塑料光纤在军事上的应用
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随着信息技术的快速发展和军队信息化程度的日益提高，军队信息资源的开 发利用呈现出了下列新的特点 （1）信息种类多，工作量浩大，海量信息的采集、处理、存储对传输网络 提出了更高的要求 （2）信息动态性强，准确性、保密性要求高 军事信息基础设施主要包括各种侦察监视预警探测系统、指挥信息系统、计 算机数据库、军队日常业务工作平台、信息安全防护设备、与武器系统交链 的数据链系统、用于信息传输的各类通信网络等。
大型舰船（如航母）上使用大量的通信线缆。以一艘航母需100000米 铜芯线缆计，这些线缆至少为3300kg。如果使用塑料光纤，大约只有 1200kg，可减少一吨的载荷。如果增加一吨的其他物资，对于现代化 的战争意义重大。 舰船尤其是潜艇上可以使用POF传感器。POF传感器可以测量许多不同 的参数，如距离、位置、形状、颜色、亮度、透明度、粒子浓度、流 量、折射率、半径、密度和浊度等。 在舰船上，塑料光纤可用于分布式计算机系统。分布式计算机系统处 理大量的传感器所返回的图象和数据。这些数据量是非常大的，如何 快速有效的处理这些信息，已经成为海战制胜的关键。现代战争形势 瞬息万变，海上交战以分甚至以秒计。作为稳定高速的传输介质，塑 料光纤可以高速传递海量数据，为决战制胜赢得时间。
塑料光纤可以用在军用战机的指挥、控制、通信、计算机、情报、监视、目 标获取和侦察系统的构建方面。目前“光纤通道”的传输速率已达2.124Gbps （甚至4.125Gbps），这就允许军用飞机在数据网上进行实时的数字视频信 号传输；抗电磁干扰能力强，可有效减少敌人阻塞式或者压制式强电磁干扰， 保障通信，增强安全性。 塑料光纤的使用还可以有效降低战机载荷。据计算，每千米的塑料光纤比相 同长度的铜芯线缆至少轻20公斤！
11-11-2007
27
目前国内塑料光纤研究和应用单位
总参61所 总参63所 酒泉卫星发射中心 新疆马兰核试验基地
11-11-2007
28
谢谢！
11-11-2007
Dasheng POF
29
11-11-2007
13
军事变革的特征
自20世纪80年代末、90年代初，世界军事领域兴起了一场新的深刻变革。 这场变革的直接推动者：一是国际战略格局发生了重大的变化，二是以信息 技术为核心的高新技术的迅猛发展 这场军事变革的两大特征：武器装备智能化，指挥控制自动化
11-11-2007
14
在军事信息基础设施上的应用
11-11-2007
16
塑料光纤避免泄密和失真
塑料光纤传输的是光信号，在传输过程中不会辐射电磁波，从而可以有效避 免电子设备间的电磁干扰和因此造成的信息泄漏 塑料光纤不受电磁干扰的影响。这就保障了信号准确的传输，对信息安全由 重要意义
11-11-2007
17
塑料光纤适合于军事信息基础设施的建设
根据测试，目前塑料光纤的传输速率是铜芯线缆的10－100倍。随着工艺水 平的提高，这种速度优势将越来越明显。 塑料光纤不受电磁辐射的影响，传输准确性高；不辐射电磁波，保密性好， 所传信息不会遭到窃取。 塑料光线的优势正在于此：高带宽（10GHz.km）、高速率（1Gbps）、 抗干扰、保密性好等特性可以很好的服务于军事信息基础设施的建设
11-11-2007
24
塑料光纤在武器装备上的应用
通过塑料光纤，可以将坦克内部的成像系统、数字化地形图、以及数字化指 挥、控制、通信装备连接起来，构建有效的作战系统 在坦克和装甲车上，塑料光纤也有其重要的作用。塑料光纤抗扰曲度高，接 续维护容易，特别适应装备在有剧烈机械震动和炮火攻击的野战环境
11-11-2007
11-11-2007
5
自主研发，中国制造 通信级塑料光纤的损耗在200db/km以下，真正是低损耗、通信级塑料 光纤 国内遥遥领先，达到国际最先进水平 极强的技术开发、创新能力和核心竞争力
11-11-2007
7
塑料光纤的应用范围
光纤到户FTTH，光纤到桌FFTD等 局域网（>1GBps） 办公自动化 家庭智能化。1394 飞机（10/100MBps） 汽车 工业控制总线 照明和装饰 传感器 光纤跳线 军事应用
11-11-2007
PMMA塑料光纤的衰减和带宽
衰减：目前PMMA POF在650nm的损耗小于200 db/km. 而且，在1300nm波长和 1500nm波长的损耗极限已和传统的石英光纤相当 带宽：传输带宽最高可达10GHz.km，传输速率最高可达10Gbps。而铜芯双绞 线带宽只有几百MHz .km，传输速率最大为1Gbps 采用深圳大圣光电技术有限公司的塑料光纤FTTH（光纤到户）组网方案，我 们可以实现百米百兆
塑料光纤系统在局域网中的应用
11-11-2007
12
塑料光纤在汽车中的应用
光纤多路数据通讯系统。塑料光纤可用于车载通信、视听系统。车载 机通信网络和控制系统组成一个网络，将微型计算机、卫星导航设备、 移动电话、传真等外设纳入机车整体设计中。旅客还可通过塑料光纤 网络在座位上享受音乐、电影、视频游戏、购物、Internet等服务。 光纤传感器 光纤照明系统
11-11-2007 21
参考资料（2）
• 美国“小鹰”号航母中已经采用了波士顿公司的POF布线； POF用于信息化单 兵设备上的研究也在进行。见2005年3期《光通信》文章《聚合物光纤的应用技
术》，作者：张永生、郑荣升、马辉、明海。中国科学技术大学物理系
11-11-2007
22
塑料光纤在战机上的应用
低损耗通信级塑料光纤（POF） 在军事上的应用
11-11-2007
1
提要
PMMA塑料光纤 大圣塑料光纤 PMMA塑料光纤的应用 PMMA塑料光纤在军事上的应用
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2
塑料光纤（POF）－Plastics Optic Fiber
• 是由以高折射率的聚合物材料制作的纤芯和以低折射率的聚 合物材料制作的皮层所构成的光导纤维 • 作为塑料光纤的聚合物纤芯材料主要有PMMA，PS，PC等
11-11-2007
15
塑料光纤的使用对信息安全有着重要意义
随着信息技术的发展和敌对双方的通信、雷达、计算机等电子信息设备在战 场上的广泛应用，使得信息环境恶化，对通信网络的信息安全保密性能构成 了严重威胁。这种威胁主要由以下2个方面造成： 1. 电磁干扰严重。现代电磁信号的密度强、种类多，干扰严重；强敌也可能对 我实行全时域，全频段，全方位的阻塞式和压制式强电磁干扰 2. 电子侦察窃密活动猖獗。强敌可以在整个作战时域对我电磁辐射信号实施全 天候的侦察窃听，通信网信息保密问题尤为突出
11-11-2007
19
塑料光纤在武器装备上的应用
通讯车、指挥车、战机、战舰以及智能战士，塑料光纤都将成为每个国家的 重点研究项目。由于POF在能满足原有介质的功能外并且有数量级的信息传 输量提升的事实。加之重量的减轻，提升武器的性能以及战士在战争的推进 速度起到重要作用
11-11-2007
20
塑料光纤在舰船上的应用
25
塑料光纤在单兵系统上的应用
• 用于士兵穿戴式的轻型计 算机系统，并能够插入通信 网络下载、存储、发送、接 受关键任务信息，且可以在 头盔显示器中显示
11-11-2007
26
参考资料（4）
据《国际金融报》报道，美国乔治亚理工学院应海军部门的要求，设计了一 种“聪明T恤”（Smart T-shirt）。该T恤都是由塑料光纤和传导纤维编织而 成。当光不能由一端到达另外一端，就表示衬垫已被贯穿（如士兵被射中）， 信号便会传到“个人状态监测”接收器，在后方的医疗队便可根据信号，了解 受伤士兵的伤口位置及其心跳、体温、血压等 另据了解，我国香港科技大学也已经研制出了类似产品
• 最成熟和广泛商业化应用和在军事上应用的，主要是低损耗 PMMA塑料光纤
11-11-2007
3
塑料光纤与其它传输介质比较
传输介质 价格 损耗 连接 处理 柔韧性 工作媒介 数值孔径 带宽 电磁干扰 单段最大距离 低 高 100米 低 低 185米 双绞线 高 高 容易 容易 柔韧 电 同轴电缆 一般 高 较容易 容易 柔韧 电 石英光纤 贵 最低 难 需要培训 易碎 红外 低 最高 没有 几十公里 塑料光纤 一般 稍高 非常容易 容易 柔韧 可见光 高 高 没有 几百米
11-11-2007
23
Hale Waihona Puke Baidu
参考资料（3）
美军计划采用POF组成千兆比特航空骨干网络， 不仅用于第四代战斗 机，同时还将用于美军现役主力军用飞机的航空电子系统升级（如 F/A-18大黄蜂战斗机、AH-64D阿帊奇武装直升机和B-1B轰炸机等）。 将实时雷达图象信号注入到数字地图系统中并在座舱显示器上，生成 高分辨率的三维动态目标图象，以满足超视距作战的要求 。
11-11-2007
18
参考资料（1）
1993年美国政府高级防卫研究计划局（DARPA）成立了高速聚合物联合体 （HSPN），目标是研究GI-POF技术。见《国防信息化》2006年第一期41页《美军网络
中心战中的网络建设》，作者：李申、黄宪东
2001年7月；参考资料，美国国防部向国会提交了《网络中心战》报告。该 报告进一步表明，美国国防部已经开始了网络中心战（NCW）能力的全面建 设。“网络中心战”的实现必须依赖于无缝、保密、宽带和互操作的信息基础 设施。美国国防部已经注意到了塑料光纤在信息基础设施中的巨大价值
5.5%
其它国家铜储 量 我国铜储量
94.5%
11-11-2007 9
塑料光纤在通信领域中的应用前景
目前被称为宽带的ADSL、局域网以及有线、电视电缆上网都不是最终的接入 方式。如果在网上看数字电视、参加远程教育、玩3D游戏，这三种方式都满 足不了需求，只有光纤到户FTTH才能解决问题。FTTH能够满足现在和未来各 种带宽的需求，被业内视为宽带的终极目标。 塑料光纤可用于通信设备的互联，为数据交换提供高速通道。我国3G网络即 将上马，3G网络要求更高的带宽和速率，这为塑料光纤进入通信领域提供了 良机。 目前正处于光电混合网阶段，今后将逐步向全光网演进。塑料光纤也将替代 通信线缆成为短距离数据传输的最佳介质。由于我国通信网络规模巨大， POF的市场前景非常广阔。
11-11-2007 8
“光进铜退”
• 国内两大固网运营商中国电信和中国网通，在努力发掘原有铜缆资 源的同时，逐步大力开展 FTTx光纤接入，寻找一条“光进铜退”的演进 之路。现有的铜线网络已经开始显现出无力。全光接入已经成为中国 运营商的普遍共识。 • 塑料光纤的使用还可以节省宝贵的铜资源。据统计，铺设1000公 里的塑料光纤代替相同长度的8芯双绞线，可节约2100公斤的铜。这 对整合有限的金属资源，有重大的意义。
11-11-2007
10
工业控制
通过转换器，POF可以与RS232、RS422、100Mbps以太网、令牌网等标准协议 接口相连，从而在恶劣的工业制造环境中提供稳定、可靠的通信线路。工业 控制将是塑料光纤应用的主要市场之一。目前，国内国内在这方面的应用几 乎为零，潜力巨大。
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大型舰船（如航母）上使用大量的通信线缆。以一艘航母需100000米 铜芯线缆计，这些线缆至少为3300kg。如果使用塑料光纤，大约只有 1200kg，可减少一吨的载荷。如果增加一吨的其他物资，对于现代化 的战争意义重大。 舰船尤其是潜艇上可以使用POF传感器。POF传感器可以测量许多不同 的参数，如距离、位置、形状、颜色、亮度、透明度、粒子浓度、流 量、折射率、半径、密度和浊度等。 在舰船上，塑料光纤可用于分布式计算机系统。分布式计算机系统处 理大量的传感器所返回的图象和数据。这些数据量是非常大的，如何 快速有效的处理这些信息，已经成为海战制胜的关键。现代战争形势 瞬息万变，海上交战以分甚至以秒计。作为稳定高速的传输介质，塑 料光纤可以高速传递海量数据，为决战制胜赢得时间。
塑料光纤可以用在军用战机的指挥、控制、通信、计算机、情报、监视、目 标获取和侦察系统的构建方面。目前“光纤通道”的传输速率已达2.124Gbps （甚至4.125Gbps），这就允许军用飞机在数据网上进行实时的数字视频信 号传输；抗电磁干扰能力强，可有效减少敌人阻塞式或者压制式强电磁干扰， 保障通信，增强安全性。 塑料光纤的使用还可以有效降低战机载荷。据计算，每千米的塑料光纤比相 同长度的铜芯线缆至少轻20公斤！
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目前国内塑料光纤研究和应用单位
总参61所 总参63所 酒泉卫星发射中心 新疆马兰核试验基地
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谢谢！
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Dasheng POF
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军事变革的特征
自20世纪80年代末、90年代初，世界军事领域兴起了一场新的深刻变革。 这场变革的直接推动者：一是国际战略格局发生了重大的变化，二是以信息 技术为核心的高新技术的迅猛发展 这场军事变革的两大特征：武器装备智能化，指挥控制自动化
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在军事信息基础设施上的应用
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塑料光纤避免泄密和失真
塑料光纤传输的是光信号，在传输过程中不会辐射电磁波，从而可以有效避 免电子设备间的电磁干扰和因此造成的信息泄漏 塑料光纤不受电磁干扰的影响。这就保障了信号准确的传输，对信息安全由 重要意义
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塑料光纤适合于军事信息基础设施的建设
根据测试，目前塑料光纤的传输速率是铜芯线缆的10－100倍。随着工艺水 平的提高，这种速度优势将越来越明显。 塑料光纤不受电磁辐射的影响，传输准确性高；不辐射电磁波，保密性好， 所传信息不会遭到窃取。 塑料光线的优势正在于此：高带宽（10GHz.km）、高速率（1Gbps）、 抗干扰、保密性好等特性可以很好的服务于军事信息基础设施的建设
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塑料光纤在武器装备上的应用
通过塑料光纤，可以将坦克内部的成像系统、数字化地形图、以及数字化指 挥、控制、通信装备连接起来，构建有效的作战系统 在坦克和装甲车上，塑料光纤也有其重要的作用。塑料光纤抗扰曲度高，接 续维护容易，特别适应装备在有剧烈机械震动和炮火攻击的野战环境
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自主研发，中国制造 通信级塑料光纤的损耗在200db/km以下，真正是低损耗、通信级塑料 光纤 国内遥遥领先，达到国际最先进水平 极强的技术开发、创新能力和核心竞争力
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塑料光纤的应用范围
光纤到户FTTH，光纤到桌FFTD等 局域网（>1GBps） 办公自动化 家庭智能化。1394 飞机（10/100MBps） 汽车 工业控制总线 照明和装饰 传感器 光纤跳线 军事应用
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PMMA塑料光纤的衰减和带宽
衰减：目前PMMA POF在650nm的损耗小于200 db/km. 而且，在1300nm波长和 1500nm波长的损耗极限已和传统的石英光纤相当 带宽：传输带宽最高可达10GHz.km，传输速率最高可达10Gbps。而铜芯双绞 线带宽只有几百MHz .km，传输速率最大为1Gbps 采用深圳大圣光电技术有限公司的塑料光纤FTTH（光纤到户）组网方案，我 们可以实现百米百兆
塑料光纤系统在局域网中的应用
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塑料光纤在汽车中的应用
光纤多路数据通讯系统。塑料光纤可用于车载通信、视听系统。车载 机通信网络和控制系统组成一个网络，将微型计算机、卫星导航设备、 移动电话、传真等外设纳入机车整体设计中。旅客还可通过塑料光纤 网络在座位上享受音乐、电影、视频游戏、购物、Internet等服务。 光纤传感器 光纤照明系统
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参考资料（2）
• 美国“小鹰”号航母中已经采用了波士顿公司的POF布线； POF用于信息化单 兵设备上的研究也在进行。见2005年3期《光通信》文章《聚合物光纤的应用技
术》，作者：张永生、郑荣升、马辉、明海。中国科学技术大学物理系
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塑料光纤在战机上的应用
低损耗通信级塑料光纤（POF） 在军事上的应用
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提要
PMMA塑料光纤 大圣塑料光纤 PMMA塑料光纤的应用 PMMA塑料光纤在军事上的应用
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塑料光纤（POF）－Plastics Optic Fiber
• 是由以高折射率的聚合物材料制作的纤芯和以低折射率的聚 合物材料制作的皮层所构成的光导纤维 • 作为塑料光纤的聚合物纤芯材料主要有PMMA，PS，PC等
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塑料光纤的使用对信息安全有着重要意义
随着信息技术的发展和敌对双方的通信、雷达、计算机等电子信息设备在战 场上的广泛应用，使得信息环境恶化，对通信网络的信息安全保密性能构成 了严重威胁。这种威胁主要由以下2个方面造成： 1. 电磁干扰严重。现代电磁信号的密度强、种类多，干扰严重；强敌也可能对 我实行全时域，全频段，全方位的阻塞式和压制式强电磁干扰 2. 电子侦察窃密活动猖獗。强敌可以在整个作战时域对我电磁辐射信号实施全 天候的侦察窃听，通信网信息保密问题尤为突出
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塑料光纤在武器装备上的应用
通讯车、指挥车、战机、战舰以及智能战士，塑料光纤都将成为每个国家的 重点研究项目。由于POF在能满足原有介质的功能外并且有数量级的信息传 输量提升的事实。加之重量的减轻，提升武器的性能以及战士在战争的推进 速度起到重要作用
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塑料光纤在舰船上的应用
25
塑料光纤在单兵系统上的应用
• 用于士兵穿戴式的轻型计 算机系统，并能够插入通信 网络下载、存储、发送、接 受关键任务信息，且可以在 头盔显示器中显示
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参考资料（4）
据《国际金融报》报道，美国乔治亚理工学院应海军部门的要求，设计了一 种“聪明T恤”（Smart T-shirt）。该T恤都是由塑料光纤和传导纤维编织而 成。当光不能由一端到达另外一端，就表示衬垫已被贯穿（如士兵被射中）， 信号便会传到“个人状态监测”接收器，在后方的医疗队便可根据信号，了解 受伤士兵的伤口位置及其心跳、体温、血压等 另据了解，我国香港科技大学也已经研制出了类似产品
• 最成熟和广泛商业化应用和在军事上应用的，主要是低损耗 PMMA塑料光纤
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塑料光纤与其它传输介质比较
传输介质 价格 损耗 连接 处理 柔韧性 工作媒介 数值孔径 带宽 电磁干扰 单段最大距离 低 高 100米 低 低 185米 双绞线 高 高 容易 容易 柔韧 电 同轴电缆 一般 高 较容易 容易 柔韧 电 石英光纤 贵 最低 难 需要培训 易碎 红外 低 最高 没有 几十公里 塑料光纤 一般 稍高 非常容易 容易 柔韧 可见光 高 高 没有 几百米
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Hale Waihona Puke Baidu
参考资料（3）
美军计划采用POF组成千兆比特航空骨干网络， 不仅用于第四代战斗 机，同时还将用于美军现役主力军用飞机的航空电子系统升级（如 F/A-18大黄蜂战斗机、AH-64D阿帊奇武装直升机和B-1B轰炸机等）。 将实时雷达图象信号注入到数字地图系统中并在座舱显示器上，生成 高分辨率的三维动态目标图象，以满足超视距作战的要求 。
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参考资料（1）
1993年美国政府高级防卫研究计划局（DARPA）成立了高速聚合物联合体 （HSPN），目标是研究GI-POF技术。见《国防信息化》2006年第一期41页《美军网络
中心战中的网络建设》，作者：李申、黄宪东
2001年7月；参考资料，美国国防部向国会提交了《网络中心战》报告。该 报告进一步表明，美国国防部已经开始了网络中心战（NCW）能力的全面建 设。“网络中心战”的实现必须依赖于无缝、保密、宽带和互操作的信息基础 设施。美国国防部已经注意到了塑料光纤在信息基础设施中的巨大价值
5.5%
其它国家铜储 量 我国铜储量
94.5%
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塑料光纤在通信领域中的应用前景
目前被称为宽带的ADSL、局域网以及有线、电视电缆上网都不是最终的接入 方式。如果在网上看数字电视、参加远程教育、玩3D游戏，这三种方式都满 足不了需求，只有光纤到户FTTH才能解决问题。FTTH能够满足现在和未来各 种带宽的需求，被业内视为宽带的终极目标。 塑料光纤可用于通信设备的互联，为数据交换提供高速通道。我国3G网络即 将上马，3G网络要求更高的带宽和速率，这为塑料光纤进入通信领域提供了 良机。 目前正处于光电混合网阶段，今后将逐步向全光网演进。塑料光纤也将替代 通信线缆成为短距离数据传输的最佳介质。由于我国通信网络规模巨大， POF的市场前景非常广阔。
11-11-2007 8
“光进铜退”
• 国内两大固网运营商中国电信和中国网通，在努力发掘原有铜缆资 源的同时，逐步大力开展 FTTx光纤接入，寻找一条“光进铜退”的演进 之路。现有的铜线网络已经开始显现出无力。全光接入已经成为中国 运营商的普遍共识。 • 塑料光纤的使用还可以节省宝贵的铜资源。据统计，铺设1000公 里的塑料光纤代替相同长度的8芯双绞线，可节约2100公斤的铜。这 对整合有限的金属资源，有重大的意义。
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工业控制
通过转换器，POF可以与RS232、RS422、100Mbps以太网、令牌网等标准协议 接口相连，从而在恶劣的工业制造环境中提供稳定、可靠的通信线路。工业 控制将是塑料光纤应用的主要市场之一。目前，国内国内在这方面的应用几 乎为零，潜力巨大。
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