浅析数据通信的发展前景毕业论文.doc

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1、毕 业 论 文 系 别： 材料工程系 第一章：浅析数据通信的发展前景数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。要在两地间传输信息必须有传输信道，根据传输媒体的不同，有有线数据通信与无线数据通信之分。但它们都是通过传输信道将数据终端与计算机联结起来，而使不同地点的数据终端实现软、硬件和信息数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。要在两地间传输信息必须有传输信道，根据传输媒体的不同，有有线数据通信与无线数据通信之分。但它们都是通过传输信道将数据终端与计算机联结起来，而使不同地点的数据终端实现软、硬件和信息资源的共享。 一、数据通信交换方式及适用范围 1，数

2、据通信的交换方式 通常数据通信有三种交换方式： (1)电路交换 电路交换是指两台计算机或终端在相互通信时，使用同一条实际的物理链路，通信中自始至终使用该链路进行信息传输，且不允许其它计算机或终端同时共享该电路。 (2)报文交换 报文交换是将用户的报文存储在交换机的存储器中(内存或外存)，当所需输出电路空闲时，再将该报文发往需接收的交换机或终端。这种存储一转发的方式可以提高中继线和电路的利用率。 (3)分组交换 分组交换是将用户发来的整份报文分割成若干个定长的数据块(称为分组或打包)，将这些分组以存储一转发的方式在网内传输。 2，各种交换方式的适用范围 (1)电路交换方式通常应用于公用电话网、公

3、用电报网及电路交换的公用数据网(C S P D N)等通信网络中。前两种电路交换方式系传统方式，后一种方式与公用电话网基本相似，但它是用四线或二线方式连接用户，适用于较高速率的数据交换。正由于它是专用的公用数据网，其接通率、工作速率、用户线距离、线路均衡条件等均优于公用电话网。 (2)报文交换方式适用于实现不同速率、不同协议、不同代码终端的终端间或一点对多点的同文为单位进行存储转发的数据通信。由于这种方式，网络传输时延大，并且占用了大量的内存与外存空间，因而不适用于要求系统安全性高、网络时延较小的数据通信。 (3)分组交换是在存储一转发方式的基础上发展起来的，但它兼有电路交换及报文交换的优点。

4、它适用于对话式的计算机通信，如数据库检索、图文信息存取、电子邮件传递和计算机间通信等各方面，传输质量高，成本较低，并可在不同速率终端间通信。其缺点是不适宜于实时性要求高、信息量很大的业务使用。 二、网络及其协议 1，计算机网络 计算机网络(computer Network)，就是通过光缆、双绞电话线或有、无线信道将两台以上计算机互联的集合。通过网络各用户可实现网络资源共享。计算机网络按地理位置划分，可分为网际网、广域网、城域网、和局域网四种。 2，网络协议 网络协议是两台计算机之间进行网络对话所使用的语言，网络协议很多，有面向字符的协议、面向比特的协议，还有面向字节计数的协议，但最常用的是TC

5、PIP协议。它适用于由许多LAN组成的大型网络和不需要路由选择的小型网络。TCPIP协议的特点是具有开放体系结构，并且非常容易管理。 TCPIP实际上是一种标准网络协议，是有关协议的集合，它包括传输控制协议和因特网协议。TCP协议用于在应用程序之间传送数据，IP协议用于在程序与主机之间传送数据。由于TCPIP具有跨平台性，现已成为Internet的标准连接协议。网络协议分为如下四层： (1)网络接口层：负责接收和发送物理帧； (2)网络层：负责相邻节点之间的通信； (3)传输层：负责起点到终端的通信； (4)应用层：提供诸如文件传输、电子邮件等应用程序要把数据以T c PIP协议方式从一台计算

6、机传送到另一台计算机，数据需经过上述四层通信软件的处理才能在物理网络中传输。 目前的I P协议是由3 2位二进制数组成的，如202.0.96.133就表示连接到因特网上的计算机使用的IP地址，在整个因特网上I P地址是唯一的。 三、数据通信的应用前景 1，有线数据通信的应用 (1)数字数据电路(D D N)的应用范围有： 组建公用数字数据通信网； 可为公用数据交换网、各种专用网、无线寻呼系统、可视图文系统、高速数据传输、会议电视、I SDN(2 B D信道或30B D信道)、邮政储汇计算机网络等提供中继或数据信道； 为帧中继、虚拟专用网、L AN，以及不同类型的网络提供网间连接； 利用D D

7、N实现大用户局域网联网；如我区各专业银行、教育、科研以及自 治区公安厅与城市公安局的局域网互联等。 提供租用线，让大用户自己组建专用数字数据传输网； 使用D D N作为集中操作维护的传输手段，或把全区城镇l 1 O报警服务台互联，实现全区公安机关的统一指挥。 (2)分组交换网的应用 电子信箱业务 电子信箱系统又称电子邮件。它是一种以存储一转发方式进行信息交换的通信方式。在分组交换网平台上用户把需发送的信息以规定的格式送入电子信箱的存储空间，由电子信箱系统处理和传输后，送到接收用户的电子信箱并通知收信人。 电子数据交换业务 电子数据交换(EDI)是计算机、通信和现代管理技术相结合的产物，又被称为

8、“无纸贸易”。EDI用电子单证代替了纸面单证，由传统的多点对多点的联系变为网络信息传递。EDI技术是未来商业发展的极其主要的工具。现在国内外都得到广泛的应用。 传真存储转发业务 传真存储转发是把计算机与通信技术结合起来，建立智能化的传真网。该网利用计算机的存储一转发技术实现广大用户所需的各种新的服务项目。存储一转发技术的核心是传真交换机。 可视图文业务 可视图文业务是一种利用现有公用电信网络开发出来的新型，公用、开放式的信息服务系统。可视图文的业务类型主要有公用数据库业务和专用数据库业务等。 (3)帧中继技术的应用 组建帧中继公用网，提供帧中继业务。 在分组交换机上安装帧中继接口，提供业务。

9、用户提供低成本的虚拟宽带业务。 在专用网中，采用复用的物理接口可以减少局域网互联时的桥接器、路由器和控制器所需的端口数量，并减少互连设备所需通信设施的数量。 局域网(LAN)与广域网(wAN)的高速连接。LAN与LAN的互联。 远程计算机辅助设计制造文件的传送、图像查询以及图像监视、会议电视等。 2，无线数据通信的应用 (1)移动数据通信在业务上的应用。 移动数据通信的业务，通常分为基本数据业务和专用数据业务两种：基本数据业务的应用有电子信箱、传真、信息广播、局域网(LAN)接人等。专用业务的应用有个人移动数据通信、计算机辅助调度、车、船、舰队管理、GPS汽车卫星定位、远程数据接入等。 (2)

10、移动数据通信在工业及其它领域的应用。 固定式应用是指通过无线接入公用数据网的固定式应用系统及网络。 移动式应用是指野外勘探、施工、设计部门及交通运输部门的运输车、船队和快递公司为发布指示或记录实时事件，通过无线数据网络实现业务调度、远程数据访问、报告输入、通知联络、数据收集等均需采用移动式数据终端。 个人应用是指专业性很强的业务技术人员、公安外线侦察破案人员等需要在外办公时，通过无线数据终端进行远程打印、传真、访问主机、数据库查询、查证等。 四、结束语 数字数据网(D D N)开始在公安专用通信网的应用，促进公安专用通信网的快速发展，并逐步向数字化、综合化、宽带化方向发展。公安机关掌握着大量的

11、社会信息，要实现信息资源共享必须逐步向这个方向发展。信息高速公路将通过同步数字体系(SDH)等大容量光纤、多媒体技术，把电话、传真、数据、动态图像等各种通信业务综合在一起，采用计算机综合处理，应用A T M技术，以交互方式快速传递，把全国各级公安机关c c I c连接起来，使各类公安信息在不同层次上相互交流，实现信息资源共享。 光纤的正确选择和使用1 光纤的种类 1.1 多模光纤 多模光纤是指可以传输多个光传导模的光纤。在光纤通信初期，就是使用的就是多模光纤(G.651光纤)，其工作波长在850nm或1300nm，衰减常数分别为4dB/km和3dB/km，色散系数分别为120ps/(nm.km

12、)和6ps/(nm.km)。由于它的衰耗和色散大，故只能用于短距离通信。但它芯径大，对于接头和连接器的要求都不高，使用起来比单模光纤要方便，目前多用于计算机局域网内。 1.2 单模光纤 单模光纤是指只传输一个光传导模（基模）的光纤。其主要优点是衰减较小，传输距离长，传输容量大，在长途骨干网、城域网、接入网等场合均有广泛应用。单模光纤由于只能传输基模，它不存在模间时延差，具有比多模光纤大得多的带宽，单模光纤的带宽可达几十GHz以上。所以单模光纤特别适合用于长距离、大容量的通信系统。随着光纤制造技术和通信技术的不断发展，单模光纤的种类也在发展。常用的单模光纤有以下几种: 1.2.1 G.652光纤

13、G.652光纤即常规光纤，它同时具有1310 nm 和1550nm两个窗口。零色散点位于1310nm窗口，而最小衰减位于1550nm窗口。这两个窗口的的典型值为:1310nm窗口的衰减为0.30.4dB/km，色散系数为03.5ps/(nm.km)，1550nm窗口的衰减为0.190.25 dB/km，色散系数为1520ps/(nm.km)。 1.2.2 G.653光纤 G.653光纤即色散位移光纤，又称1550nm 窗口性能最佳光纤。人们通过设计光纤折射剖面，使零色散点移到1550nm窗口，从而与光纤的最小衰减窗口获得匹配，使1550nm窗口同时具有最小色散和最小衰减。它在1550nm窗口的

14、典型值为: 衰减系数为0.190.25dB/km，零色散点在15251575nm波长区，且在此区间色散系数3.5ps/(nm.km)。这种光纤在1550nm窗口所具有的良好特性使之成为单波长、大容量、超长距离传输的最佳选择。如果纯粹沿着时分复用TDM方式进行系统扩容的话，可以直接开通20Gbit/s系统而不需要任何色散补偿措施。G.653光纤的重要缺陷是四波混频现象限制了波分复用(WDM)的使用。所谓四波混频现象是由于光纤的非线性引起的，当不同的波长同时在一根光纤中传输时，由于相互作用，会产生新的和、差波分量。 1.2.3 G.655光纤 G.655光纤即非零色散位移光纤，它是为了解决G.65

15、3光纤中严重的四波混频效应，对G.653光纤的零色散点进行了移动，使15401565nm区间的色散系数保持在1.04.0 ps/(nm.km)，避开了零色散区，维持了一个起码的色散值，从而可以比较方便地开通多波长WDM系统。在G.655 光纤的特性中，除了对零色散点进行搬移以外，其他各项特性与G.653 都相同。它在1550nm 窗口具有最小衰减系数和色散系数。虽然它的色散系数值稍大于G.653光纤，但相对于G.652光纤，已大大缓解了色散受限距离。它成功地解决了在1550nm波长区G.652光纤的色散受限和G.653光纤难以进行波分复用的缺点，同时具有这两种光纤的优点。它既可开通高速率的10

16、Gbit/s、20Gbit/s的TDM系统，又可以进行WDM方式的扩容。2 增加光纤传输容量的途径 在理论上，增加光纤传输容量可有以下几种方式: 空分复用(SDM)、电的时分复用(TDM)、波分复用(WDM)、光的频分复用(O FDM)、光的时分复用(O TDM)和光孤子技术(So liton)。基于实用性，只对TDM 和WDM 两种扩容方式作简要介绍。2.1 时分复用技术(TDM) TDM技术是一种对信号进行时分复用的技术，是一种传统的扩容方式。PDH的34，140，565Mbit/s以及SDH的155，622，2488，9952Mbit/s都是在电信号上进行复用。据统计，在215Gbit/

17、s 以下，系统每升级一次每比特的传输价格可下降30%左右。正因为如此，在过去的升级中，人们首先采用的是TDM技术。随着复用速率的提高，例如达到10Gbit/s时已接近硅和砷化技术的极限，没有太多的潜力可挖，光纤色散的影响也更加严重， 要对光纤提出更高的要求。 2.2 波分复用技术(WDM ) 所谓波分复用技术就是为了充分利用单模光纤低损耗区所具有的巨大带宽资源(约有25THz)，采用波分复用器(合波器) 在发送端将不同规定波长的信号光载波合并起来并送入一根光纤进行传输。在接收端再由一个波分复用器(分波器) 将这些不同波长承载不同信号的光载波分开来。波分复用技术的主要特点有:可以充分利用光纤的巨

18、大带宽资源，使一根光纤的传输容量比单波长传输增加几倍至几十倍。使N 个波长复用起来在单模光纤中传输，在大容量长途传输时可以大量节约光纤。由于同一光纤中传输的信号波长彼此独立，因而可以传输特性完全不同的信号，完成各种业务信号的综合和分离，包括数字信号和模拟信号，PDH信号和SDH信号的综合与分离。波分复用通道对于数据格式是透明的，即与信号速率及电调制方式无关， 是网络扩充和发展中的理想手段。利用WDM技术选路来实现网络交换和恢复，从而可能实现未来透明的、具有高度生存性的光网络。3 关于正确选择光纤的建议选择光纤种类的必须考虑三个关键的参数:最大无中继传输距离 每个波长的最大比特率 每根光纤的波长

19、数。当然，以上参数都应考虑光纤终期的要求，而不是初期的要求。根据以上参数，如果最大无中继传输距离在50100km(取决于激光器的种类)，那么G.652常规光纤则因其价格低是较为合适的选择。如果距离更长，而且每个波长的最大比特率小于10Gbit/s，那么还是应该首选常规光纤.如果距离长，但只需要单波长高速率(10Gbit/s 以上)，则可选用G.653色散位移光纤。如果距离长，而且需要多波长承载10 Gbit/s 或更高速率，那么G.655非零色散位移光纤是最佳的选择。由此可以提出如下的光纤选择原则:短距离的中继光缆和接入网光缆因为距离短，采用较多纤芯所增加的投资不大，因此一般应选择G.652常

20、规光纤。长途光缆因为传输距离长，采用较多纤芯时投资增加多，所以必须采用高速率和多波长的波分复用技术，应优先考虑采用G.655色散位移光纤。据报道，近年来北美正在掀起新一轮的光纤敷设高潮，但在干线上已经停止使用G.652光纤，而是全部采用G.655非零色散位移光纤。这一动向值得引起重视。无论是选用G.652光纤还是G.655光纤，除了对光纤的衰耗和色散等常规指标提出要求外，一般可以按传输10Gbit/s速率的要求提出PMD指标要求, 这样就为以后利用波分复用手段迅速扩大传输系统的容量创造了条件。对光纤光缆技术发展的思考一、光纤技术发展的特点 1.网络的发展对光纤提出新的要求 (1)扩大单一波长的

21、传输容量。目前,单一波长的传输容量已达到40 Gbit/s,并进行160 Gbit/s的研究。40Gbit/s以上传输对光纤的PMD提出一定要求。(2)实现超长距离传输。无中继传输是骨干传输网的理想,目前一些公司已采用色散齐理技术,实现2000-5000km的无电中继传输;有的采用拉曼光放大技术,更大地延长光传输距离。(3)适应DWDM技术的运用。目前运用322.5Gbit/s DWDM系统,该系统对光纤的非线性指标提出了更高要求;ITU-T对光纤的非线性属性及测试方法的标准(G.650.2)已完成,对光纤的有效面积提出相应指标,对G.655光纤的非线性特性会有改善。 2.新型光纤产品的不断出

22、现 (1)用于长途通信的新型大容量长距离光纤。康宁公司推出的Pure Mode PM系列新型光纤,利用了偏振传输和复合包层,用于10 Gbit/s以上的DWDM系统中,很适合于拉曼放大器的开发与应用。Alcatel cable推出的Teralight Ultra光纤,已有传输100km长度以上单信道40Gbit/s、总容量10.2 Tbit/s的记录。一些公司开发负色散大有效面积的光纤,提高了非线性指标的要求,简化了色散补偿方案,在长距离无再生传输和海底光缆长距离通信中效果很好。 (2)用于城域网通信的新型低水峰光纤。在城域网设计中,要考虑简化设备、降低成本和非波分复用技术应用的可能性。低水峰

23、光纤在1360-1460nm的延伸波段使带宽被大大扩展,使CWDM系统被优化,增大了传输信道、增长了传输距离。一些城域网设计,要求光纤的水峰低和具有负色散值,可抵消光源光器件的正色散,可组合运用这种负色散光纤与G.652光纤或G.655标准光纤,利用它来做色散补偿,避免色散补偿设计,节约成本。 (3)用于局域网的新型多模光纤。随着局域网、用户住地网的高速发展,大量综合布线系统采用多模光纤代替数字电缆,多模光纤市场份额逐渐加大。选用多模光纤,是因为局域网传输距离较短,虽然多模光纤比单模光纤价格贵50%-100%,但它所配套的光器件可选用发光二极管,价格比激光管便宜,且多模光纤有较大的芯径与数值孔

24、径,易连接与耦合,相应的连接器、耦合器等元器件价格也低。ITU-T至今未接受62.5/125m型多模光纤标准,因局域网发展的需要,它仍然得到了广泛使用。而ITU-T推荐的G.651光纤,即50/125m的标准型多模光纤,其芯径较小、耦合与连接困难一些。针对此问题,有的公司进行了改进,研制出新型的5O/125m光纤渐变型(G1)光纤,区别于传统的50/125m光纤纤芯的梯度折射率分布,将带宽的正态分布进行了调整,以配合850nm和1300nm两个窗口的运用。 3.光缆技术发展的特点 (1)光缆结构使用网络环境有明确的光纤类型选择,如干线网光纤、城域网光纤等,这决定了大范围内光缆光纤传输特性的要求

25、,具体运用的条件,还有可依据的细分的标准及指标。(2)光缆结构除考虑光缆使用环境条件外,与其施工和维护方法有关,必须统一考虑,配套设计。(3)光缆新材料的出现,促进了光缆结构改进,如干式阻水料、纳米材料、“干缆芯”式、生态光缆、海底和浅水光缆、微型光缆、全介质自承式光缆、架空地线光缆等的采用,使光缆性能有明显改进。二、光纤光缆技术发展值得思考的问题 1.积极创新开发具有自主知识产权的新技术。1997年以来,国内光通信核心技术专利是90件,自主申请的有9件。作为世界第二光缆大国,应该把开发具有自主知识产权的技术,作为工作的重中之重,争取创造更多的光纤光缆专利。 2.开发具有先进技术水平、与使用环

26、境、施工技术相配套的新产品。光缆的结构依赖于使用的环境条件和施工的具体要求,今后,光缆建设的重点将会随着接入网、用户住地网的建设不断展开,新一代的光缆结构和施工技术会基于,如微型光缆、吹入或漂浮安装,及迷你型微管或小管系统的全套技术,有一系列新的变化,充分利用有限的敷设空间。目前我国创新的成份太少,在接入网、用户住地网中,多采用一些国产的光电缆产品。 3.利用已有设备和技术,改善HYA市话电缆的相应特性,为数字业务提供更好的服务。对于已经敷设的铜电缆,只能在现有条件下,利用其特性开通数字新业务。现有的HYA电缆,虽然可开通ADSL等一些新业务,但容量有限,当ADSL数量增大到一定限度后会出现干

27、扰问题,影响以前开通的业务。因此,对新敷设的铜电缆,希望能提出一些新的宽带指标要求,为将来开通更多的新业务作好准备。4.改进光缆电缆的施工和维护方法。为适应城市施工的特点,国际上重视不挖沟的方式施工光、电缆,采用小地沟或微地沟技术安装光缆,对光缆网进行自动监测,保证光缆网络不中断通信维护,需要开发相应的元器件、工具和设备。ITU对NH开发光缆用浸水传感器、光纤自动测试时的光纤选择器,以及美国提出的1s告警、3min内定位的指标,及意大利提出的光纤纤芯与光缆护套指标,综合监测等方案都十分重视。为保证光缆网络工作的可靠性,在施工和维护中降低成本、节省劳力和时间,推广新的施工方法,完善光缆网络的自动

28、监测维护系统,提高光缆网络的不中断维护水平已势在必行。 5.抓住西部大开发的大好机遇,发展光缆电缆技术和产业。西部大开发是国家的重大策略,国家制定了有利的政策,政府对发展通信等行业给予了大力支持。西部是一个地域复杂、分布较宽、通信相对落后的地区。经济大发展,通信要先行,需要一些与之相适应的光纤光缆及通信电缆的先进产品来配合发展的需求。因此,符合条件的产品会大有市场。西电东送、西气东输等大型工程需要大量的、高质量的ADSS、OPGW等型式的光缆及各种电缆相配套。光纤光缆和通信电缆的各种技术、产品及成果,都会在西部开发中得到发挥。同时西部现代化建设,对产品提出了许多新的难题,光纤光缆和电缆行业也会

29、得到更好的改造和创新的机会,促进自身技术水平的提升和发展。塑料光纤产品发展简述摘要：自1970年美国康宁公司研制出石英玻璃光导纤维后，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。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，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，本文将简述这一发展，以求对该产品的初步认识。 关键词：塑料光纤光纤光缆光通讯 POF 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

30、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

31、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(13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

32、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

33、要的进展。它们研制成的塑料光纤，光损耗率已降到259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

34、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

35、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

36、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

37、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

38、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

39、品的研发要点 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50125和62.5125的石英玻璃多模光纤相比，塑料光纤的芯径高达2001000，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30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100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； 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

40、；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：这些聚合物具有透光性好，光学均匀、折射率调整便利等；以单体存在时通过减压蒸馏方法就可以提纯；形成光纤的能力强；加工和化稳性好及价格便宜等； 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

41、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（）的空心管内，最后将装有芯混合溶液管子放入一烘箱内，在一定的温度和条件下聚合。在聚合过程中，管内逐渐被混合溶液溶胀，从而在管内壁形成凝胶相。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

42、，聚合物的厚度逐渐增厚，聚合终止于管子中心，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； 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。 （）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，在波长处的衰减系数大约为，如果用氟原子置换碳氢

43、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，即在波长处衰减系数为，在波长处衰减为的梯度折射率分布的塑料光纤。 （）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。氟化梯度折射率分布塑料光纤式。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200500米

44、。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

45、01001mm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110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）

46、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

47、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。谈光纤通信的发展趋势与对策阐述了光纤通信发展历程，并分析了其优势所在，为我国光纤通信发展提出了相应对策。 1 光纤通信发展历程 光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式。年英籍华人高锟博士了一篇划时代性的论文，他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维，能作为通信媒质。从此，开创了光纤通信领域的研究工作。年美国在芝加哥相距米的两电话局之间，首次用多模光纤成功地进行了光纤通信试验。