塑料光纤(POF)的研究及其应用.doc

重庆工业职业技术学院塑料光纤的研究及其应用重庆工业职业技术学院毕业论文学生姓名：陶有兴指导教师：陈媛媛专业：计算机通信重庆工业职业技术学院自动化系二O一二年十一月目录中文摘要..4绪论.61网络与通信的发展趋势..81.1网络的发展趋势.81.2通信的发展趋势..82光纤通信的优势...112.1铜缆传输的缺陷...112.2采用光纤通信的优点...113塑料光纤...133.1塑料光纤的概念...133.2塑料光纤和石英光纤的比较...133.3塑料光纤的传光原理...143.3.1光的基础知识...143.3.2几何光学理论...153.3.3子午光线在阶跃型POF中的传输...153.3.4子午线在阶跃型光纤中的几何行程和反射次数...163.3.5斜光线在阶跃型折射率POF中的传输...163.3.6光在渐变型折射率分布POF中的传输...163.3.7侧面发光POF的传光原理...173.3.8荧光POF的传光原理...174塑料光纤在工程中应用...195塑料光纤研究中需解决的问题...206塑料光纤应用前景...217结论..22致谢...23参考文献..24中文摘要塑料光纤(PlasticOpticalFiber简称POF)，是采用聚合物材料或有机材料制备而成的可传导光功率的传输线。POF有多种分类方法，按折射率结构分，可分为阶跃折射率分布型SIPOF和渐变折射率分布型GIPOF；按芯材分尝，可分为聚苯乙烯PS芯POF、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA芯POF等：若按光纤发光特性分类，可分为侧面发光(Side—Light)POF(简称SLPOF)、端发光(End—Li曲t)POF(简称ELPOF)。自1970年美国康宁公司研制出石英玻璃光纤后，同年贝尔又试制成半导体激光器，这两项新技术的结合，开创了光信息传输的新时代。玻璃光纤有一个致命的弱点就是强度低，抗挠曲性能差，而且抗辐射性能也不好。因此，近20多年来，科学家们一直没有停止过对塑料光纤的探索。目前，在“光纤到户”的拉动应用下，塑料光纤展现了其巨大的市场潜力。塑料光纤的研究始于二十世纪60年代．1968年美国杜邦公司用聚甲基丙烯酸甲酯为芯材制备出塑料光纤，但光损耗较大。1974年日本三菱人造丝公司以PMMA和聚苯乙烯为芯材、以低折射率的氟塑料为包层开发出塑料光纤，其光损耗为3500dB／km，难以用于通信。80年代日本的一些大企业和大学对低损耗塑料光纤的制备进行了大量的研究。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。1983年NTT公司开始用氘取代聊仰d^中的H原子，使最低光损耗可达到20dB／km，并可传输近红外到可见光的光波。近几年来，欧日等国的公司对塑料光纤的研制取得了重要的进展。它们研制成的塑料光纤，光损耗率已降到25～9dB／km，其工作波长已扩展到870微米(近红外光)，接近石英玻璃光纤的实用水平。美国研制的一种PFX塑料系列光纤，有着优异的抗辐照性能。此外，美国麻省波士顿光纤公司研制的Opfi．Oiga塑料光纤更是引人注目，它不仅比玻璃轻、柔性更好、成本更低，而且可在100米内以每秒3兆比特的速度传输数据．这种光纤还可以利用光的折射或光在纤维内的跳跃方式来达到较高的传输速度。2001年下半年是欧洲塑料光纤工业发展的重要阶段，在这段时间内建立了欧洲塑料光纤检验和测量的新发展方针。世界上第一个专用塑料光纤应用中心(POFAC)在德田Nuremberg落成。德国采用塑料光纤已经研制成功了多媒体总线系统MOST(24MbiVs)，并且有几家轿车制造商己把该系统引入到自己的产品上。德国汽车工业不仅推动了塑料光纤的应用，而且也推动了塑料光纤检验和测量标准的建立。德国工程师学会和电子工程学会研究小组已经详细规定了塑料光纤数值孔径、衰减、传输和机械特性以及环境和全国第一届塑料光纤研究、生产和应用会议寿命的测量方法。塑料光纤检验方法和标准的建立必将促进国际塑料光纤贸易的发展，并消除贸易中的误解。日本对塑料光纤的应用十分重视，早在几年前，NEC、富士通、住友电器工业公司等45家光通信、多媒体产品的生产厂家就联合宣布，将共同实现己在日本开发成功的塑料光纤的实用化。1986年，日本F富士通公司以PC为纤芯材料开发出sI型耐热POF，耐热温度可达135摄氏度，衰减达450dB／km；1990年，日本庆应大学