塑料光纤的优势及应用

塑料光纤的优势及应用 100211341 王思骅 摘要：塑料光纤的应用在近年来越来越广泛，而其性能，结构，种类，制造过程也备受瞩目，在国内的房展也有广大的前景，逐步成为了新型的传输。 关键字：塑料光纤 特点 性能 制造 应用 现今社会，信号的传出大部分依赖石英光纤的传输，但是，由于石英光纤存在质地脆，机械强度差，切断和接续需要一定的工具、设备和技术，分路，耦合不灵活，供电困难等问题，塑料光纤正逐步发挥作用，成为广泛使用的新型材料。 塑料光纤，Plastic Optical Fiber（POF）是由高透明聚合物如聚苯乙烯（ps)聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）作为芯层材料，PMMA、氟塑料等作为皮层材料的一类光纤（光导纤维）。不同的材料具有不同的光衰减性能和温度应用范围。塑料光纤不但可用于接入网的最后100～1000米，也可以用于各种汽车、飞塑料光纤质轻、柔软，更耐破坏（振动和弯曲）。塑料光纤有着优异的拉伸强度、耐用性和占用空间小的特点。这些优点使得塑料光纤在汽车中成功应用尤为重要。 与石英光纤相比，塑料光纤的优势也是显而易见的。、 塑料光纤大直径和数值孔径，光传导能力大，比同类传输介质有着高得多的带宽能力。传输的频率越高，运用塑料光纤的成本就越低。 塑料光纤的切割、布线、粘结、抛光和其他加工容易。由于有较大直径， 塑料光纤安装和与器件、光源、探测器等的连接变得容易和低成本，非专业人士也能胜任这些操作。准备塑料光纤的连接最多不超过1分钟，也不需要特别的工具。即使是最简单的剪刀也可以用来切割塑料光纤。 塑料光纤不产生辐射，完全不受电磁干扰和无线电频率干扰以及噪音的影响。 POF系统的成本低，没有可能被窃听。 正由于塑料光纤具有如此多的优势，其在国内市场的前景十分可观，被应用于多个领域。 汽车行业。2000年下半年欧洲的十六家汽车制造商共同制定了“MOST”，该标准指定塑料光纤作为汽车数据网的传输介质。塑料光纤汽车网络已经用在级别较高的轿车上，并经受住了长时间的考验。如：戴姆勒－克莱斯勒（奔驰）“S级”系列以及宝马的“BMW7”系列等。目前，在欧洲大概有16个车型采用了塑料光纤通信系统。 我国部分车型也开始考虑使用塑料光纤通信系统，目前使用于车内通讯与车内娱乐视听系统，例如车内电视，车内音响，车内灯具，车内开关之联接线路，预估到2010年时，全球车用电子产品市场规模将达1500亿美元，主要市场仍集中于欧洲、北美、日本等地区，所占比重超过80%，而中国大陆是最具发展潜力的新兴市场，近5年来的年复合成长率约维持2成。 消费电子。塑料光纤在传感器、消费电子领域具有明显的优势，如电脑、视频摄像机、CD-ROM、DVD、VCD、TV、打印机、扫描仪、磁盘和立体声系统等。例如我国DVD行业DVD年产量约为3000万台，用于DVD跳线用的塑料光纤需求量为30000km，价值1200万元；如加工成光缆，价值3000万元，如加工成DVD跳线，价值1.5亿元。考虑到国内主要是把塑料光纤加工成光缆或DVD跳线出口到日本、韩国、台湾、欧美等国家与地区，塑料光纤在国内这方面的市场需求至少有1亿元。 工业控制总线系统 。随着计算机和自动控制技术的高速发展，工业自动化水平提高到一个崭新的高度。工业自动化根据其特点和使用方向可分为过程控制自动化、面向生产和制造业的自动化以及自动化测量系统（工业测量仪表）。这些工业自动化系统的建立和发展都有一个共同特点，即由直接控制系统向集散型控制系统发展，而这种集散型控制系统的发展都是以各种工业网络为基础。通过这些形形色色的工业总线系统，各种工业设备构成一个既分散又统一的整体。对POF来说，工业控制总线系统是其最稳定和最大的市场之一。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，高速传输工业控制信号和指令，避免了因使用全属电缆线路受电磁干扰而导致通信中断的危险。 　 照明及太阳能利用。室内装饰中，用侧发光光纤来构成轮廊线条，光照均匀、颜色柔和，给人一种和谐幸福的感觉；细端光的合理利用，在家里营造出浪漫温馨的气息，在自己的家里也如同沐浴酒吧的感觉。在酒店大厅中，安装流星光纤制作的水晶吊灯，通过各种色彩和亮点的变化，更显得华丽别致，给人耳目一新的感觉；在KTV包房和演艺大厅里面，利用端光光纤，拼组成具有艺术效果的图案，同时还可以利用端光光纤吊顶，可模拟星空效果，忽明忽暗，使人有无限的太空遐想。 城市建筑中在灯光工程中，用侧发光光纤来构成建筑轮廓线是最常见应用实例。特别是对一个城市的形象建筑，以多彩的线条把建筑轮廓在夜色中显得更蔚蔚壮观。同时光纤使用寿命很长，属于免维护产品，大大减低了运营费用。另外，可以改变光纤装饰照明的光色，使建筑物轮廓的色彩随季节或气候而变化，给人们一种人性化的感觉 景观道路上，装上星星点点的端发光光纤，成为光纤甬道，更增加了景观的趣味性，同时可以将流星光缆平铺于地面，人们走在上面如同在光色中浮游，给游玩的人们无穷的遐想。 园林绿化。园林绿化中，用端发光光纤来作亭院灯、地埋灯，使绿地、道路在照明的同时也有色彩变化。 　 易燃易爆场合中在油库、矿区等严禁火种入内的危险场合中。应用其他各种照明都有明火的隐患。如不小心就会酿成大祸。从安全角度看，因光与电分开，所以光纤照明应是一种最理想的照明。 我们常见的太阳能利用中，都是把太阳光转换为热能或电能，而光纤可将太阳光直接加以利用，用来改善居室照明，对于阴暗的地下室、隧道，采用光纤照明，可让永远见不到阳光的地方能重见光明。 在我们为塑料光纤的超强特性及广泛应用叹为观止的时候，我们也不要忘记制作的简单与否也影响着塑料光纤的普及，以下，介绍几种塑料光纤的制造工艺。 共挤法。共挤法工艺是在拉制POF的过程中使用两台挤出机：一台基础芯材，一台机出鞘材。两台挤出机通过同一模头熔融挤出成型，在经过牵引收卷即拉制成POF，在设计中要考虑如下几点： 因是两台挤出机共挤出，必须保证芯皮料在共挤模头中能均匀合理分配，同时要考虑易于拆卸安装，易安装加热圈和热电偶。 物料流过的共挤模头通道表面光洁度高，过渡部分要成流线型，收缩角要适当，需消除死角。 连续聚合纺丝法。连续聚合纺丝法是目前最先进的光纤拉丝工艺，其先进性在于从单体聚合到纺丝成型全部在密封状态下进行，大大减少了外界环境的污染，从而使光纤的透光率得以大幅度提高，作为共聚材料的单体必须经过精馏提纯后才能使用，精馏的目的是除去单体中的低沸点有机物和高沸点有机物杂质和水分。同时，单体中的过渡金属离子，不溶性固体杂质也一并去除。同样，分量调节剂和引发剂也要经过精馏提纯，以去除过渡金属离子和不溶性固体杂质。 单体的聚合方式有两种：一种是悬浮聚合，一种本体聚合。悬浮聚合是用分散剂将单体液滴悬浮在水上进行聚合，聚合完成后在进行脱水，烘干得到聚合物的颗粒，但用这种方法得不到高纯度的单体材料。本体聚合是在聚合过程中不加入任何其他介质而完成的聚合方式，这种方法可以获得高纯度的PMMA芯料。 总述：综合以上塑料光纤的特性及制备方法可以看出，塑料光纤在今后的光纤领域中拥有值得期待的发展，POF在光通讯传输介质在今后的研究重点集中在：努力降低衰减，设法减少色散，完善制备工艺，提高使用性能，不断降低成本。随着塑料光纤制备及应用领域的扩展，今后将成为光纤家族不可或缺的一员。 参考文献 [1].江源，王志明聚苯乙烯芯塑料光纤共挤拉制艺术的研究[J] 塑料业，1996（5）：76-78 [2].皇甫浩，罗德春低损耗塑料光纤的制造工艺[J] 西安公路交通大学学报 1999.（7）：101-103 [3].刘广建，超高分子量聚乙烯的改性、亚膜成形工艺及其承载能力的研究[D],中国矿业大学，2006,6 [4].百度百科 塑料光纤