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塑料光纤：光纤通信新增长极
在光纤通信产业中，石英玻璃光纤和塑料光纤是最突出、最重要的两类光纤。石英玻璃光纤自1966年高锟等人提出来之后，得到了迅速的发展，以其带宽宽、衰减低等特点被广泛应用于长距离、大容量信号传输系统，但是在通信网络的最后一环，由于其纤芯芯径很细，在光纤的耦合和互连中需要高精度对准，器件的连接成本和安装费用大大增加了整体系统的造价，同时，由于其柔韧性能有限，难以适应网络终端复杂的线路布置，导致整个通信网络无法形成。而塑料光纤以其质轻、柔软、力学性能好等优点已经被开发成为一种新型的网络传输媒介，凭借着它较粗的芯径和良好的柔韧性，可以解决上述石英光纤所遇到的各种问题，同时具有耐振动、抗辐射、成本低、便于连接和耦合等优势，成为未来光纤入户首选材料之一。
纵观全球塑料光纤产业，还处于一种潜能没有被完全挖掘出来的前期阶段。近年来，美国、日本、欧盟等发达国家投入了巨大的精力和资金用于发展塑料光纤产业，企图在国际日趋激烈的知识经济竞争中一直占据有利的位置并主导行业标准。我国的塑料光纤产业与之相比起步较晚，但发展十分迅速。20世纪80年代我国开始由中科院西安光机所带头研究通信级POF，紧接着国内许多大学、研究所和公司纷纷投入对塑料光纤及其相关器件的研究，实现了低损耗PMMA塑料光纤的产业化生产、制定了许多通信行业标准、研制了塑料光纤参数测试仪器，并逐步开始进行光纤到户的实验。
目前来看，我国塑料光纤产业虽然已经取得了巨大的进步，但相对于日本等国家还是落后的。在发展过程中暴露出许多需要我们认真思考解决的问题，比如进一步降低塑料光纤的损耗并提升其性能、努力争取国际塑料光纤产业的发言权和参与行业标准的制定、加大对塑料光纤产业的扶持力度和资金投入、吸引更多的新生力量投入到对塑料光纤产业的开发中等等。近年来的产业发展现状和未来的发展趋势都表明，塑料光纤产业可以产生巨大的经济效益和社会效益，同时对于需要高度保密性的军事网络行业和需要尽可能减轻材料重量的航空航天事业的发展，也具有极其重要的意义。
塑料光纤国际发展现状
近年来，国际市场对塑料光纤产品的需求越来越大，日本、欧美等国家也越来越重视在塑料光纤产业的投资。日本已将PMMA材料的阶跃型折射率光纤广泛应用于短距离信息传输中，比如铁路信号系统、汽车网络系统等。尤其是在汽车网络中，塑料光纤以其优良的机械性能完美胜任了在汽车复杂的空间结构中传输信号工作，在蓝牙、汽车导航、声音识别以及车载显示中都有应用。欧盟的POF-ALL计划和POF-PLUS计划分别在住宅高速网络和工业、交通系统中取得了巨大的成果，发展了很多相应的仪器，逐步建立行业标准。每年一届的国际塑料光纤会议见证了塑料光纤产业的诞生和成长，指引着全世界塑料光纤研究者和研究机构的前进方向，向我们展示了塑料光纤产业未来的美好画卷。
我国自1980年开始由中科院西安光机所带头研究通信级POF，紧接着中科院理化技术研究所、南京玻纤院以及后来的各大院校都开展了对POF的研究，取得了巨大的进步。同时，我国多家塑料光纤企业如重庆世纪之光、四川汇源、江西大圣等公司生产的塑料光纤产品质量不断提升，国产产品市场份额不断提升，正在形成打破国外垄断的格局。
从性能指标上来看，国内已有几个专业化的塑料光纤生产厂家生产的通信用塑料光纤衰减值小于200dB/km。但国内大部分产品综合性能仍低于进口产品。根据我国产品与日本产品的环境适应性能测试对比结果，我国的塑料光纤产品干热、湿热附加衰减均低于2dB/100m，符合国际标准。但在温度循环附加衰减测试中，我国产品表现低于日本产品，温度稳定性相对日本产品仍有差距。
从应用市场方面看，塑料光纤在各领域应用越来越广泛，如办公自动化、工业控制网络化、家庭智能化、军事通信、汽车网络等领域对塑料光纤产品的需求越来越大,市场保持着良好的持续增长的趋势。
根据中国塑料光纤产业联盟测算，2015年国内塑料光纤市场容量在170亿～180亿人民币之间，2016年国内市场需求超过200亿元。在光纤到户（FTTH）工程中塑料光纤更是发挥了巨大的作用，我国自2006年开始全面启动FTTH市场的大规模建设，如武汉市搭建的全国首个光纤到户试点平台，北京、长沙等地开始的FTTH试点等，据中国信通院的统计和预测，我国的光纤到户投资资本将迅速增长成为亚太地区发展最快的国家之一，估计中国的光纤到户投资将占亚太地区的1/3。同时行业认可度逐步提升，在通信行业、电力行业、汽车领域起更多的行业标准，更进一步推动塑料光纤产品的广泛应用，开拓更广阔的市场。
从近几年塑料光纤产业的发展情况来看，国际、国内市场需求仍将不断扩大，塑料光纤的应用将向着多领域、深层次、多样化的方向发展。日本不仅始终积极开发各种塑料光纤、相关器件及其应用，还积极从事POF标准化的活动，就目前塑料光纤产量而言，日本仍是世界上最大的塑料光纤生产者。同时，欧洲也积极推动塑料光纤新应用领域的开发并建立了光纤检验标准，世界上第一个专用塑料光纤应用中心（POFAC）在德国建成。美国考虑到聚合物光纤对军事和工业的战略意义，为发展GI-POF技术成立了高速塑料网络联合体（HSPN），它促进ATM论坛于1997年5月通过了第一个POF工业标准。国内的塑料光纤产业也日趋完善和成熟，随着历届全国塑料光纤光子学学术会议的召开，中国塑料光纤产业联盟应运而生，制定了许多塑料光纤行业的产品标准，推动了其在电力等行业中的应用，我国已成为世界第一个拥有塑料光纤全产业链的国家。但是，相比国外先进的经验技术和研发环境，我国的塑料光纤领域科研水平还有待提高，我国公开的塑料光纤技术领域专利具有发明人集中、新人较少、数量逐渐下滑的特点，这与我国市场需求逐渐扩大、应用趋向多样深层次的趋势不符。
因此，提高塑料光纤领域科研投入、培养更多技术人才、探索多领域对塑料光纤产品的需求等是我国塑料光纤产业未来应当解决的问题。伴随着在汽车网络、消费电子和传感器、工业控制、照明以及传能、军事通信等领域的进一步应用，塑料光纤产业市场将不断成长，加速“三网融合”的实现，创造新的社会效益，成为经济发展中新的增长点。
文 / 吉林大学电子科学工程学院 刘阔；吉林省光通信用聚合物波导器件工程实验室 张大明