光导纤维是借以传输信息的导体。主要是石英类光导纤维和塑料光导纤维两种。
石英类光导纤维是光纤维通信中使用的主要光纤类型,用于长距离通信。但由于其价格昂贵,不宜弯曲等缺点,因而在某些应用领域中有可能被其它材料的光导纤维所代替。
塑料光导纤维虽然传送损耗较大,但由于其具有容易加工,轻而柔软,挠曲性好,耐冲击,能制成大直径(约3 mm)的光导纤维,并能增大受光角度以及价格低廉等优点,是一种很有发展前途的光导纤维。
塑料光导纤维是由芯材和包层构成。按芯材的不同,可将塑料光导纤维分为三类:一是以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为芯材的光导纤维;二是以聚苯乙烯(PS)为芯材的光导纤维;三是以重氢化PMMA为芯材的光导纤维。若按其结构分类,则可分为两类:一类是全反射型,也称突变指数型,其特点是芯材和包层所用的两种聚合物具有明显的界面;另一类是渐变指数型。
截止2014年,通信光缆所用的光纤,基本上都是采用石英光纤,由高纯度二氧化硅加入适量掺杂剂组成的。近年来,逐步开发出塑料光导纤维(POF),它是用一种透光聚合物(PMMA,PS)等制成的光纤。因为可以利用聚合物成熟的简单拉制工艺,故成本比较低,且比较柔软,坚固,直径较大(约达1 mm),接续损耗较低。
技术路线
制备全反射型塑料光纤的方法是:(1)先将用作芯材的树脂纺成纤维,接着用溶液法或熔融法包覆上一层树脂膜;(2)将芯材插入包层材料制成的中空纤维中,然后进行热迁移处理;(3)采用专用设备将芯材、包层用树枝进行熔融共挤出纺丝,在进行牵引处理。
渐变指数型塑料光导纤维则采用稀释剂硼润法,γ射线辐射聚合法、二段共聚法、光共聚法几热牵引法等。
塑料光导纤维所用聚合物的基本条件是:透明性好、折射率高以及芯材与包层的附着性优良。此外,还要求成型工艺型好、所得纤维物理性能优良。
选材中还要考虑到用于包层的聚合物,其折射率必须小于芯材聚合物的折射率2%~3%。
塑料光导纤维除了采用PMMA,PS,重氢化PMMA之外,还可采用聚碳酸酯,有机硅等。其包层采用带有多氟代烷基侧链的聚丙烯酸酯类、PMMA及含氟共聚物等。
2
性能
塑料光导纤维是一种优良的大容量的型号传输介质,它具有质量轻、径细、频率宽、柔韧性好、无感应、不串音及节省资源等优点。与石英光导纤维相比,虽然传输光的距离较短,但易于使用,容易进行配列、粘接及研磨加工,制品使用性能良好,即使100 μm以上的粗径纤维也有良好的挠曲性,可以具有复杂构形(如汽车内配线、医疗器械、装饰用品)的场合使用。
塑料光导纤维在透光率等方面比石英类光导纤维差。塑料光导纤维光传输损耗较大。原因是,纤维本身的固有因素和取决于聚合技术或纤维加工技术的外在因素造成的。塑料光导纤维的实际损耗极限比极限损耗值有较大的差距。
3
用途
适用医学、汽车、装饰等三个领域。目前塑料光导纤维在我国的应用场合有:室内装饰、水景照明、溶洞照明、易燃易爆场合、太阳光的利用。此外,塑料光纤在工业,特别是汽车工业、农业及国防建设中也得到了大量的应用,还用于军事通信网络、制造衣服。
订阅《工程塑料应用》杂志请点击
阅读原文