聚合物光纤及其应用

空军工程大学毕业论文（设计）I摘要石英光纤在长距离通信中己占主导地位，但在短距离信息传输和入户中面临成本高、连接不便等困难。聚合物光纤成本低廉、柔韧性好和连接方便的优点已使其成为短距离信息传输和入户的较理想的介质之一，有着广阔的应用前景，引起了广泛的关注。聚合物光纤要走向应用尚需解决一些应用基础问题:精确分析聚合物光纤的带宽和扩展传输带宽的方法；延长聚合物光纤的传输距离；聚合物光纤系统与现有信息传输系统相兼容等问题。关键词：聚合物光纤，信息传输，传输系统，光栅。空军工程大学毕业论文（设计）IIAbstractSilicafiberinlongdistancecommunicationhasbeendominant,butintheshort-distanceinformationtransmissionandhouseholdsfacehighcosts,inconvenienceandsodifficulttoconnect.Polymeropticalfiberlow-cost,goodflexibilityandtheadvantagesofeasyconnectionhastobeshortmessagingandmedia-homeoneofthemoreideal,withpotentialapplications,hasattractedwideattention.Applicationofpolymeropticalfibertomovetowardssomeapplicationsstillneedtosolvethebasicproblem:accurateanalysisofpolymeropticalfibertransmissionbandwidthandthebandwidthexpansionmethods;extensionofpolymeropticalfibertransmissiondistance:polymeropticalfibertransmissionsystemwithexistinginformationsystemscompatibilityissues.ThispaperreliesontheCASInnovationProjectandotherprojectsontheabove-mentionedproblemstobesolvedwitch-depthandsystematicresearch,achievedfruitfulresults.Keywords:polymeropticalfiber,informationtransmission,transmissionsystem.,grating.空军工程大学毕业论文（设计）III目录第一章绪论.....................................................................................................................................11.1聚合物光纤的发展史........................................................................................................11.2聚合物光纤在短距离通信中的应用................................................................................31.2.1聚合物光纤在家庭网络中的应用........................................................................31.2.2聚合物光纤汽车网络............................................................................................51.2.3聚合物光纤在工业控制中的应用........................................................................61.2.4聚合物光纤的其他应用.......................................................................................71.2.5信息家电................................................................................................................81.2.6波分复用技术........................................................................................................81.3聚合物光纤在未来的发展................................................................................................9第二章聚合物光纤局域网传输系统研究...................................................................................142.1聚合物光纤局域网传输系统..........................................................................................142.2聚合物光纤收发器..................................................................................................142.3聚合物光纤波长转换器和中继器..........................................................................162.4聚合物光纤交换机..................................................................................................18第三章聚合物光纤技术的发展及应用.......................................................................................203.1聚合物光纤的传输特性.................................................................................................203.1.1传输损耗..............................................................................................................203.1.2传输带宽..............................................................................................................233.1.3聚合物光纤的色散..............................................................................................253.2局域网络的应用..............................................................................................................25第四章聚合物光纤光栅的研究进展及应用前景.......................................................................274.1聚合物光纤光栅的制作..................................................................................................274.2聚合物光纤光栅的传感机理..........................................................................................304.3聚合物光纤光栅的应用..................................................................................................32第五章结束语...............................................................................................................................34参考文献.........................................................................................................................................35空军工程大学毕业论文（设计）1第一章绪论1.1聚合物光纤的发展史80年代以来，随着经济的发展，人们对信息的需求不断增长，对信息传输速率的要求不断提高。迅猛发展的软件和显示技术推动了Internet、电视会议、可视电话、视频点播等多媒体通信的发展。这不仅使用户对通信带宽的需求激增，还需要在短距离内构成连接密集的网络.可提供宽带业务的传输媒质包括对称电缆、同轴电缆、石英光纤和聚合物光纤.单模石英光纤能完全满足带宽和电磁兼容性的要求，但其芯径很小(5-l0μm),连接中要求较高的对准精度，从而给连接带来诸多不便，成本高是阻碍其在短距离通信网络中应用的主要因素。因此，在短距离的通信网络中通常使用电缆.对称电缆的成本较低，但带宽小、损耗大、电磁兼容性差，因而远远不能满足室内联网的要求。同轴电缆的成本较高，带宽和电磁兼容性能优于对称电缆，但随着带宽的增大，损耗显著增大、电磁兼容性变差。聚合物光纤(POF)在高速短距离通信网络中具有显著竞争力，它在100--1000m范围内带宽可达数GHz，而成本与对称电缆相当。聚合物光纤的芯径大(0.3-3mm)，连接时不必苛求精确对准，且其数值孔径大(0.3-0.5mm)，连接时易于对准，可以使用廉价的注塑连接器，因而聚合物光纤的连接简便且成本较低。另外，聚合物光纤的重量轻，可挠性好，易于在狭窄的空间内铺设。因此，聚合物光纤是短距离通信理想的传输媒质。POF最初是在1964年由美国杜邦公司开始研究，并向市场推出以聚甲基丙烯酸甲酷(PMMA)为纤芯的聚合物光纤。日本东丽公司也在1972年推出了以聚苯乙烯(PS)作为纤芯的聚合物光纤。早期的POF由于受到制作工艺和生产条件的限制，其损耗较大，一般都在1000dB/km以上，因此其应用受到了限制。为此，早期POF研究的重点之一就是降低损耗。1977年，杜邦公司采用氖化的PMMA作为纤芯，获得了损耗为180dB/km(690nm)的光