塑料光纤材料的性能及应用 ppt课件

塑料光纤的特性与应用塑料光纤（Plastic Optical Fiber，缩写POF）作为一种新型的光传输媒介，在传感器、数据通信、医疗仪器和家庭娱乐等领域得到了广泛的应用。

本文将从POF的特性和应用方面，深入探讨POF在未来的发展趋势。

一、塑料光纤的特性1.大直径：相比于玻璃光纤，塑料光纤的直径更大，最常见的为1mm或2mm。

这种大直径可以改善传输光信号的进入角度问题，提高了光纤的可靠性和稳定性。

2.机械强度高：塑料光纤的强度高，可以抵抗一定的拉伸力和弯曲力。

这种高强度还使得POF成为了柔性光纤的代表，能够适应弯曲和半径较小的场景。

3.成本低：相比于玻璃光纤，塑料光纤的材料成本和生产成本都低得多，可以大规模应用在传感器网络中。

4.光学性能较低：因为使用的是塑料材料，塑料光纤的光学性能相比玻璃光纤要低。

传输的距离较短，通常在100米以内，且受到环境光线、温度和湿度等因素的影响较大。

二、塑料光纤的应用1.医疗方面：PFO可以作为医疗设备的光源和传感器的传输媒介，如光导导管、输液管和手术仿真器等。

2.传感器方面：PFO可以将信号从传感器设备和检测器传输到控制系统中，可以应用在电气设备、物流、安全等领域。

3.家庭网络方面：POF可作为家庭网络的传输介质，用于数据、语音和视频通信，稳定性和速度都得到了很大程度的提升。

4.汽车航空方面：由于POF具有轻巧、柔性、高速传输等特点，在汽车和航空领域得到了广泛的应用。

在汽车中，PFO可以用作车载数据传输和娱乐系统音效传输，同时也可作为汽车与外部交互的传感器信息传输媒介。

三、未来发展趋势随着科技的进步，POF的应用场景会不断扩大。

特别是5G时代的到来，会迅速推动POF的发展。

通过POF实现5G网络的传输，可以提高数据传输速率、传输距离和稳定性。

同时，POF在智能家居、智慧城市等领域的应用也将推动其自身技术的不断改善，未来PFO的应用前景更加广阔。

总之，塑料光纤的特性和应用的不断发展，使得其在多个领域得到了广泛的应用。

塑料光纤的性能及其应用和制备塑料光纤是一种在远程通讯、光源传输、传感器以及医疗领域等方面有着广泛应用的塑料纤维。

相对于传统的玻璃光纤，塑料光纤具有柔韧性强、成本低廉、易于加工等优点。

在本文中，我们将探讨塑料光纤的性能、应用以及制备方法。

1. 塑料光纤的性能塑料光纤在光学性能、机械性能、电性能等方面表现出了独特的性能。

在光学性能方面，塑料光纤透光度高、波导损耗低，能够突破玻璃光纤制备的技术和成本瓶颈，实现更广泛的应用。

在机械性能方面，塑料光纤柔性好、弯曲半径小、抗松弛性强，形状可变性能显著，可根据不同需求进行制备。

在电性能方面，塑料光纤具有较好的耐电压、绝缘性能，能够在高电场条件下工作。

2. 塑料光纤的应用（1）通讯领域塑料光纤在通讯领域广泛应用，如局域网(LAN)、高清晰度电视(HDTV)、数字音频和视频等领域。

由于塑料光纤的波导损耗低、成本低廉，因此在短距离通讯中得到了广泛的应用。

（2）传感器领域塑料光纤在传感器领域应用十分广泛，如温度传感器、压力传感器、应力传感器、气体传感器等。

由于塑料光纤能够测量光的传输时间和强度，因此在传感器领域有着广泛的应用。

（3）医疗领域塑料光纤在医疗领域应用广泛，如内窥镜、激光手术、光学诊断等领域。

由于塑料光纤有良好的柔性、成本低廉等特点，因此在医疗领域得到了广泛的应用。

3. 塑料光纤的制备方法（1）熔融纺丝法该方法是将高分子聚合物溶解在溶剂中，将纤维形成成分溶解液浸润在玻璃管内，使成分溶液与空气接触凝固，从而形成塑料光纤。

（2）涂布法该方法是将高分子聚合物涂布在玻璃纤维表面，然后经过固化，形成了塑料光纤。

（3）喷射纺丝法该方法是将高分子物质在高温下溶解，然后通过高压空气将溶液喷成高速流，使溶液顺着高速气流拉伸成光纤，从而形成塑料光纤。

总之，塑料光纤在现代科技中起着至关重要的作用，它的研究和应用将进一步拓展未来高新技术的领域。

但需要注意的是，塑料光纤还存在一些问题和挑战，如寿命问题、抗拉强度需要改善等。

塑料光纤的特性与应用(doc 9页)塑料光纤的特性以及应用080611338 丁宁摘要：介绍了塑料光纤在局域网、汽车工业、传感器等领域的应用。

通过对石英光纤、金属电缆与塑料光纤的性能进行比较，得到了塑料光纤具有芯径大、柔韧性好、价格低廉、制作简单等特点。

就塑料光纤在局域网、汽车工业、传感器等领域的应用进行了分析、总结。

此外还指出阻碍塑料光纤进一步发展的因素。

一、引言随着通信产业的迅猛发展，光纤作为信息载体的光信号传输介质在大容量数据的高速传输中起着重要的桥梁和纽带作用。

目前，石英光纤由于其宽带、低损耗、适合长距离通信传输，而占据着光通信的主要市场。

然而，由于石英光纤芯径小、连接复杂、成本高，所以在光纤人户时遇到很大的困难。

随着短距离、大容量的数据通信系统及汽车等工业的迅速发展，塑料光纤(P0F)以其芯径大、柔韧性可塑性强、重量轻、价格低廉等优点而受到国际的普遍关注。

为了对塑料光纤有一个较为全面的认识，本在查阅有关文献的基础上，阐述塑料光纤的主要特性和应用以及制备方法。

二、基本原理塑料光纤的定义：塑料光学纤维是以光学塑料为材料的一类重要的光学纤维。

塑料光纤传光原理：1、子午光线在阶跃型塑料光纤中的传输阶跃型塑料光纤是一种具有芯皮结构的光纤。

子午平面指的是包含有光纤轴的平面，所谓子午线，就是光线的传播路径始终在同一平面内，子午光线总是和光纤轴相交的，光在一种均匀介质传播时是一种直线式传播：当光从一种介质传至另一介质表面时，一般同时发生反射和折射；如果光从折射率小的光疏介质射入折射率大的光密介质时，则折射角小于入射角；而当光从光密介质射入光疏介质时折射角将大于入射角，因而当光从光密介质射入光疏介质时就有可能出现只有反射而无折射的现象，这就是全反射，全反射是光折射的一种边界对不可见光波透过性能好。

在可见光和近红外波段的透过性能接近光学玻璃，在远红外和紫外波段，透过率可以大于50%，比光学玻璃好。

（1）成本低、工艺简便。

塑料光纤1塑料光纤材料1.1 不饱和酸酯类这是目前最常用的高性能POF材料，包括各种纯的及改良的PMMA类聚合物，既可用于纤芯，也大量用于包层之中。

1.1.1 氘代PMMA(dPMMA)1.1.1.1 八氘代PIVIMA(PMMA-ds)八氘代PMMA-de中不含C-H键，系一种全氘代PMMA分子。

此为在可见光区(ⅥS)和近红外光区(NIR)某些窗口传输性能优良的材料。

POF最大的损耗源是c—H 键的振动吸收，因而要在VIS/NIR光区获得最低损耗,必须用昂贵的氘代试剂来取代普通单体制造纤芯聚合物，并且氘代度愈高，损耗水平愈低。

所以，PMMA-ds 芯POF是性能最为理想的dPMMA芯POF。

1.1.1.2 五氘代PMMA(PMMA-ds )PMMA-ds芯POF因使用了许多氘代试剂，成本太高。

为降低成本而叉尽量保持原性能，可用普通甲醇代替全氘代甲醇，制造五氘代甲基丙烯酸甲酯(MMA-ds)单体。

1.1.2 卤代PMMA(hPMMA)卤代PMMA(hPMMA)是近几年比较受重视的POF的芯材，由于其成本低，损耗也较易降低，此材料已被证明是很有前途的。

例1，出光兴产公司用聚甲基丙烯酸(2，4，6 -三氧苯基)酯为芯，聚甲基丙烯酸(2，2，3，3．4，4，5，5一八氟代戊基)酯包层，损耗为3×104dB／km (580nm)。

例2，Hoechst A.G．公司用聚甲基丙烯酸卣代苯酯为芯。

1.1.3 卤氘代PMMA(hdPMMA)卤氘代PMMA(hdPMMA)为一类新型低损耗POF芯材料。

其折射率虽然不高．但其H原子被适当的卤氘代后，损耗下降很快。

如五氘代甲基丙烯酸三氘代五氟代正丁酯聚合物的折射率只有1.32，但其损耗理论下限估计可低达5．5dB／km左右，因此这类材料的研究是很有前途的。

制备hdPMMA的方法主要是以卤氘代MMA类单体聚合成hdPMMA。

例，藤仓电线公司用烷基(Me等)丙烯酸一2，3，4，5，6一五氘代一a，口，一三氟代苯乙烯基酯／MMA共聚物为芯，乙烯／偏氟乙烯共聚物包层，损耗为120dB／km(640nm)，240dB／km(780nm)，290dB/km(830nm)。

塑料光纤材料的性能及应用光纤是一种通过内部反射的方式传输光信号的导波器件，传统的光纤主要采用玻璃材料制作，但随着科技的不断发展，塑料光纤作为一种新型的光纤材料，逐渐受到人们的关注和应用。

塑料光纤具有一些独特的性能和优势，下面将从性能和应用两个方面进行简要介绍。

一、塑料光纤的性能：1.抗折性：相比于玻璃光纤，塑料光纤具有更好的柔韧性和抗折性能，因此在需要进行大角度折射和扭曲的应用场景中具有明显的优势。

2.传输损耗：塑料光纤的传输损耗相对较高，一般在每米10dB左右，而玻璃光纤的传输损耗只有每米0.2dB左右。

这主要是由于塑料材料的吸收和散射导致的。

但随着材料的不断改进和技术的提升，塑料光纤的传输损耗正在逐渐降低。

3.折射率：塑料光纤的折射率一般在1.50-1.60之间，比较接近空气的折射率。

与此相比，玻璃光纤的折射率一般在1.45-1.46之间。

因此，塑料光纤与空气的界面反射损失较小，能够更有效地传输光信号。

4.温度特性：塑料光纤的温度影响较大，温度变化会引起光纤的折射率变化，从而影响光的传输。

尤其是高温环境下，塑料光纤的性能会受到较大影响。

二、塑料光纤的应用：1.数据通信：塑料光纤在数据通信领域被广泛应用。

由于其柔韧性和抗折性能较好，塑料光纤适用于弯曲和弯折的场景，例如在家庭网络和汽车网络中的应用。

2.感光传输：塑料光纤可以用作医学成像和感光传感器等应用中。

其柔性、成本较低的特点使其成为一种理想的选择，例如在内窥镜和光纤光谱仪中的应用。

3.照明装置：塑料光纤也可以用于照明装置中，将光源传输到需要照亮的地方。

与传统的电线照明相比，塑料光纤具有更加柔软、方便安装和保护的特点，能够实现更广泛的照明空间。

4.激光医疗：一些塑料光纤材料具有高功率激光传输的能力，可以用于激光医疗和激光切割等领域。

它们具有更好的抗折性和热传导性，适用于需要长距离和高功率的激光传输。

总结：塑料光纤作为一种新型的光纤材料，具有许多独特的性能和优势。

塑料光纤的基本特性及在全光系统中的应用研究在目前远距离、高速率、大容量的传输网络中，具有高带宽、小衰耗优点的石英玻璃光纤是最为常用的光传输介质。

但是，短距离光传输和光接入工程对光传输媒质有如下要求：制造工艺简单、较好的耐弯曲及耐挤压特性、接续工艺及操作简单。

这些恰恰是石英玻璃光纤的缺点，再加上石英玻璃光纤对加工原料纯度有较高的要求，使其难以在短距离光接入中广泛应用。

受技术水平和成本的限制，目前的通信网络规划忽略了通信距离与传输带宽对传输介质的要求，通常采用石英光纤作为传输媒介，给短距离通信带来种种不便，加大了施工成本和施工难度。

而布线方便、转接灵活、制造工艺简单的塑料光纤完全能够满足短距离通信对传输媒质的这些要求，并且在通信质量达到较高要求的前提下，极大地节省了成本。

1 、塑料光纤概论1.1 塑料光纤的结构及工作原理常见的塑料光纤剖面由内至外依次为：塑芯、塑纤包层、塑纤保护层、塑纤外包皮，其剖面示意图如图1所示。

由物理光学基本原理可知：光从光密介质射向光疏介质时，当入射角超过某一角度C （临界角）时，折射光完全消失，只剩下反射光线的现象叫做全反射。

发生全反射时，光线及其所携带能量进入光密介质。

光纤通信正是通过满足入射角以及光密介质、光疏介质的要求，实现全反射，将光信号从源端传输到宿端。

塑料光纤由高、低折射率的两种透明聚合物构成，其剖面结构示意图如图1所示。

塑芯和包层材料须满足：（1）两种材料应具有耐高温性和强韧性；（2）满足n芯-n皮≥0.05的折射率条件，保证全反射对入射角的要求；（3）界面粘接良好。

1.2 塑料光纤的优点石英玻璃光纤具有高带宽、小衰耗的优点，但是同时也具有制造工艺复杂、耐弯曲性及耐挤压特性较差、接续工艺及操作复杂的缺陷。

和石英光纤相比，塑料光纤具有布线方便、转接灵活、制造工艺简单的特点，完全能够满足短距离通信对传输媒质的要求，并且在通信质量达到较高要求的前提下，可极大地节省成本［3］。