通讯光缆si
1. 光纤的结构
光纤典型结构
光纤的典型结构是一种细长多层同轴圆柱形实体复合纤维。自内向外为：纤芯（芯层）→包层→涂覆层（被覆层）（如图1）。核心部分为纤芯和包层，二者共同构成介质光波导，形成对光信号的传导和约束，实现光的传输，所以又将二者构成的光纤称为裸光纤。其中涂覆层又称被覆层，是一层高分子涂层，主要对裸光纤提供机械保护，因裸光纤的主要成分为二氧化硅，它是一种脆性易碎材料，抗弯曲性能差，韧性差，为提高光纤的微弯性能，涂覆一层高分子涂层。且如将若干根这样的裸光纤集束成一捆，相互间极易产生磨损，导致光纤表面损伤而影响光纤的传输性能。为防止这种损伤采取的有效措施就是在裸光纤表面涂一层高分子。
2. 通信光缆接入网的应用类型有哪些
一， 光纤的分类
光纤是光导纤维（OF：Optical Fiber）的简称。但光通信系统中常常将 Opti
cal Fibe（光纤）又简化为 Fiber，例如：光纤放大器（Fiber Amplifier）或光
纤干线（Fiber Backbone）等等。有人忽略了Fiber虽有纤维的含义，但在光系统
中却是指光纤而言的。因此，有些光产品的说明中，把fiber直译成“纤维”，显然
是不可取的。
光纤实际是指由透明材料作成的纤芯和在它周围采用比纤芯的折射率稍低的材
料作成的包层所被覆，并将射入纤芯的光信号，经包层界面反射，使光信号在纤芯
中传播前进的媒体。
光纤的种类很多，根据用途不同，所需要的功能和性能也有所差异。但对于有
线电视和通信用的光纤，其设计和制造的原则基本相同，诸如：①损耗小；②有一
定带宽且色散小；③接线容易；④易于成统；⑤可靠性高；⑥制造比较简单；⑦价
廉等。
光纤的分类主要是从工作波长、折射率分布、传输模式、原材料和制造方法上
作一归纳的，兹将各种分类举例如下。
（1）工作波长：紫外光纤、可观光纤、近红外光纤、红外光纤（0.85pm、1.3pm、
1.55pm）。
（2）折射率分布：阶跃（SI）型、近阶跃型、渐变（GI）型、其它（如三角型、W型、
凹陷型等）。
（3）传输模式：单模光纤（含偏振保持光纤、非偏振保持光纤）、多模光纤。
（4）原材料：石英玻璃、多成分玻璃、塑料、复合材料（如塑料包层、液体纤芯等）、
红外材料等。按被覆材料还可分为无机材料（碳等）、金属材料（铜、镍等）和塑料
等。
（5）制造方法：预塑有汽相轴向沉积（VAD）、化学汽相沉积（CVD）等，拉丝法有
管律法（Rod intube）和双坩锅法等。
二， 石英光纤
是以二氧化硅（SiO2）为主要原料，并按不同的掺杂量，来控制纤芯和包层的
折射率分布的光纤。石英（玻璃）系列光纤，具有低耗、宽带的特点，现在已广泛
应用于有线电视和通信系统。
掺氟光纤（Fluorine Doped Fiber）为石英光纤的典型产品之一。通常，作为
1.3Pm波域的通信用光纤中，控制纤芯的掺杂物为二氧化绪（GeO2），包层是用SiO
炸作成的。但接氟光纤的纤芯，大多使用SiO2，而在包层中却是掺入氟素的。由于，
瑞利散射损耗是因折射率的变动而引起的光散射现象。所以，希望形成折射率变动
因素的掺杂物，以少为佳。
氟素的作用主要是可以降低SIO2的折射率。因而，常用于包层的掺杂。由于掺
氟光纤中，纤芯并不含有影响折射率的氟素掺杂物。由于它的瑞利散射很小，而且
损耗也接近理论的最低值。所以多用于长距离的光信号传输。
石英光纤（Silica Fiber）与其它原料的光纤相比，还具有从紫外线光到近红
外线光的透光广谱，除通信用途之外，还可用于导光和传导图像等领域。
三， 红外光纤
作为光通信领域所开发的石英系列光纤的工作波长，尽管用在较短的传输距离，
也只能用于2pm。为此，能在更长的红外波长领域工作，所开发的光纤称为红外光纤。
红外光纤（Infrared Optical Fiber）主要用于光能传送。例如有：温度计量、
热图像传输、激光手术刀医疗、热能加工等等，普及率尚低。
四， 复台光纤
复合光纤（Compound Fiber）在SiO2原料中，再适当混合诸如氧化钠（Na2O）、
氧化硼（B2O2）、氧化钾（K2O2）等氧化物的多成分玻璃作成的光纤，特点是多成
分玻璃比石英的软化点低且纤芯与包层的折射率差很大。主要用在医疗业务的光纤
内窥镜。
五， 氟化物光纤
氯化物光纤（Fluoride Fiber）是由氟化物玻璃作成的光纤。这种光纤原料又
简称 ZBLAN（即将氟化铝（ZrF4）、氰化钡（BaF2）、氟化镧（LaF3）、氟化铝
（A1F2）、氰化钠（NaF）等氯化物玻璃原料简化成的缩语。主要工作在2～ 10pm
波长的光传输业务。
由于ZBLAN具有超低损耗光纤的可能性，正在进行着用于长距离通信光纤的可
行性开发，例如：其理论上的最低损耗，在3pm波长时可达10-2～10－3dB／km，而
石英光纤在1.55pm时却在0.15～0.16dB/Km之间。
目前，ZBLAN光纤由于难于降低散射损耗，只能用在2.4～2.7pm的温敏器和热
图像传输，尚未广泛实用。
最近，为了利用ZBLAN进行长距离传输，正在研制1.3pm的掺错光纤放大器（PD
FA）。
六， 塑包光纤
塑包光纤（Plastic Clad Fiber）是将高纯度的石英玻璃作成纤芯，而将折射
率比石英稍低的如硅胶等塑料作为包层的阶跃型光纤。它与石英光纤相比较，具有
纤芯租、数值孔径（NA）高的特点。因此，易与发光二极管LED光源结合，损耗也
较小。所以，非常适用于局域网（LAN）和近距离通信。
七， 塑料光纤
这是将纤芯和包层都用塑料（聚合物）作成的光纤。早期产品主要用于装饰和
导光照明及近距离光键路的光通信中。
原料主要是有机玻璃（PMMA）、聚苯乙稀（PS）和聚碳酸酯（PC）。损耗受到
塑料固有的C－H结合结构制约，一般每km可达几十dB。为了降低损耗正在开发应用
氟索系列塑料。由于塑料光纤（Plastic Optical fiber）的纤芯直径为1000pm，
比单模石英光纤大100倍，接续简单，而且易于弯曲施工容易。近年来，加上宽带化
的进度，作为渐变型（GI）折射率的多模塑料光纤的发展受到了社会的重视。最近，
在汽车内部LAN中应用较快，未来在家庭LAN中也可能得到应用。
八， 单模光纤
这是指在工作波长中，只能传输一个传播模式的光纤，通常简称为单模光纤
（SMF：Single ModeFiber）。目前，在有线电视和光通信中，是应用最广泛的光纤。
由于，光纤的纤芯很细（约10pm）而且折射率呈阶跃状分布，当归一化频率V参
数＜2.4时，理论上，只能形成单模传输。另外，SMF没有多模色散，不仅传输频带
较多模光纤更宽，再加上SMF的材料色散和结构色散的相加抵消，其合成特性恰好形
成零色散的特性，使传输频带更加拓宽。
SMF中，因掺杂物不同与制造方式的差别有许多类型。凹陷型包层光纤（DePr-
essed Clad Fiber），其包层形成两重结构，邻近纤芯的包层，较外倒包层的折射
率还低。另外，有匹配型包层光纤，其包层折射率呈均匀分布。
九， 多模光纤
将光纤按工作彼长以其传播可能的模式为多个模式的光纤称作多模光纤（MMF：
MUlti ModeFiber）。纤芯直径为50pm，由于传输模式可达几百个，与SMF相比传输
带宽主要受模式色散支配。在历史上曾用于有线电视和通信系统的短距离传输。自
从出现SMF光纤后，似乎形成历史产品。但实际上，由于MMF较SMF的芯径大且与LED
等光源结合容易，在众多LAN中更有优势。所以，在短距离通信领域中MMF仍在重新
受到重视。
MMF按折射率分布进行分类时，有：渐变（GI）型和阶跃（SI）型两种。GI型
的折射率以纤芯中心为最高，沿向包层徐徐降低。从几何光学角度来看，在纤芯中
前进的光束呈现以蛇行状传播。由于，光的各个路径所需时间大致相同。所以，传
输容量较SI型大。
SI型MMF光纤的折射率分布，纤芯折射率的分布是相同的，但与包层的界面呈
阶梯状。由于SI型光波在光纤中的反射前进过程中，产生各个光路径的时差，致使
射出光波失真，色激较大。其结果是传输带宽变窄，目前SI型MMF应用较少。
十， 色散使移光纤
单模光纤的工作波长在1.3Pm时，模场直径约9Pm，其传输损耗约0.3dB／km。
此时，零色散波长恰好在1.3pm处。
石英光纤中，从原材料上看1.55pm段的传输损耗最小（约0.2dB／km）。由于
现在已经实用的掺铒光纤放大器（EDFA）是工作在1.55pm波段的，如果在此波段也
能实现零色散，就更有利于应用1.55Pm波段的长距离传输。
于是，巧妙地利用光纤材料中的石英材料色散与纤芯结构色散的合成抵消特性，
就可使原在1.3Pm段的零色散，移位到1.55pm段也构成零色散。因此，被命名为色
散位移光纤（DSF：DispersionShifted Fiber）。
加大结构色散的方法，主要是在纤芯的折射率分布性能进行改善。
在光通信的长距离传输中，光纤色散为零是重要的，但不是唯一的。其它性能
还有损耗小、接续容易、成缆化或工作中的特性变化小（包括弯曲、拉伸和环境变
化影响）。DSF就是在设计中，综合考虑这些因素。
十一 色散平坦光纤
色散移位光纤（DSF）是将单模光纤设计零色散位于1.55pm波段的光纤。而色
散平坦光纤（DFF：Dispersion Flattened Fiber）却是将从1.3Pm到1.55pm的较
宽波段的色散，都能作到很低，几乎达到零色散的光纤称作DFF。由于DFF要作到
1.3pm～1.55pm范围的色散都减少。就需要对光纤的折射率分布进行复杂的设计。
不过这种光纤对于波分复用（WDM）的线路却是很适宜的。由于DFF光纤的工艺比较
复杂，费用较贵。今后随着产量的增加，价格也会降低。
十二 色散补偿光纤
对于采用单模光纤的干线系统，由于多数是利用1.3pm波段色散为零的光纤构
成的。可是，现在损耗最小的1.55pm，由于EDFA的实用化，如果能在1.3pm零色散
的光纤上也能令1.55pm波长工作，将是非常有益的。
因为，在1.3Pm零色散的光纤中，1.55Pm波段的色散约有16ps／km／nm之多。
如果在此光纤线路中，插入一段与此色散符号相反的光纤，就可使整个光线路的
色散为零。为此目的所用的是光纤则称作色散补偿光纤（DCF：DisPersion Compe-
nsation Fiber）。
DCF与标准的1.3pm零色散光纤相比，纤芯直径更细，而且折射率差也较大。
DCF也是WDM光线路的重要组成部分。
十三 偏派保持光纤
在光纤中传播的光波，因为具有电磁波的性质，所以，除了基本的光波单一
模式之外，实质上还存在着电磁场（TE、TM）分布的两个正交模式。通常，由于
光纤截面的结构是圆对称的，这两个偏振模式的传播常数相等，两束偏振光互不
干涉。但实际上，光纤不是完全地圆对称，例如有着弯曲部分，就会出现两个偏
振模式之间的结合因素，在光轴上呈不规则分布。偏振光的这种变化造成的色散，
称之偏振模式色散（PMD）。对于现在以分配图像为主的有线电视，影响尚不太大。
但对于一些未来超宽带有特殊要求的业务，如：①相干通信中采用外差检波，要
求光波偏振更稳定时；②光机器等对输入输出特性要求与偏振相关时；③在制作
偏振保持光耦合器和偏振器或去偏振器等时；④制作利用光干涉的光纤敏感器等，
凡要求偏振波保持恒定的情况下，对光纤经过改进使偏振状态不变的光纤称作偏
振保持光纤（PMF：Polarization Maintaining fiber），也有称此为固定偏振
光纤的。
十四 双折射光纤
双折射光纤是指在单模光纤中，可以传输相互正交的两个固有偏振模式的光
纤而言。因为，折射率随偏报方向变异的现象称为双折射。在造成双折射的方法
中。它又称作PANDA光纤，即偏振保持与吸收减少光纤（Polarization－maintai-
ning AND Absorption－ recing fiber）。它是在纤芯的横向两则，设置热
膨胀系数大、截面是圆形的玻璃部分。在高温的光纤拉丝过程中，这些部分收缩，
其结果在纤芯y方向产生拉伸，同时又在x方向呈现压缩应力。致使纤材出现光弹
性效应，使折射率在X方向和y方向出现差异。依此原理达到偏振保持恒定。
十五 抗恶环境光纤
通信用光纤通常的工作环境温度可在-40～＋60℃之间，设计时也是以不受大
量辐射线照射为前提的。相比之下，对于更低温或更高温以及能遭受高压或外力
影响、曝晒辐射线的恶劣环境下，也能工作的光纤则称作抗恶环境光纤（Hard
Condition Resistant Fiber）。
一般为了对光纤表面进行机械保护，多涂覆一层塑料。可是随着温度升高，
塑料保护功能有所下降，致使使用温度也有所限制。如果改用抗热性塑料，如聚
四氟乙稀（Teflon）等树脂，即可工作在300℃环境。也有在石英玻璃表面涂覆
镍（Ni）和铝（A1）等金属的。这种光纤则称为耐热光纤（Heat Resistant Fib-
er）。
另外，当光纤受到辐射线的照射时，光损耗会增加。这是因为石英玻璃遇到
辐射线照射时，玻璃中会出现结构缺陷（也称作色心：Colour Center），尤在
0.4～0.7pm波长时损耗增大。防止办法是改用掺杂OH或F素的石英玻璃，就能抑
制因辐射线造成的损耗缺陷。这种光纤则称作抗辐射光纤（Radiation Resista-
nt Fiber），多用于核发电站的监测用光纤维镜等。
十六 密封涂层光纤
为了保持光纤的机械强度和损耗的长时间稳定，而在玻璃表面涂装碳化硅
（SiC）、碳化钛（TiC）、碳（C）等无机材料，用来防止从外部来的水和氢的
扩散所制造的光纤（HCF：HermeticallyCoated Fiber）。目前，通用的是在化
学气相沉积（CVD）法生产过程中，用碳层高速堆积来实现充分密封效应。这种
碳涂覆光纤（CCF）能有效地截断光纤与外界氢分子的侵入。据报道它在室温的
氢气环境中可维持20年不增加损耗。当然，它在防止水分侵入延缓机械强度的疲
劳进程，其疲劳系数（Fatigue Parameter）可达200以上。所以，HCF被应用于
严酷环境中要求可靠性高的系统，例如海底光缆就是一例。
十七 碳涂层光纤
在石英光纤的表面涂敷碳膜的光纤，称之碳涂层光纤（CCF：Carbon Coated
Fiber）。其机理是利用碳素的致密膜层，使光纤表面与外界隔离，以改善光纤
的机械疲劳损耗和氢分子的损耗增加。CCF是密封涂层光纤（HCF）的一种。
十八 金属涂层光纤
金属涂层光纤（Metal Coated Fiber）是在光纤的表面涂布Ni、Cu、A1等
金属层的光纤。也有再在金属层外被覆塑料的，目的在于提高抗热性和可供通
电及焊接。它是抗恶环境性光纤之一，也可作为电子电路的部件用。
早期产品是在拉丝过程中，涂布熔解的金属作成的。由于此法因被玻璃与
金属的膨胀系数差异太大，会增微小弯曲损耗，实用化率不高。近期，由于在
玻璃光纤的表面采用低损耗的非电解镀膜法的成功，使性能大有改善。
十九 掺稀土光纤
在光纤的纤芯中，掺杂如何（Er）、钦（Nd）、谱（Pr）等稀土族元素的
光纤。1985年英国的索斯安普顿（Sourthampton）大学的佩思（Payne）等首
先发现掺杂稀土元素的光纤（Rare Earth DoPed Fiber）有激光振荡和光放大
的现象。于是，从此揭开了惨饵等光放大的面纱，现在已经实用的1.55pmEDFA
就是利用掺饵的单模光纤，利用1.47pm的激光进行激励，得到1.55pm光信号放
大的。另外，掺错的氟化物光纤放大器（PDFA）正在开发中。
二十 喇曼光纤
喇曼效应是指往某物质中射人频率f的单色光时，在散射光中会出现频率f
之外的f±fR， f±2fR等频率的散射光，对此现象称喇曼效应。由于它是物质
的分子运动与格子运动之间的能量交换所产生的。当物质吸收能量时，光的振
动数变小，对此散射光称斯托克斯（stokes）线。反之，从物质得到能量，而
振动数变大的散射光，则称反斯托克斯线。于是振动数的偏差FR，反映了能级，
可显示物质中固有的数值。
利用这种非线性媒体做成的光纤，称作喇曼光纤（RF：Raman Fiber）。
为了将光封闭在细小的纤芯中，进行长距离传播，就会出现光与物质的相互作
用效应，能使信号波形不畸变，实现长距离传输。
当输入光增强时，就会获得相干的感应散射光。应用感应喇曼散射光的设
备有喇曼光纤激光器，可供作分光测量电源和光纤色散测试用电源。另外，感
应喇曼散射，在光纤的长距离通信中，正在研讨作为光放大器的应用。
二十一 偏心光纤
标准光纤的纤芯是设置在包层中心的，纤芯与包层的截面形状为同心圆型。
但因用途不同，也有将纤芯位置和纤芯形状、包层形状，作成不同状态或将包
层穿孔形成异型结构的。相对于标准光纤，称这些光纤叫异型光纤。
偏心光纤（Excentric Core Fiber），它是异型光纤的一种。其纤芯设置
在偏离中心且接近包层外线的偏心位置。由于纤芯靠近外表，部分光场会溢出
包层传播（称此为渐消彼，Evanescent Wave）。
因此，当光纤表面附着物质时，因物质的光学性质在光纤中传播的光波受
到影响。如果附着物质的折射率较光纤高时，光波则往光纤外辐射。若附着物
质的折射率低于光纤折射率时，光波不能往外辐射，却会受到物质吸收光波的
损耗。利用这一现象，就可检测有无附着物质以及折射率的变化。
偏心光纤（ECF）主要用作检测物质的光纤敏感器。与光时域反射计（OTDR）
的测试法组合一起，还可作分布敏感器用。
二十二 发光光纤
采用含有荧光物质制造的光纤。它是在受到辐射线、紫外线等光波照射时，
产生的荧光一部分，可经光纤闭合进行传输的光纤。
发光光纤（Luminescent Fiber）可以用于检测辐射线和紫外线，以及进
行波长变换，或用作温度敏感器、化学敏感器。在辐射线的检测中也称作闪光
光纤（Scintillation Fiber）。
发光光纤从荧光材料和掺杂的角度上，正在开发着塑料光纤。
二十三 多芯光纤
通常的光纤是由一个纤芯区和围绕它的包层区构成的。但多芯光纤（Multi
Core Fiber）却是一个共同的包层区中存在多个纤芯的。由于纤芯的相互接近
程度，可有两种功能。
其一是纤芯间隔大，即不产生光耦会的结构。这种光纤，由于能提高传输
线路的单位面积的集成密度。在光通信中，可以作成具有多个纤芯的带状光缆，
而在非通信领域，作为光纤传像束，有将纤芯作成成千上万个的。
其二是使纤芯之间的距离靠近，能产生光波耦合作用。利用此原理正在开
发双纤芯的敏感器或光回路器件。
二十四 空心光纤
将光纤作成空心，形成圆筒状空间，用于光传输的光纤，称作空心光纤
（Hollow Fiber）。
空心光纤主要用于能量传送，可供X射线、紫外线和远红外线光能传输。空
心光纤结构有两种：一是将玻璃作成圆筒状，其纤芯与包层原理与阶跃型相同。
利用光在空气与玻璃之间的全反射传播。由于，光的大部分可在无损耗的空气
中传播，具有一定距离的传播功能。二是使圆筒内面的反射率接近1，以减少反
射损耗。为了提高反射率，有在简内设置电介质，使工作波长段损耗减少的。
例如可以作到波长10.6pm损耗达几dB／m的。
参考资料： http://www.afzhan.cn/article/show/497.html
3. 光通信设备是怎么分类的
光纤的分类主要是从工作波长、折射率分布、传输模式、原材料和制造方法上作一归纳的，兹将各种分类举例如下。（1）工作波长：紫外光纤、可观光纤、近红外光纤、红外光纤（0.85pm、1.3pm、1.55pm）。（2）折射率分布：阶跃（SI）型、近阶跃型、渐变（GI）型、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。（3）传输模式：单模光纤（含偏振保持光纤、非偏振保持光纤）、多模光纤。（4）原材料：石英玻璃、多成分玻璃、塑料、复合材料（如塑料包层、液体纤芯等）、红外材料等。按被覆材料还可分为无机材料（碳等）、金属材料（铜、镍等）和塑料等。（5）制造方法：预塑有汽相轴向沉积（VAD）、化学汽相沉积（CVD）等，拉丝法有管律法（Rodintube）和双坩锅法等。二，石英光纤是以二氧化硅（SiO2）为主要原料，并按不同的掺杂量，来控制纤芯和包层的折射率分布的光纤。石英（玻璃）系列光纤，具有低耗、宽带的特点，现在已广泛应用于有线电视和通信系统。掺氟光纤（FluorineDopedFiber）为石英光纤的典型产品之一。通常，作为1.3Pm波域的通信用光纤中，控制纤芯的掺杂物为二氧化绪（GeO2），包层是用SiO炸作成的。但接氟光纤的纤芯，大多使用SiO2，而在包层中却是掺入氟素的。由于，瑞利散射损耗是因折射率的变动而引起的光散射现象。所以，希望形成折射率变动因素的掺杂物，以少为佳。氟素的作用主要是可以降低SIO2的折射率。因而，常用于包层的掺杂。由于掺氟光纤中，纤芯并不含有影响折射率的氟素掺杂物。由于它的瑞利散射很小，而且损耗也接近理论的最低值。所以多用于长距离的光信号传输。石英光纤（SilicaFiber）与其它原料的光纤相比，还具有从紫外线光到近红外线光的透光广谱，除通信用途之外，还可用于导光和传导图像等领域。三，红外光纤作为光通信领域所开发的石英系列光纤的工作波长，尽管用在较短的传输距离，也只能用于2pm。为此，能在更长的红外波长领域工作，所开发的光纤称为红外光纤。红外光纤（InfraredOpticalFiber）主要用于光能传送。例如有：温度计量、热图像传输、激光手术刀医疗、热能加工等等，普及率尚低。四，复台光纤复合光纤（CompoundFiber）在SiO2原料中，再适当混合诸如氧化钠（Na2O）、氧化硼（B2O2）、氧化钾（K2O2）等氧化物的多成分玻璃作成的光纤，特点是多成分玻璃比石英的软化点低且纤芯与包层的折射率差很大。主要用在医疗业务的光纤内窥镜。五，氟化物光纤氯化物光纤（FluorideFiber）是由氟化物玻璃作成的光纤。这种光纤原料又简称ZBLAN（即将氟化铝（ZrF4）、氰化钡（BaF2）、氟化镧（LaF3）、氟化铝（A1F2）、氰化钠（NaF）等氯化物玻璃原料简化成的缩语。主要工作在2～10pm波长的光传输业务。由于ZBLAN具有超低损耗光纤的可能性，正在进行着用于长距离通信光纤的可行性开发，例如：其理论上的最低损耗，在3pm波长时可达10-2～10－3dB／km，而石英光纤在1.55pm时却在0.15～0.16dB/Km之间。目前，ZBLAN光纤由于难于降低散射损耗，只能用在2.4～2.7pm的温敏器和热图像传输，尚未广泛实用。最近，为了利用ZBLAN进行长距离传输，正在研制1.3pm的掺错光纤放大器（PDFA）。六，塑包光纤塑包光纤（PlasticCladFiber）是将高纯度的石英玻璃作成纤芯，而将折射率比石英稍低的如硅胶等塑料作为包层的阶跃型光纤。它与石英光纤相比较，具有纤芯租、数值孔径（NA）高的特点。因此，易与发光二极管LED光源结合，损耗也较小。所以，非常适用于局域网（LAN）和近距离通信。七，塑料光纤这是将纤芯和包层都用塑料（聚合物）作成的光纤。早期产品主要用于装饰和导光照明及近距离光键路的光通信中。原料主要是有机玻璃（PMMA）、聚苯乙稀（PS）和聚碳酸酯（PC）。损耗受到塑料固有的C－H结合结构制约，一般每km可达几十dB。为了降低损耗正在开发应用氟索系列塑料。由于塑料光纤（PlasticOpticalfiber）的纤芯直径为1000pm，比单模石英光纤大100倍，接续简单，而且易于弯曲施工容易。近年来，加上宽带化的进度，作为渐变型（GI）折射率的多模塑料光纤的发展受到了社会的重视。最近，在汽车内部LAN中应用较快，未来在家庭LAN中也可能得到应用。八，单模光纤这是指在工作波长中，只能传输一个传播模式的光纤，通常简称为单模光纤（SMF：SingleModeFiber）。目前，在有线电视和光通信中，是应用最广泛的光纤。由于，光纤的纤芯很细（约10pm）而且折射率呈阶跃状分布，当归一化频率V参数＜2.4时，理论上，只能形成单模传输。另外，SMF没有多模色散，不仅传输频带较多模光纤更宽，再加上SMF的材料色散和结构色散的相加抵消，其合成特性恰好形成零色散的特性，使传输频带更加拓宽。SMF中，因掺杂物不同与制造方式的差别有许多类型。凹陷型包层光纤（DePr-essedCladFiber），其包层形成两重结构，邻近纤芯的包层，较外倒包层的折射率还低。另外，有匹配型包层光纤，其包层折射率呈均匀分布。九，多模光纤将光纤按工作彼长以其传播可能的模式为多个模式的光纤称作多模光纤（MMF：MUltiModeFiber）。纤芯直径为50pm，由于传输模式可达几百个，与SMF相比传输带宽主要受模式色散支配。在历史上曾用于有线电视和通信系统的短距离传输。自从出现SMF光纤后，似乎形成历史产品。但实际上，由于MMF较SMF的芯径大且与LED等光源结合容易，在众多LAN中更有优势。所以，在短距离通信领域中MMF仍在重新受到重视。MMF按折射率分布进行分类时，有：渐变（GI）型和阶跃（SI）型两种。GI型的折射率以纤芯中心为最高，沿向包层徐徐降低。从几何光学角度来看，在纤芯中前进的光束呈现以蛇行状传播。由于，光的各个路径所需时间大致相同。所以，传输容量较SI型大。SI型MMF光纤的折射率分布，纤芯折射率的分布是相同的，但与包层的界面呈阶梯状。由于SI型光波在光纤中的反射前进过程中，产生各个光路径的时差，致使射出光波失真，色激较大。其结果是传输带宽变窄，目前SI型MMF应用较少。十，色散使移光纤单模光纤的工作波长在1.3Pm时，模场直径约9Pm，其传输损耗约0.3dB／km。此时，零色散波长恰好在1.3pm处。石英光纤中，从原材料上看1.55pm段的传输损耗最小（约0.2dB／km）。由于现在已经实用的掺铒光纤放大器（EDFA）是工作在1.55pm波段的，如果在此波段也能实现零色散，就更有利于应用1.55Pm波段的长距离传输。于是，巧妙地利用光纤材料中的石英材料色散与纤芯结构色散的合成抵消特性，就可使原在1.3Pm段的零色散，移位到1.55pm段也构成零色散。因此，被命名为色散位移光纤（DSF：DispersionShiftedFiber）。加大结构色散的方法，主要是在纤芯的折射率分布性能进行改善。在光通信的长距离传输中，光纤色散为零是重要的，但不是唯一的。其它性能还有损耗小、接续容易、成缆化或工作中的特性变化小（包括弯曲、拉伸和环境变化影响）。DSF就是在设计中，综合考虑这些因素。十一色散平坦光纤色散移位光纤（DSF）是将单模光纤设计零色散位于1.55pm波段的光纤。而色散平坦光纤（DFF：DispersionFlattenedFiber）却是将从1.3Pm到1.55pm的较宽波段的色散，都能作到很低，几乎达到零色散的光纤称作DFF。由于DFF要作到1.3pm～1.55pm范围的色散都减少。就需要对光纤的折射率分布进行复杂的设计。不过这种光纤对于波分复用（WDM）的线路却是很适宜的。由于DFF光纤的工艺比较复杂，费用较贵。今后随着产量的增加，价格也会降低。十二色散补偿光纤对于采用单模光纤的干线系统，由于多数是利用1.3pm波段色散为零的光纤构成的。可是，现在损耗最小的1.55pm，由于EDFA的实用化，如果能在1.3pm零色散的光纤上也能令1.55pm波长工作，将是非常有益的。因为，在1.3Pm零色散的光纤中，1.55Pm波段的色散约有16ps／km／nm之多。如果在此光纤线路中，插入一段与此色散符号相反的光纤，就可使整个光线路的色散为零。为此目的所用的是光纤则称作色散补偿光纤（DCF：DisPersionCompe-nsationFiber）。DCF与标准的1.3pm零色散光纤相比，纤芯直径更细，而且折射率差也较大。DCF也是WDM光线路的重要组成部分。十三偏派保持光纤在光纤中传播的光波，因为具有电磁波的性质，所以，除了基本的光波单一模式之外，实质上还存在着电磁场（TE、TM）分布的两个正交模式。通常，由于光纤截面的结构是圆对称的，这两个偏振模式的传播常数相等，两束偏振光互不干涉。但实际上，光纤不是完全地圆对称，例如有着弯曲部分，就会出现两个偏振模式之间的结合因素，在光轴上呈不规则分布。偏振光的这种变化造成的色散，称之偏振模式色散（PMD）。对于现在以分配图像为主的有线电视，影响尚不太大。但对于一些未来超宽带有特殊要求的业务，如：①相干通信中采用外差检波，要求光波偏振更稳定时；②光机器等对输入输出特性要求与偏振相关时；③在制作偏振保持光耦合器和偏振器或去偏振器等时；④制作利用光干涉的光纤敏感器等，凡要求偏振波保持恒定的情况下，对光纤经过改进使偏振状态不变的光纤称作偏振保持光纤（PMF：PolarizationMaintainingfiber），也有称此为固定偏振光纤的。十四双折射光纤双折射光纤是指在单模光纤中，可以传输相互正交的两个固有偏振模式的光纤而言。因为，折射率随偏报方向变异的现象称为双折射。在造成双折射的方法中。它又称作PANDA光纤，即偏振保持与吸收减少光纤（Polarization－maintai-ningANDAbsorption－recingfiber）。它是在纤芯的横向两则，设置热膨胀系数大、截面是圆形的玻璃部分。在高温的光纤拉丝过程中，这些部分收缩，其结果在纤芯y方向产生拉伸，同时又在x方向呈现压缩应力。致使纤材出现光弹性效应，使折射率在X方向和y方向出现差异。依此原理达到偏振保持恒定。十五抗恶环境光纤通信用光纤通常的工作环境温度可在-40～＋60℃之间，设计时也是以不受大量辐射线照射为前提的。相比之下，对于更低温或更高温以及能遭受高压或外力影响、曝晒辐射线的恶劣环境下，也能工作的光纤则称作抗恶环境光纤（HardConditionResistantFiber）。一般为了对光纤表面进行机械保护，多涂覆一层塑料。可是随着温度升高，塑料保护功能有所下降，致使使用温度也有所限制。如果改用抗热性塑料，如聚四氟乙稀（Teflon）等树脂，即可工作在300℃环境。也有在石英玻璃表面涂覆镍（Ni）和铝（A1）等金属的。这种光纤则称为耐热光纤（HeatResistantFib-er）。另外，当光纤受到辐射线的照射时，光损耗会增加。这是因为石英玻璃遇到辐射线照射时，玻璃中会出现结构缺陷（也称作色心：ColourCenter），尤在0.4～0.7pm波长时损耗增大。防止法是改用掺杂OH或F素的石英玻璃，就能抑制因辐射线造成的损耗缺陷。这种光纤则称作抗辐射光纤（RadiationResista-ntFiber），多用于核发电站的监测用光纤维镜等。十六密封涂层光纤为了保持光纤的机械强度和损耗的长时间稳定，而在玻璃表面涂装碳化硅（SiC）、碳化钛（TiC）、碳（C）等无机材料，用来防止从外部来的水和氢的扩散所制造的光纤（HCF：HermeticallyCoatedFiber）。目前，通用的是在化学气相沉积（CVD）法生产过程中，用碳层高速堆积来实现充分密封效应。这种碳涂覆光纤（CCF）能有效地截断光纤与外界氢分子的侵入。据报道它在室温的氢气环境中可维持20年不增加损耗。当然，它在防止水分侵入延缓机械强度的疲劳进程，其疲劳系数（FatigueParameter）可达200以上。所以，HCF被应用于严酷环境中要求可靠性高的系统，例如海底光缆就是一例。十七碳涂层光纤在石英光纤的表面涂敷碳膜的光纤，称之碳涂层光纤（CCF：CarbonCoatedFiber）。其机理是利用碳素的致密膜层，使光纤表面与外界隔离，以改善光纤的机械疲劳损耗和氢分子的损耗增加。CCF是密封涂层光纤（HCF）的一种。十八金属涂层光纤金属涂层光纤（MetalCoatedFiber）是在光纤的表面涂布Ni、Cu、A1等金属层的光纤。也有再在金属层外被覆塑料的，目的在于提高抗热性和可供通电及焊接。它是抗恶环境性光纤之一，也可作为电子电路的部件用。早期产品是在拉丝过程中，涂布熔解的金属作成的。由于此法因被玻璃与金属的膨胀系数差异太大，会增微小弯曲损耗，实用化率不高。近期，由于在玻璃光纤的表面采用低损耗的非电解镀膜法的成功，使性能大有改善。十九掺稀土光纤在光纤的纤芯中，掺杂如何（Er）、钦（Nd）、谱（Pr）等稀土族元素的光纤。1985年英国的索斯安普顿（Sourthampton）大学的佩思（Payne）等首先发现掺杂稀土元素的光纤（RareEarthDoPedFiber）有激光振荡和光放大的现象。于是，从此揭开了惨饵等光放大的面纱，现在已经实用的1.55pmEDFA就是利用掺饵的单模光纤，利用1.47pm的激光进行激励，得到1.55pm光信号放大的。另外，掺错的氟化物光纤放大器（PDFA）正在开发中。二十喇曼光纤喇曼效应是指往某物质中射人频率f的单色光时，在散射光中会出现频率f之外的f±fR，f±2fR等频率的散射光，对此现象称喇曼效应。由于它是物质的分子运动与格子运动之间的能量交换所产生的。当物质吸收能量时，光的振动数变小，对此散射光称斯托克斯（stokes）线。反之，从物质得到能量，而振动数变大的散射光，则称反斯托克斯线。于是振动数的偏差FR，反映了能级，可显示物质中固有的数值。利用这种非线性媒体做成的光纤，称作喇曼光纤（RF：RamanFiber）。为了将光封闭在细小的纤芯中，进行长距离传播，就会出现光与物质的相互作用效应，能使信号波形不畸变，实现长距离传输。当输入光增强时，就会获得相干的感应散射光。应用感应喇曼散射光的设备有喇曼光纤激光器，可供作分光测量电源和光纤色散测试用电源。另外，感应喇曼散射，在光纤的长距离通信中，正在研讨作为光放大器的应用。二十一偏心光纤标准光纤的纤芯是设置在包层中心的，纤芯与包层的截面形状为同心圆型。但因用途不同，也有将纤芯位置和纤芯形状、包层形状，作成不同状态或将包层穿孔形成异型结构的。相对于标准光纤，称这些光纤叫异型光纤。偏心光纤（ExcentricCoreFiber），它是异型光纤的一种。其纤芯设置在偏离中心且接近包层外线的偏心位置。由于纤芯靠近外表，部分光场会溢出包层传播（称此为渐消彼，EvanescentWave）。因此，当光纤表面附着物质时，因物质的光学性质在光纤中传播的光波受到影响。如果附着物质的折射率较光纤高时，光波则往光纤外辐射。若附着物质的折射率低于光纤折射率时，光波不能往外辐射，却会受到物质吸收光波的损耗。利用这一现象，就可检测有无附着物质以及折射率的变化。偏心光纤（ECF）主要用作检测物质的光纤敏感器。与光时域反射计（OTDR）的测试法组合一起，还可作分布敏感器用。二十二发光光纤采用含有荧光物质制造的光纤。它是在受到辐射线、紫外线等光波照射时，产生的荧光一部分，可经光纤闭合进行传输的光纤。发光光纤（LuminescentFiber）可以用于检测辐射线和紫外线，以及进行波长变换，或用作温度敏感器、化学敏感器。在辐射线的检测中也称作闪光光纤（ScintillationFiber）。发光光纤从荧光材料和掺杂的角度上，正在开发着塑料光纤。二十三多芯光纤通常的光纤是由一个纤芯区和围绕它的包层区构成的。但多芯光纤（MultiCoreFiber）却是一个共同的包层区中存在多个纤芯的。由于纤芯的相互接近程度，可有两种功能。其一是纤芯间隔大，即不产生光耦会的结构。这种光纤，由于能提高传输线路的单位面积的集成密度。在光通信中，可以作成具有多个纤芯的带状光缆，而在非通信领域，作为光纤传像束，有将纤芯作成成千上万个的。其二是使纤芯之间的距离靠近，能产生光波耦合作用。利用此原理正在开发双纤芯的敏感器或光回路器件。二十四空心光纤将光纤作成空心，形成圆筒状空间，用于光传输的光纤，称作空心光纤（HollowFiber）。空心光纤主要用于能量传送，可供X射线、紫外线和远红外线光能传输。空心光纤结构有两种：一是将玻璃作成圆筒状，其纤芯与包层原理与阶跃型相同。利用光在空气与玻璃之间的全反射传播。由于，光的大部分可在无损耗的空气中传播，具有一定距离的传播功能。二是使圆筒内面的反射率接近1，以减少反射损耗。为了提高反射率，有在简内设置电介质，使工作波长段损耗减少的。例如可以作到波长10.6pm损耗达几dB／m的。
4. 光纤通信的特征是由什么媒体决定的
光纤通信就是利用光导纤维（即光纤）传递光脉冲来进行通信的，即光纤是光纤通信的传输媒体。光纤通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝，主要由纤芯和包层构成双层通信圆柱体。光波正是通过纤芯进行传导。
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塑料光纤产品发展简述
一、前言
自从业界开创了光纤通讯技术以来，大至归纳，光纤通讯比传统的电铜通讯有3大优点：一是通信容量大；二是抗电磁干扰、保密性能较好；三是重量轻，并可节省大量的铜，如铺设1000公里长的8芯光缆比铺设同样长度的8芯电缆可节省1100吨铜，3700吨铅。因此光纤光缆一经问世就受到通信业界的欢迎，带来了通讯领域的革命以及一轮投资发展热潮。
尽管玻璃光纤具有上述一系列优点，但它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，业界一直没有停止过对光纤其他材料的代用研发，其中对塑料光纤的研发是目前业界最为感兴趣的研究领域之一，目前已经取得较大进展，已经有商用产品面世，现已广泛应用于汽车、CD播放机、工业电子系统、小型光盘系统和个人计算机中。今后还会有许多领域将使用塑料光纤，诸如传感器、光子晶体光纤等。
二、塑料光纤的优点
塑料光纤与玻璃光纤相比，虽透光性差一些，光损耗较大，初期一般为300分贝／公里，传输光带狭窄(限于可见光区)，被认为难以适应多媒体通信网的需要，但它具有轻而柔软、抗挠曲、抗冲击强度高、价格便宜、抗辐照、易加工、并能制成大直径(1～3毫米，以增大受光角度，扩大使用范围)等一系列优点，所以备受青睐。此外，光通过塑料光纤的中心部分的直径约为1毫米，比玻璃光纤大100倍，与纤维之间的连接及与个人机等终端装置的连接都十分容易。因此塑料光纤安装费用很低，安装时采用十分简单的对准连接插头即可，这种插头可用现有的技术生产。
三、塑料光纤产品研发简述
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PMMA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25～9分贝／公里。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Opti-Giga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。现在美欧日已把塑料光纤用于短途传输，如汽车、医疗器械、复印机等。
就目前塑料光纤生产量而言，日本是世界上最大的塑料光纤生产者，然而却是欧洲推动了塑料光纤新应用领域的开发并建立了光纤检验标准。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)在德国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(24Mbit/s)，并且有几家轿车制造商已把该系统引入到自己的产品上。德国宝马公司(BMW)在其新的7个系列产品中开创了使用100m塑料光纤的记录。欧洲2001年塑料光纤学术交流会和欧洲光纤通信会议同时在荷兰的阿姆斯特丹举行。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。
日本也建立了塑料光纤标准，但这些标准对欧洲共同体是无效的。日本工业标准只给出了一种型号塑料光纤的标准，其数值孔径为0.5，而且只有650nm一种波长。该标准没有提及在塑料光纤中的不同激励光条件，也没有规定必须在塑料光纤内形成平衡模分布。
此前建立的玻璃光纤检验方法因为会出现瑞利散射而不适于检验塑料光纤，现在市场上仅有瑞士新成立的Luciol仪器公司出售的一种检验塑料光纤的仪器。
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，将共同实现已在日本开发成功的塑料光纤的实用化。塑料光纤的成本低廉，被认为是将多媒体引进到家庭的关键技术，随后一些生产厂家就着手建立生产线。?
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，日本庆应大学的小池助教授开发成功折射率渐变型的塑料光纤，芯材为含氟PMMA、包层为含氟，用界面凝胶技术制造。该塑料光纤衰减在60db/km以下，光源650-1300nm，100m带宽3GHz，传输速率10Gb/s，超过了GI型石英光纤，并被广泛认为是高速多媒体时代光纤入户的新型光通信媒介；
1996年，人们纷纷建议以塑料光纤为基础建立极低成本的用户网ATM物理层；1997年，日本NEC公司进行了155Mbit/s的ATM、LAN的试验。
在2000年OFC会议上，日本ASAHI GLASS公司报道了氟化梯度塑料光纤衰减系数在850nm为41dB/km，在1300nm为33dB/km，带宽已达100MHz.km。用这种光纤成功地进行了50m、2.5Gbit/s的高速传输试验和70摄氏度长期热老化试验。实验结论为氟化梯度塑料光纤完全能满足短距离的通信使用要求。
从塑料光纤的研究发展来看，塑料光纤的研究重点主要集中在以下三个方面：
1.降低光损耗；
2.提高带宽（由SI型转为GI型）；
3.提高耐热性。（聚碳酸酯（PC）、硅树脂、交联丙烯酸和共聚物可使耐热性提高到125-150摄氏度）
塑料光纤在衰减与带宽方面的最新实用进展为：日本ASAHI GLASS公司2000年7月称，该公司实施庆应大学的GI-POF技术商品化，采用全氟化聚合物CYTOP制造GI光纤，命名为GI-GOF，商品名为Lucina，衰减速率3Gb/s，带宽大于200MHz.km。
塑料光纤在耐热性方面的最新实用进展为：日本JSR与旭化株式会社联合发展耐热透明树脂ARTON（norbornene,冰片烯）制造的SI-POF，耐热170摄氏度，预计2001年上半年即可供应汽车市场。
四、塑料光纤产品的研发要点
1．光纤结构
塑料光纤顾名思义，即构成光纤的芯与包层都是塑料材料。与大芯径50／125μm和62.5／125μm的石英玻璃多模光纤相比，塑料光纤的芯径高达200－1000μm，其接续时可使用不带光纤定位套筒的便宜注塑塑料连接器，即便是光纤接续中芯对准产生±30μm偏差都不会影响耦合损耗。正是塑料光纤结构赋予了其施工快捷，接续成本低等优点。另外，芯径100μm或更大则能够消除在石英玻璃多模光纤中存在的模间噪音；
2．光纤材料
塑料光纤材料选择时，人们应重点解决的问题是材料的本身衰减要低、色散要小、化稳性要好、制造简单、价格低廉等。
选作塑料光纤芯材有：聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯聚碳酸酯、氟化聚甲基丙烯酸酯和全氟树脂等；选作塑料光纤包层有：聚甲基丙烯酸甲酯、氟塑料、硅树脂等。究其原因是：这些聚合物①具有透光性好，光学均匀、折射率调整便利等；②以单体存在时通过减压蒸馏方法就可以提纯；③形成光纤的能力强；④加工和化稳性好及价格便宜等；
3．制造工艺
目前业界用来制造塑料光纤的两种方法：挤压法和界面凝胶法都是由塑料生产加工工艺演变而来的。
挤压法主要用于制造阶跃折射率分布塑料光纤。该工艺步骤大致如下：首先，将作为纤芯的聚甲基丙烯甲酯的单体甲基丙烯甲酯通过减压蒸馏提纯后，连同聚合引发剂和链转移剂
一并送入聚合容器中，接着再将该容器放入电烘箱中加热，置放一定时间，以使单体完全聚合，最后，将盛有完全聚合的聚甲基丙烯甲酯的容器加温至拉丝温度，并用干燥的氮气从容器的上端对已熔融的聚合物加压，该容器底部小嘴便挤出一根塑料光纤芯，同时使挤出的纤芯外再包覆一层低折射率的聚合物，就制成了阶跃型塑料光纤。
梯度折射率分布塑料光纤的制造方法为界面凝胶法，界面凝胶法的工艺步骤大致如下：首先将高折射率掺杂剂置于芯单体中制成芯混合溶液，其次把控制聚合速度、聚合物分子量大小的引发剂和链转移剂放入芯混合溶液，再将该溶液投入一根选作包层材料聚甲基丙烯甲酯（PMMA）的空心管内，最后将装有芯混合溶液PMMA管子放入一烘箱内，在一定的温度和条件下聚合。在聚合过程中，PMMA管内逐渐被混合溶液溶胀，从而在PMMA管内壁形成凝胶相。在凝胶相分子运动速度减慢，聚合反应由于“凝胶作用”而加速，聚合物的厚度逐渐增厚，聚合终止于PMMA管子中心，从而获得一根折射率沿径向呈梯度分布的光纤预制棒，最后再将塑料光纤预制棒送入加热炉内加温拉制成梯度折射率分布塑料光纤；
4．光纤性能
塑料光纤的性能研究重点则是衰减、色散、热稳定性等。
（1）衰减
塑料光纤的衰减主要受限于芯包塑料材料的吸收损耗和色散损耗。人们是通过选用低折射率和等温压缩率小的塑料材料和通过稳定塑料光纤制造工艺降低结构缺陷（如芯直径波动，芯包界面缺陷等），来使塑料光纤获得小的散射损耗，而塑料材料的吸收损耗则是由分子键（碳氢、碳氟等）伸缩振动吸收和电子跃吸收所致的。
在碳氢键为基本骨架的塑料材料中，在波长650nm处的衰减系数大约为120db／km，如果用氟原子置换碳氢键中的氢所组成的氟化塑料材料，其不仅本征衰减小，而且色散也降低了。用氟化塑料制成的梯度折射率塑料光纤，其在红外区无原子振动引起的吸收损耗。故可制得在可见光至红外范围的衰减很小，即在0．85μm波长处衰减系数为41db／km，在1．3μm波长处衰减为33db／km的梯度折射率分布的塑料光纤。
（2）带宽
用作短距离光传输介质的塑料光纤，按其折射率分布形状可分为两种：阶跃折射率分布塑料光纤和梯度折射率分布塑料光纤。阶跃折射率分布塑料光纤由于模间色散作用使入射光发生反复的反射，射出的波形相对于入射波形出现展宽，故其传输带宽仅为几十至上百MHz．km。氟化梯度折射率分布塑料光纤从选择低色散的材料出发，再以优化的梯度折射率分布手段，即可将其折射率分布指数在0．85－1．3μm波长范围内选定为2．07－2．33，从而抑制模间色散，控制出射光波相对于入射光波展宽的效果，进而可制得传输带宽高达几百MHz．km至10GHz．km的梯度折射率分布的塑料光纤。
（3）热稳定
由于塑料光纤是由塑料材料构成的，故其在高温环境中工作会发生氧化降解。氧化降解是光纤芯材料中的羰基、双键和交联形成的。氧化降解将促使电子跃迁加快，进而引起光纤损耗增大。为切实提高塑料光纤的热稳定性，通常的做法是：①选用含氟或硅的塑料材料来制造塑料光纤；②将塑料光纤的光源工作波长选择在大于660nm，以求得塑料光纤热稳定性长期可靠。
五、技术关键
目前对塑料光纤产品的技术关键攻关问题有两个：一是设计新的透光材料和包皮材料。塑料光纤同石英玻璃光纤一样由两部分组成：一为芯材，二为皮层。要制造出高质量的光纤二者都很重要，光纤的芯材要求透明度和折射率越高越好，而皮层则要求折射率小于芯材，并且两者相差越大越好。但要提高芯材的折射率比较难，而降低皮层折射率还有潜力可挖，主要集中在含氟高聚物上。第二个攻关点是工艺条件，研究如何控制芯材聚合物分子量、均匀性和提高透明度的新的光纤技术，进一步提高光的传输效率，降低光损耗率。这两个问题一旦得以圆满解决，则塑料光纤将完全可取代石英光纤。
近年来，日本公司针对塑料光纤透光性较差进行了分析和改进，他们认为，其主要原因在于树脂内的碳氢结合吸收了近红外波长。为此，旭玻璃制造公司开发了一种全氟树脂材料，因为不含氢所以不会吸收近红外波长。同时，由于其具有的环状构造是非晶质的，可见光的透光率已达95％以上。?
光纤内侧的芯线，光的折射率高，而外侧的金属包层折射率低。因此，要采用在芯线中轴线处光的折射率最高，向四周逐渐降低的缓变折射率的结构形式。采用此种结构，能够扩大传送带域，可以每秒传送1 吉字节的速度将信息传送200～500米。旭玻璃制造公司将视样品上市情况，在一两年内将这种新型光纤投入批量生产。这些新开发的塑料光纤改善了中心部分的折射率，克服了信号容易衰减的缺点，每条纤维的传输能力可达1～ 2.5GB／秒，同时在纤维连接时，不需要精确对准位置，在这方面优于玻璃光纤。?
在塑料光纤的容量方面，日本三菱人造纤维公司研制的高容量塑料光纤，有可能取代石英玻璃光纤。这种塑料光纤的原料很普通，由一种在60年代发明的称之为Polym-ethyl methacrylate的合成树脂制成。三菱人造纤维公司采用一种从光纤中央到边缘递减的渐变折射技术，使信号能够以恒定的正弦曲线在光纤内有效地通过，传输容量是普通塑料光纤的30倍。 与直径为0．1—0．01mm的玻璃光纤相比，这种直径1mm的塑料光纤截面大，较易联接，因此安装成本也只有玻璃光纤的1／10左右，与普通铜缆线差不多。过去的玻璃光纤连接一处需花费2万一3万日元，而新塑料光纤的连接费用只要1O日元，可大幅度地节省费用。有关人士称，从成本的角度考虑，若没有此技术，将光纤铺设到家庭是不能实现的。
六、发展展望
塑料光纤作为短距离通信网络的理想传输介质，在未来家庭智能化、办公自动化、工控网络化。车载机载通信网、军事通信网以及多媒体设备中的数据传输中具有重要的地位。
通过塑料光纤，我们可实现智能家电（家用PC、HDTV、电话、数字成象设备、家庭安全设备、空调、冰箱、音响系统、厨用电器等）的联网，达到家庭自动化和远程控制管理，提高生活质量；通过塑料光纤，我们可实现办公设备的联网，如计算机联网可以实现计算机并行处理，办公设备间数据的高速传输可大大提高工作效率，实现远程办公等。
在低速局域网的数据速率小于100Mbps时，100米范围内的传输用SI型塑料光纤即可实现；150Mbps50米范围内的传输可用小数值孔径POF实现。
POF在制造工业中可得到广泛的应用。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。能够高速地传输工业控制信号和指令，避免因使用金属电缆线路而受电磁干扰导致通信传输中断的危险。
POF重量轻且耐用，可以将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。
在军事通信上，POF正在被开发用于高速传输大量的第三、保密信息，如利用POF重量轻、可挠性好、连接快捷，适用于在身配戴的特点，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、接收关键任务信息，且在头盔显示器中显示。
综上所述，随着科技的发展，塑料光纤的应用领域越来越广，其市场的发展会越来越广阔。国外在塑料光纤的应用开发上已取得了较大的成果，且不断在在加大新的应用研究投入，韩国、我国以及台湾地区已经有厂商开始投入研发生产，因此产业界更应就塑料光纤的研究和发展予以密切注视。
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