塑料光纤简介和应用情景

简介
Plastic Optical Fiber Introduction
Plastic Optical Fiber塑料光纤，缩写为POF，主要使用聚甲基丙烯酸树脂（PMMA）及其它高透 明性塑料作为芯层材料，氟塑料为包层材料。
1966年，第一根塑料光纤由美国杜邦公司研制成功，损耗是1000dB/km，PMMA材料。 1980年，三菱公司以高纯MMA单体聚合PMMA，使塑料光纤损耗下降到100-200dB/km。 1982年，日本电报公司（NTT）成功研制了损耗为20dB/km的全氘化PMMA塑料光纤，并可 传输近红外到可见光波段的光。？ 同时PF-GI-POF以及PMMA-GI-POF被研究以及改进，为主要的通信发展方向。
左图是我们的塑料光纤 以及器件在全光网中的 应用，包括室内照明， 都可以靠塑料光纤来完 成。
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塑料光纤
电力网应用
塑料光纤抄表系统
Polymer Optical Fiber Application
塑料光纤抄表系统的方案特点： 1、连接稳定、安全可靠、通信速率高； 2、抄读时间短，并且一次抄表成功率高，能够大于99%，完全可满足国网公司对系统抄表成率的要求； 3、塑料光纤无干扰、不怕雷击、涉笔安全无故障运行时间长，使维护工作将为最低。
各类通信线缆对比
Comparison
同轴电缆 双绞线6类 石英光纤 塑料光纤
综合布线
布线难，易老化
布线简单，无需 专业人员从操作
低 低 100米传输 较差 快 1000Mbps
布线难，需专业 人员操作
昂贵 昂贵 远距离传输 好
布线简单，无需 专业人员操作
极低 极低 100米传输 好 较快 100Mbps
塑料光纤 Plastic Optical Fiber
2016-04-13 Marketing Department
目录 contents
一、光纤知识 二、塑料光纤 三、塑料光纤特点 四、塑料光纤器件 五、塑料光纤应用
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光纤
光导纤维，Optical Fiber
光纤结构：
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光纤分类：按用途分为通信光纤和特种光纤；按材质分为塑料光纤、塑料包层光纤、多组分玻璃光纤、 石英光纤等；按传输模式分为多模光纤和单模光纤等。
通信光纤分类以及结构： 50/125 um 62.5/125 um 9/125 um 980/1000 um 1.0/2.2 mm
石英光纤
塑料光纤
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125 um ≦3.0dB/km@850nm ≦1.0dB/km@1300nm ≦200MHz*km@850nm ≦600MHz*km @1300nm
1000 um
≦200dB/km@650nm
Bandwidth
≦100MHz*100m@650nm
NA
小
小
大
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塑料光纤
单芯光缆
双芯光缆
多芯光缆
光缆的基本结构一般是由缆芯、加强钢丝、填充物和护套等几部分组成，另外根据需要还有防水
层、缓冲层、绝缘金属导线等构件。可以根据需求，做成合适的保护层。如图，可以做金属披覆， 增强光缆的耐磨耐压性能；也可以用凯夫拉线进行披覆，对光缆的抗拉性能进行加强。
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工作原理：基于全反射原理，理论上全反射时光不溢出，只在纤芯传播。如图，纤内n1大于n2，发生 全反射，临界角就是ϴ，耦合后入射角度大于ϴ时，都会发生全反射，即耦合光入射角小于ϕ时，光能 够在光纤内全反射传输。
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光纤
光导纤维，Optical Fiber
是光纤的色散，光纤的色散愈小，光纤的带宽愈宽，信号传输距离越远。
色散（Dispersion）：在光纤中传输的光信号（脉冲）的不同频率成份或不同的模式分量以 不同的速度传播，到达一定距离后必然产生信号失真（脉冲展宽），这种现象称为光纤的色
散或弥散。多模光纤的色散主要有材料色散、波导色散和模间色散三种。其中，模间色散是
塑料光纤根据结构不同，简单分为折射率
阶跃型塑料光纤（Step-Index POF，简称 SI POF）和折射率渐变型塑料光纤 （Graded-Index POF，简称GI POF）。
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塑料光纤
分类 SI-POF GI-POF 芯径um 980/1000 120/500
简介
Plastic Optical Fiber Introduction
数值孔径 0.5 0.25
损耗dB/km ≤160@650nm；≤100@520nm ≤15@1300nm；≤50@700-1300nm
传输速率及距离 1Gbps*50m 10Gbps*100m
如图，是阶ห้องสมุดไป่ตู้型塑料光纤在可见光范围内的衰减 光谱，主要的损耗来自于瑞利散射和吸收（除红 光外，三个较低损耗窗口：蓝光，460nm；绿光，
石英光纤承担干线长距离信号传输，塑料光纤负责网络 末端最后百米传输，两者相辅相成，实现全光纤网络解 决方案。
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塑料光缆
Polymer Optical Fiber Cable
光缆是为了满足光学、机械或环境的性能规范而制造的，它是利用置于包覆护套中的一 根或多根光纤作为传输媒质并可以单独或成组使用的通信线缆组件。 按缆中光纤状态分：按光纤在光缆中是否可自由移动，光缆可分为松套光纤光缆、紧套 光纤光缆。
线管线材成本 施工成本 传输距离 抗干扰能力 传输速率
较高 较高 有限 差 较慢 10Mbps
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塑料光纤器件
Polymer Optical Fiber Device
光电转换器 RJ-45
光电转换器 USB
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塑料光纤
全光网应用
Polymer Optical Fiber Application
光纤重要参数
Optical Fiber Parameters 通信光纤有几个参数会被经常提到：数值孔径，损耗，带宽，色散。
数值孔径（Numerical Aperture，NA）：NA=n*sinα=（n12-n22）1/2，NA表示光纤接收入射光 的能力，NA越大，光纤接收光能力越强。但是NA不能太大，不然光纤的模畸变大。一般都 用NA相同的透镜进行集光，最有效的把光耦合进光纤。塑料光纤的NA是0.3~0.5。 损耗（Attenuation）：是指光纤每单位长度上的衰减，单位为dB/km，主要由材料吸收、散 射和波导结构不完善等原因引起。实现光通信，一个重要的问题是尽可能的降低光纤的损耗。 带宽（Bandwidth）：光纤带宽用兆赫和公里乘积MHz· km表示，光纤带宽这个概念，是从 频域观点来看的。亦即可把光纤看为一个传输网络系统，有一定带宽。影响光纤带宽的因素
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塑料光纤
应用
Polymer Optical Fiber Application
塑料光纤基于它本身的特点，除了应用在全光网络，完成FTTH、FTTD等以 外，还广泛应用于塑料光纤传感器、工业控制、汽车MOST系统等方面。
汽车MOST系统
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520nm；黄光，570nm）。我们在用的塑料光纤
传输的主要是红光和绿光。
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塑料光纤
性能稳定
特点
Polymer Optical Fiber Specialty
防雷击
塑料光纤特点： 可见红光传输；
高带宽
光纤 优点
保密性 无辐射
韧性好、耐弯折； 抗干扰 芯径粗、数值孔径大； 无需熔接，无需做接头，安装、维护便捷； 材料及加工成本低； 衰减比较大，不适合长距离传输；
我们用的一般都是紧套光纤： 将裸光纤的表面再挤上一层 塑料后，紧套光纤中光纤被 套管紧紧箍住，不能在其中 松动，它与塑料护套层是一 个整体结构，这就是紧套光 纤（光缆）。
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塑料光缆
Polymer Optical Fiber Cable
按照中国通信行业标准YD/T 1258.6-2006室内光缆系列，通常塑料光缆分为：单芯光缆、双芯 光缆和多芯光缆。
多模光纤所特有的。
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GOF vs POF
石英光纤和塑料光纤对比
石英单模光纤 SMF Core Diameter Cladding Diameter Attenuation 9 um 石英多模光纤 MMF 62.5 um 塑料阶跃光纤 SI-POF 980 um
125 um ≦0.36dB/km@1310nm ≦0.22dB/km@1550nm