一、问题的提出
现代社会,光纤通讯、光纤网络已是不可缺少的主要通信方式,随着通信事业的不断发展,人们的生活也越来越依赖这些高科技技术。过去的二十年,社会的信息化,使大量的信息以爆炸的形式迅速产生,通过通信设备和通信光缆传输与交换到各地。
目前,通信光缆所用的光纤,基本上都是采用石英系光纤,由高纯度二氧化硅SO2加入适量掺杂组成的。石英(玻璃)光纤以其大容量、高速度、低损耗在城际网及城域网的干线中已被大量使用,成为远距离传输信息的最佳选择,其成熟的吉比特级别技术,已经得到广泛应用。但是因为石英光纤的连接要求非常精密,不能有偏差,以及石英光纤柔性较差,在建筑物内布线时,对受力、弯曲等要求较多等原因,使得石英光纤不适应室内布线。所以,尽管石英光纤已在城际、城域网中大量使用,但在密集型用户的局域网接入中,遇到了很大的困难,从而导致了所谓“最后一公里”问题的出现。也就是说,具有高速吉比特通信性能的石英光纤网络,在到达“路边”,“街边”甚至小区的“楼边”后,它就望洋兴叹了,不能到达局域网中的千家万户。计算机(电脑)和它就差这几百米或一公里左右,却享受不到吉比特级别的通信资源,致使当前的互连网电脑上传及下载的速度仍然在10兆以下而不能进一步提高。
二、塑料光纤的优势
随着科技的进步,光纤到户的时代已经来临,“最后一公里”问题即将被解决,这已经成为不可逆转的趋势。塑料光纤(POF)在这一过程中将扮演重要的角色。目前室内短距离信息传输媒介或技术主要有以下几种:
1、以基于铜导体的对绞线的同轴电缆
这一种使用成本低且满足现实需求而使用最多,但若满足用户将来对带宽和速率的更高要求,需要为克服电磁干扰、信息保密、扩大带宽、提高传输速率、保证传输距离等投入很高的研究资金,使用成本也因使用昂贵复杂的电子装置而变得很高,综合竞争力降低。
2、单模和多模石英光纤
该种技术比较成熟,但石英光纤芯径很细(-10μm)导致连接困难而成本较高,光电子器件技术要求高、价格昂贵,其易脆断和弯曲损耗限制其在狭窄空间中安装使用。
3、红外及短距离移动通信等无线技术
此种技术在目前比较热闹门,世界各国对移动通讯的技术研究投入很大,技术也日新月异,相关产品更新换代速度很快,但当数据无线传输技术应用于象室内、交通工具内这样的短距离通讯时其使用成本就比较高,且电磁干扰问题、环境影响问题、传输带宽和速率问题,或为解决这些问题所必须的高研究成本和昂贵的使用设备投入等将会是其在短距离通信中应用的主要障碍。从现实实用和技术研究发展趋势看,要克服铜导体和无线传输技术的缺陷,POF是实现短距离高速传输的优先选择目标。
塑料光纤(POF)与石英光纤相比,具有以下优点:
*模量低,芯径大(0.3-1.0mm),接续时可使用简单的POF连接器,即使是光纤接续中心对准产生30μm的偏差也不会影响耦合损耗;
*数值孔径大(NA0.5左右),受光角θA可达60°,而石英光纤只有16°,可用便宜的LED,并且耦合效率高;
*挠曲性好,易于加工和使用;
*在可见光区有低损耗窗口;
*重量轻;
*成本及加工费用低。
POF网络在局域网系统中与其它传输介质相比,具有明显的优点:
*POF对电磁干扰不敏感,也不发生辐射,不同数据速率下的衰减恒定,误码率可预测,能在电噪声环境中使用;
*其尺寸较长,可降低接头设计中公差控制的要求,故成网成本较低等。
将POF与目前成本低、室内接入使用最流行的铜介质作比较:
目前SI型POF的使用成本与UTP-5电缆的相当,但传输性能和环境适当性比电缆好得多;同轴电缆的传输性能比较好,但使用距离最大90米,电缆外径大,也不易弯曲,影响安装使用,与之配套的电子设备和连接器件价格昂贵。
随着POF制造技术和原材料制备技术的不断进步,POF的生产成本还会不断的降低;从目前的激光器、光电子集成器件、连接器的发展情况看,国内及国际的相关技术进步很快,随着生产规模的不断扩大,相信发送接收器件的成本会有较大幅度的下降,使POF在接入通信中更具优势。
三、塑料光纤的发展前景
国内FTTH产业的发展,面临进一步降低成本的压力,其中接入线缆占FTTH实施成本的25%-30%。国内的FTTH接入,多采用烽火科技提出的FTTB+LAN方案,光纤只布设到楼宇,而楼宇内部仍采用传统的双绞线,双绞线的原材料是铜,随着国际铜价一路上扬,“光进铜退”成为必然趋势。塑料光纤产业已经发展多年而市场规模仍然有限,如今在国内FTTH应用中发现了自己的机遇(国外的FTTH一般是光纤到每户,塑料光纤机会很少),正在努力把自己打造成室内铜缆的替代品。
华经纵横通信产业研究中心认为,塑料光纤必将在我国FTTH产业中发挥重要的角色,未来十年将是我国光纤到户的快速发展阶段,更将是塑料光纤产业蓬勃发展的时期。