1 塑料光纖的傳輸特性

同其它通信傳輸介質一樣，表征塑料光纖性能的主要指標有：損耗、色散和帶寬及相關的化學性質。本文只討論塑料光纖在通信方面的性能。

1.1 損耗特性

POF的衰減主要受限于芯包塑料材料的吸收損耗和散射損耗。吸收損耗主要來自碳氫鍵拉伸振動的本征吸收;散射損耗是因為光在傳播過程中改變了傳播方向造成的能量衰減。PMMA(Polymethyl methacrylate, PMMA)芯塑料光纖在650nm 波長的理論損耗極限是106dB/km 左右， 實際做成的這類光纖傳輸損耗在100~300dB/km(650nm 波長)。GI-POF 比SIPOF的損耗一般要略高一些，因為無論采用摻雜劑還是采用其它單體與MMA(Methyl methacrylate, MMA)共聚所形成的GI-POF， 很難達到與純PMMA 同樣低的損耗。PMMA 塑料光纖的傳輸損耗已接近理論極限，從實驗結果觀測PMMA 階躍型塑料光纖的損耗光譜，三個低損耗傳輸窗口分別位于可見光570nm 波長處、650nm 波長處和近紅外780nm 波長處。在650nm 波長處的損耗值僅為110dB/km， 非常接近于106dB/km 的理論極限。為降低PMMA 塑料光纖的損耗，可采用氟原子代替PMMA 的氫原子，使基體材料吸收光譜的特征峰向長波長方向移動，從而使可見光與紅外區域的損耗降低，也使氟化聚合物芯(PF)POF 的工作波長延伸到了840~1310nm 處，傳輸速率為2.5Gb/s，傳輸距離超過500m。日本Asahi Glass 公司研制的氟化梯度折射塑料光纖的衰減系數達到， 在850nm 波長處為41dB/km，1300nm 波長處為33dB/km。全氟化梯度型塑料光纖損耗的理論極限在1300mn 波長為處0.25dB/km，在1500nm 處的損耗可低至0.1d/km，這完全可以和石英光纖的損耗相比擬，為塑料光纖在通信中使用G.652 光纖通信的部件提供了可能， 也為塑料光纖在通信網中的廣泛應用奠定了基礎[1]。

1.2 帶寬特性

帶寬是光纖波導的一個重要特點，帶寬大小決定了光纖的信息傳輸能力。增加光纖帶寬通常有兩種方法：減小光纖芯的數值孔徑(NA)，較小的NA 使得光纖中具有傳輸較低階的模式， 從而減小了模間色散，故能使光纖帶寬得到提高;改變光纖芯的折射率，當梯度折射率光纖具有接近于拋物型的最佳折射率分布時，光纖的模間色散最小，可以獲得最佳帶寬性能。另外，當入射光源的孔徑較小時，光纖中只有部分模式激發， 色散小于光纖中全部傳輸模被激發的情形，因而也可以獲得相對高的工作帶寬。用作短距離光傳輸介質的塑料光纖， 按其折射率分布形狀可分為兩種：階躍折射率分布塑料光纖和梯度折射率分布塑料光纖。階躍折射率分布塑料光纖由于模間色散作用使人射光發生反復的反射，射出的波形相對于人射波形出現展寬， 故其傳輸帶寬僅為幾十至上百兆赫茲/千米。氟化梯度折射率分布塑料光纖從選擇低色散的材料出發，再以優化的梯度折射率分布手段，即可將其折射率分布指數在0.85~1.3μm 波長范圍內選定為2.07~2.33，從而抑制模間色散，控制出射光波相對于人射光波展寬的效果，進而可制得傳輸帶寬高達幾百兆赫茲/千米至10GHz/km 的梯度折射率分布的塑料光纖[2]。

1.3 色散特性

階躍型塑料光纖的數值孔徑(NA)在0.5 左右，帶寬距離可以達40MHz˙100m，已應用于工業控制中，但由于其帶寬較小，不適于在航空和室內的通信網絡中應用。小NA 階躍型塑料光纖的NA 值約為0.25～0.3。較小的NA 使得光纖中只傳輸較低階的模式， 從而減小了模式色散，使帶寬提高210MHz