塑料光纤 (POF) 技术简介

塑料光纤 (POF) 技术简介

一、基础知识 1. 传输媒介 a.石英光纤 b.铜缆双绞线同轴电缆 c. 塑料光纤 d. 无线传输

2. 网络传输形式 a. 远程网络及城域网石英以太网 ADSL网 b. 局域网及拓扑结构以太网控制网星型网环型网总线网 c. 无线网络手机网 WIFI(无线局域网)

3. 接入技术 a. 三网合一及FTTH 多网合一是技术发展的必然趋势 b. EPON及GPON 谁是未来高速宽带网的标准？ c. 塑料光纤与石英光纤的对接技术 1) 为什么要对接 2）对接的方法波长转换器交换设备 ONU

4. 基础知识概念 a. “最后距离”问题阻碍FTTH的最后瓶颈 b. 解决方法及比较 FTTH FTTB+LAN ADSL FTTB+POFlan WIFI c. 衰减的概念 dB

对FTTH概念的新理解 • FTTB + LAN • 用塑料光纤替代铜网络线 • 铜网络线能做到的，塑料光纤也能做到 • 铜网络线做不到的，塑料光纤仍能做到 • 石英光纤 + 塑料光纤 = 全光网 • 即可解决最后距离问题， • 又可解决现有铜网络带宽问题， • 而且节能环保 6

二、塑料光纤POF 1. POF的研发历史塑料光纤的研制是近二十年来的事情，国外最早是美国杜邦公司在上世纪七十年代开始研究。八十年代，日本三菱公司开发出可用于通信领域的PMMA（聚甲基丙稀酸甲酯）通信用塑料光纤，其光信号损耗参数（衰减系数）已经小于200db/km。（这是一个非常重要的参数，塑料通信光纤一般不能大于200db/km），而进入九十年代，日本的公司又开发出含氟的渐变型通信用塑料光纤，衰减系数已降至60db/km，2000年日本ASAHI GLASS公司开发出的氟化梯度型通信用塑料光纤，其衰减系数已降至41db/km，而且它的带宽（另一个重要的参数）也达到100兆以上，成为良好的多媒体信息传输媒介。国内在2006年由中科院开发出PMMA通信用塑料光纤，其衰减系数已达200db/km。2006年底，深圳大圣公司更是研制出衰减系数达153db/km的通信用塑料光纤。上述光纤都已达到了通信光纤的基本要求，可广泛应用于通信、控制、网络、照明以及对防干扰、防静电、防磁、防火等特定场所的需求。

2. POF的结构与传光 传输介质不同，其折射率不同 POF芯材为光密介质，POF皮材为光疏介质折射与反射数值孔径NA

通信用塑料光纤 • 芯层材料PMMA 光纤外径 2.2mm 1.5mm • 芯层折射率1.492 衰减 180~190db/km • 数值孔径NA 0.5 0.3 护套颜色黑色白色自选色 • 最小弯曲半径25mm 工作温度 -50 ~70 ℃ • 皮层折射率1.417 • 护套材料聚乙烯

塑料光纤的特点 • 芯径粗、耦合性好，不用熔接与焊接 • 重量轻，柔性好，可弯曲 • 防腐蚀，防潮湿，防震防爆 • 无电磁波干扰和辐射，保密性安全性及抗干扰能力极强 • 衰减为恒量，不随频率上升而增加 • 能满足特定场合的要求

通信塑料光纤优势 可全面替代铜缆，节省大量铜资源可在弯曲状态下受力，适应建筑安装工艺，网络安装容易故障率低，维护简单、成本低制造成本低，用途广泛是相同性能铜缆价格的一半 11

连接简单无需接头方便快捷

3. POF光网络的构成要素 a. 传输媒介 POF 选用双芯的原则 b. 网络安全卫士路由器速度慢具有管理功能 c. 网络交换设备交换机速度快交换机部分具有管理功能及VLAN技术 d. 媒体转换设备收发器（媒体转换器） e. 终端连接设备网卡 USB网络连接器 f . 用户连接墙面盒 g. POF连接器 SMI连接器

塑料光纤网络器件 光元件： RC—LED 比普通LED亮光源利用率更高光模块：内含收发光元件带有活动光纤插接口

塑料光纤网络器件—光交换机

塑料光纤网络器件—光收发器 国外进口国内生产

塑料光纤网络器件— USB媒体转换器

塑料光纤网络器件—光网卡

塑料光纤网络器件 光纤切刀墙面盒

三、 POF（塑料光纤）的应用 1 驻地网和局域网 2 汽车制造及机载设备 3 工业控制和监测系统 4 消费电子 5 国防和军事工业 6 照明

1.驻地网络及局域网 • 网络发展特点： • 多设备数字电视电脑数字监控 • 数字电话数字音响智能家电 • 高带宽 adsl:2~4m 家庭网:100M • 多服务视讯综合服务数字监控网络游戏视频点播远程教育网络电话高清电视社区服务 • 网络发展中的现实问题 • 最后几百米问题 • 同性能的铜网络线价格不断上升

塑料光纤在宽带网中的应用 现有网络结构含有POF的全光纤网络 Internet 宽带网 Fiber(glass)FTTB Router 楼宇交换机路由器 POF光交换机 POF POF---LAN LAN IEEE802.3

塑料光纤在FTTH中的应用 • 配合石英光纤在宽带网的末端发挥效用 • 塑料光纤可以解决“ 最后几百米 ”的问题 • 长距离---石英光纤短距离---塑料光纤 • 楼外石英光纤楼内塑料光纤 • 共同实现宽带全光网。

2.汽车制造及机载设备 • 汽车制造音频cd 视频播放运行控制安全保护 • 铁路动车控制信号 • 大型轮船船载网络船用控制音视频播放

3.工业控制和监测系统 发电厂及变电站强磁场中的控制线路工业企业自动化生产线控制设备与设备的控制连接 • 传感器的信息连接 • 特别适用于悬浮行程和长达15米以上 • 的长行程 • 可将POF做为传感器，监测目标的变化 • 可通过网络传递监测图像信息还有：

4.消费电子—家庭智能网络

5.国防及军事工业应用领域 野战 • 战地移动网络 • 战车、指挥车、坦克和装甲车信息设备连接 • 屏蔽环境视频监视与录像 • 具有剧烈机械震动和炮火攻击的野战环境

5.国防及军事工业应用领域 海空战 • 战机的指挥、控制、通信、计算机、情报、监视、目标获取和侦察系统的构建 • 潜艇上可以使用POF传感器及其数据传输系统 • 舰船分布式计算机系统

5.国防及军事工业应用领域 指挥演习单兵作战 • 将成像系统、数字化地形图、以及数字化指挥、控制、通信装备连接起来，构建有效的作战系统。 • 单兵穿戴式的轻型计算机系统 • 要求安全、保密的办公自动化网络系统

6. 照明用塑料光纤 主要特点：光纤传光、发光，不发热、不导电；只透可见光，几乎不透红外线与紫外线；光损耗小，透光性强；柔韧性好，易于加工；点线结合，艺术性强，可点发光、线发光，随意变色；柔软，可随意弯曲、造型；安全、节能、环保、免维护；防水、防紫外线；使用寿命长，使用范围广。应用领域：宾馆、剧院、夜总会等室内照明装饰；游泳池、矿井、隧道、公路等照明、标示与装饰；广告与灯箱；博物馆、展览馆、商场等文物、展品照明装饰；防爆、防水、防电等危险场合照明。

a.合理利用太阳光照明 高楼的商业楼层采光不佳房间地下车库 32

b. 室内外照明装饰 33

博物馆设备内部照明 c. 特定的照明光源礼品玩具节日装饰

四、塑料光纤网络构成 1. 网络布线 2. 接入及主控设备 3. 楼层设备 4. 部门设备 5. 用户设备 a. 办公系统网络解决方案网络组成：不同的小区不同的楼宇方案也会不同与具体情况相结合

网络布线示意图 水平布线部分办公室水平布线部分办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室垂直布线部分办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室垂直布线部分办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室楼宇主机房办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室楼宇主机房办公室办公室办公室办公室塑料光纤石英光纤

接入及主控设备连接示意图 Internet 接垂直布线部分楼宇主机房办公室办公室办公室办公室楼宇安防办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室服务器光路由器办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室塑料光纤办公室办公室办公室办公室石英光纤中心光交换机办公室办公室办公室办公室楼宇主机房办公室办公室办公室办公室

楼层及部门网络连接 接垂直布线楼层光交换机办公室办公室办公室办公室接水平布线楼层弱电室办公室办公室办公室办公室接水平布线办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室部门光交换机办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室楼宇主机房办公室办公室办公室办公室塑料光纤石英光纤

办公楼全光网络示意图 Internet 楼层光交换机办公室办公室办公室办公室部门光交换机办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室楼宇主机房办公室办公室办公室办公室楼宇安防服务器办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室光路由器办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室楼宇主机房办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室中心光交换机楼宇主机房办公室办公室办公室办公室塑料光纤石英光纤

说明： 1. 该应用系统中，使用双芯型通信用塑料光纤连接，其衰减要求小于200dB/km。 2. 路由器采用Gbit级别的石英光纤全光路由器，通过光纤跳线与中心交换机相连，服务器安装Gbit 光网卡并与中心交换机相连。中心交换机应具有两个Gbit的石英光纤SFP接口、两个Gbit电口及二十四个100Mbit塑料光纤接口。 3. 楼层交换机采用100Mbit全塑料光纤交换机，接口数量由楼层部门数量决定。 4. 网络的段距离一般为九十米，最大不超过一百米。 5. 部门交换机可根据连网设备的数量，选用四口或八口的100Mbit塑料光纤交换机。台式电脑采用 100Mbit塑料光网卡与网络连接，其他设备与网络之间采用650nm技术收发器进行光电转换连接。 6. 若使用IP电话机，应在当地的IP运营商注册后方能使用。 7. 多媒体PC与Hi-Fi之间用单芯型塑料光纤的连接，多媒体PC应采用具有红光的光声卡，可以是内置或外置的。 8. IPtv机顶盒与高清电视的连接，可使用设备原配线缆。 9. 多媒体PC的视频输出与高清电视的输入应一致，可选用HDMI接口或DVI接口。 10. 高清电视可按接入条件，接入1~3种的输入信号，通过电视机的遥控器转换。

b. 住宅楼宇全光网解决方案 说明： 1. 该应用系统中使用双芯型通信用塑料光纤连接，其衰减要求小于200dB/km。 2. 光路由器采用Gbit级别的石英光纤全光路由器，通过光纤跳线与中心交换机相连，服务器安装Gbit光网卡并与中心交换机相连。中心交换机，应具有两个Gbit的石英光纤SFP接口、两个Gbit电口及二十四个100Mbit塑料光纤接口。 3. 楼层交换机采用100Mbit全塑料光纤交换机，接口数量由楼层用户数量决定。 4. 网络的段距离一般为九十米，最大不超过一百米。 5. 家庭交换机可根据连网设备的数量，选用四口或八口的100Mbit塑料光纤交换机。台式电脑采用100Mbit塑料光网卡与网络连接，其他设备与网络之间采用650nm技术收发器进行光电转换连接。 6.若使用IP电话机，应在当地的IP运营商注册后方能使用。 7.家庭内部的网络连接，可参考多媒体网络解决方案。家庭光交换机住户住户楼层光交换机 IPTV 楼宇安防家庭光交换机住户宽带网楼层光交换机住户楼宇主机房服务器楼层光交换机光路由器楼宇安防楼层光交换机住户家庭光交换机楼宇安防住户中心光交换机 IPTV 塑料光纤石英光纤

说明： 1. 该应用系统中，使用双芯型通信用塑料光纤连接，其衰减要求小于200dB/km。 3. 楼层交换机采用100Mbit全塑料光纤交换机，接口数量由楼层部门数量决定。 4. 网络的段距离一般为九十米，最大不超过一百米。 5. 部门交换机可根据连网设备的数量，选用四口或八口的100Mbit塑料光纤交换机。台式电脑采用 100Mbit塑料光网卡与网络连接，其他设备与网络之间采用650nm技术收发器进行光电转换连接。 6. 若使用IP电话机，应在当地的IP运营商注册后方能使用。 7. 多媒体PC与Hi-Fi之间用单芯型塑料光纤的连接，多媒体PC应采用具有红光的光声卡，可以是内置或外置的。 8. IPtv机顶盒与高清电视的连接，可使用设备原配线缆。 9. 多媒体PC的视频输出与高清电视的输入应一致，可选用HDMI接口或DVI接口。 10. 高清电视可按接入条件，接入1~3种的输入信号，通过电视机的遥控器转换。宽带网 C.家庭套装系统分析

家庭智能网络连接示意图 石英光纤 Internet CATV 塑料光纤楼宇或楼层POF光交换机 HDMI 或 DVI 连线有线电视 IP TV机顶盒 IP 电话家庭四口或八口POF光交换机高清电视 IP CAMERA 台式电脑多媒体 PC 笔记本电脑 HI-FI 笔记本电脑台式电脑办公室基本设备可扩展设备

常用网络性能比较

五、POF产业的目前状况 世界塑料光纤市场规模/百万美元（美国IGI Consulting Inc.）

国际塑料光纤市场份额 三菱东丽旭硝子其它三菱公司占62%

国内POF产业化状况 目前国内已达到产业化生产，衰减低于200 dB/km 其它厂家产业化生产的POF因光损耗暂时达不到要求，可用于照明装饰、跳线等，目前尚不能用于通信领域，希望早日产业化。

光纤衰减测试 (dB/km) 大中 • 大中： 184 • 菱： 164 • 东丽： 174 三菱东丽 48

我们的目标 • 打破外企垄断，发展民族工业 • 建立大规模生产基地， • 计划日产超百万米，满足市场的需求。 • 与同业厂商共同开发国内市场 • 可共同合作开发网络设备，推进塑料光纤 • 网络及系统的应用 • 替代铜五类线网络电缆 • 铜资源是有限的，而且价格在不断的上升。

感谢以下单位的大力支持和帮助！ 中科院理化技术研究所北京邮电大学中国科技大学上海市通信学会

塑料光纤 (POF) 技术简介