塑料光纤材料的性能及应用 ppt课件

塑料光纤材料的性能及应用
耐热性
最重要的是，塑料光纤的耐热性主要由其成分性能决定。耐 热性好的材料成分，决定塑料光纤具有比较好的耐热性。 判断材料耐热性的指标有玻璃化温度、维卡软化点、热变 形温度等指标。
—维卡软化点：工程塑料、通用塑料等聚合物的试样于液体传热介质中，在一
定的载荷、一定的等速升温条件下，被1m㎡的压针压入1mm深度时的温度。
塑料光纤材料的性能及 应用
塑料光纤材料的性能及应用
通信容量大 中继距离长 不受电磁干扰 资源丰富 光纤重量轻、体积小
精品资料
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塑料光纤材料的性能及应用
POF常用的另一种材料是聚苯乙烯（PS,Polystyrene）。PS 是人们生活中常用的一种透光率>90%的材料。从理论研 究得知，PS的衰减要比PMMA小。下表是在没有考虑传输 的影响和包层的作用的情况下，通过计算而得到的不同聚 合物的理论衰减数值。表中的PMMA-d8代表的是进行氘化 处理的PAMM-POF的数值。
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衰减
塑料光纤的衰减主要取决于所选用的材料的散射损耗和吸收 损耗。要想作为通信级塑料光纤，一个最基本要求就是 PMMA塑料光纤的衰减要低最好是小于180dB/km。
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带宽
梯度型塑料光纤是折射率呈梯度分布的光纤，其折 射率由芯至包层逐渐降低。只要所形成的梯度折 射率分布适宜，便可获得抑制模色散，保持大的 数据孔径，控制出射光波相对于人射光波展宽的 效果。如折射率分布妥当，那么材料色散就成为 决定传输带宽的主要因素。只要在选择时充分注 意材料色散，欲制得带宽为数Ghz•km是完全可行 的。
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
塑料光纤材料的性能及应用
塑料光纤（PlasticOpticalFiber）。塑料光纤 （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）、氘化聚合物、氟化聚合物 等作为芯层材料，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。
1972年，人们制造出了第一根PS-POF。该光纤的衰减系数 超过了1000dB/km.直到1995年，PS-POF在波长为670nm的 衰减系数才减小到114dB/km.PS-POF的使用温度为70℃， 比PMMA-POF稍高。
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利用重原子置换氢可以明显地减小聚合物的吸收损耗。只 要用氘置换氢就可以简单地获得降低吸收损耗的效果，氘 的特性与氢基本相同。人们可以简单地使用所谓的重水 （D2O）作为合成的基本材料。
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POF最常用的材料是热塑性塑料聚甲基丙烯酸甲酯 （PMMA,PolymethylMethacylate）。PMMA是有乙烯、氢化 氰酸、甲醇制成的。它具有阻水、耐稀酸、汽油、矿物油 和松酯油侵蚀的能力。PMMA是有典型的分子量为105的长 链形成的有机化合物。从材料的光透明特性来看，PMMA 是聚合的非晶体结构。它具有优异的透光结构，在 360~780nm透光率高达92%，同时其具有良好的耐候性能、 电学性能和机械性能，故它是最早的制造POF纤芯的理想 材料之一。PMMA表面硬度低，容易被硬物擦伤。
塑料光纤材料的性能及应用
肖氏硬度：应用弹性回跳法将撞销从一定高度落到所试材料的表面上而发生 回跳。撞销是一只具有尖端的小锥，尖端上常镶有金刚钻。用测得的撞销回 跳的高度来表示硬度。
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每个MMA单体总共具有8个C-H键，这个化合物的C-H键谐 振吸收是造成PMMA制成的POF衰减的主要原因。实际上， C-H键在627nm和736nm谐振是决定PMMA-POF吸收损耗的 重要原因。最早提出的降低PMMA-POF吸收损耗的方法是， 以不同种的材料置换部分或者全部PMMA中的C-H键。然 而这种仅仅是置换C-H键，而不能够轻松地消除C-H键。 研究发现，采用大原子量的元素置换氢，可以减小谐振吸 收，进而降低吸收损耗。例如，以原子量大的氯置换氢， 形成的C-Cl键减小了谐振，降低了吸收损耗，从而既降低 了衰减，又扩宽了工作的波长范围。
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连接性
通信塑料光纤多采用直径1mm的光纤，是石英光纤的8～20 倍。粗的塑料光纤的连接比石英光纤要容易得很多。
塑料光纤材料的性能及应用
光纤波导（折射率波导）结构分布决定了 光纤的传输性能。光纤原材料的选择和制 造工艺是保证生产出高质量光纤的必要条 件。在选择塑料光纤的原材料时，需要考 虑衰减、折射率、成纤能力、物化性能以 及生产成本等因素。
塑料光纤材料的性能及应用
塑料光纤材料的性能及应用
PS的折射率n=1.59,它可以用作PMMA-POF(PMMA的n=1.49) 的包层。PS的玻璃转变温度大约为100℃，比PMMA高5K。 尽管PS德原料价格便宜、购买方便，但是PS得光学和耐紫 外线辐射性能不及PMMA，所以用PS制成的PS-POF的耐温 性和柔软性都比较差，没有实用价值。
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成形方便
材料必须能够制成细长、柔软的光纤。
材料透明
在特定光波长导光且光损耗小，材料必须是透明的材料。
性能兼容
要保证光纤芯/包层物理性能彼此适应，必须使用那些具有 微小的折射率差，但物理性能彼此相近的材料。
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材料成本
所用的原材料应该是来源丰富，价格便宜的原材料。
塑料光纤材料的性能及应用
塑料光纤来自百度文库料的性能及应用
塑料光纤材料的性能及应用
纤芯 包层
保护套
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纤芯core：折射率较高，用来传送光； 包层coating：折射率较低，与纤芯一起形成
全反射条件； 保护套jacket：强度大，能承受较大冲击，
保护光纤。 3mm光缆橘色MM 黄色SM