度被拉長10%,其衰減的增大<0. 1dB例如,POF的循環彎曲也會引起衰減的變遷回升至某個極限(直徑為1mm的PMMAPOF,彎曲半徑為50mm的條件下彎曲1000次,衰減變遷<由于POF的聚合物制成的所以POF的工作溫度被限定在80~100C內。超越上述的工作溫度極限范圍,POF開端丟失其固態和透明性工作溫度回升至125C,甚至高達135C時,POF應采納交聯聚乙烯愛護層POF耐高溫性能與潮濕程度關系親密。例如,若POF在溫度85C和相對濕度為85%的條件下,放置1000h,POF的衰減增加量將>衰減增加的原因是可見光區的OH強吸收形成的氟化塑料光纖不吸收水份,故潮濕程度不會明顯影響其衰減變遷高寬帶GIPOF具有良好的熱穩定性,即使經85C,1000h老化后GIPOF的帶寬不會發作畸變。

  絕大多數POF的耐化學侵蝕與否,與其的化學組成有關例如無愛護層的PCPOF浸入汽油中只能經得住5min的作用,但它們卻能經受油和電瓶溶液的長期作甩當POF插入化學溶液中時,可選用聚乙烯外護層來愛護POF用聚乙烯外護層愛護的PMMAPOF可以耐一些液體,如水鹽酸34.65%硫酸或機油的侵蝕當帶護層的POF浸入50°C的上述的任一液體中持續作用1000h,POF的衰減仍堅持恒定氟化塑料光纖浸入化學酸溶液,如50的氫氟酸、44%鹽酸、98%的硫酸或有機溶液(苯己烷等)持續1周,它們的衰減并未發作變卦化4應用從降低局域網建立本錢的角度來看,宜采納GIPOF作為局域通信網的光傳輸媒介,究其原因是GIPOF0. 3Mm波優點的帶寬高達卜10Gb.km(比SIPOF同軸電纜和對絞線的帶寬高得多)價格低、具有良好地改善它們技術性能的前景給出了GIPOF與幾種傳輸介質的不同應用領域的比較日本慶應大學的鉆研人員介紹他們對光通信譽的GIPOF較新鉆研成績他們鉆研的氟化聚合物GIPOF已于2000年4月商用化,即用GIPOF配備該校的理工學院新辦公樓內信息技術中心的通信系統GIPOF被用來連貫吉比特光路由器和直接調配至具有吉比特以太光網卡的桌面計算機日本慶GIPOF與幾種傳輸介質的不同領域的比較應大學的新的信息技術中心采納的是吉比特GIPOF構筑的網絡GIPOF將計算機與吉比特以太網光替換機連貫起來,而且實現與該校主效勞器高速接人這個POF光數據通信的安裝運行標記著GIPOF的商業化應用日趨成熟。

  5完畢語今天,塑料光纖經過30多年的鉆研,其材料選擇制造技術性能丈量和實際應用逐漸完善。特別是面對現有短間隔高速寬帶網的開展旺勢,塑料光纖將以其價格低廉、接續方便等優點成為新一代短間隔高速通信的光傳輸介質因此,本文作者在此提請我國從事光纖通信鉆研人員應對塑料光纖及傳輸系統的鉆研動態給以高度器重。

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