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氟代高分子對(duì)塑料光纖性能的影響：

一.由于400 nm -215Lｍ的波長(zhǎng)范圍之內(nèi)，C-F健幾乎沒(méi)有明顯的吸收，因此可以預(yù)見(jiàn)，利用含氟高分子材料所制成的光纖其性能將大大優(yōu)于傳統(tǒng)的光纖.表現(xiàn)如下：

1. 降低損耗

首先，因?yàn)镃-F健的振動(dòng)吸收基頻在遠(yuǎn)紅外區(qū)，而在從可見(jiàn)光區(qū)到近紅外區(qū)的范圍內(nèi)吸收很小，使吸收損耗降低。其次，由于透光窗口的紅移同樣使瑞利散射導(dǎo)致的損耗降低。此外，含氟高分子材料的表面能很小，可以降低水蒸汽在其表面的吸附，防止水蒸汽在材料中滲透，也起到了降低損耗的作用。

2. 與石英光纖的工作波長(zhǎng)匹配

氟代后，吸收的紅移提高了材料在近紅外區(qū)的透光性。全氟聚合物在800-2000nm的波長(zhǎng)范圍幾乎完全透明，覆蓋了石英光纖工作的850 nm ，1310nm和1550 nm三個(gè)波長(zhǎng)窗口，從而解決了塑料光纖與石英光纖工作波長(zhǎng)想匹配的問(wèn)題。        

3. 提高耐溫性

氟聚合物通常都比較穩(wěn)定，有較高的玻璃化溫度，因此氟代塑料光纖通常具有較好的耐溫性。而且，氟聚合物不易老化，從而使得氟塑料光纖有較長(zhǎng)的使用壽命。

4. 適應(yīng)波分復(fù)用（WDM）技術(shù)的需要

WDM技術(shù)是適應(yīng)光纖通信中高帶寬傳輸信號(hào)需要所產(chǎn)生的一項(xiàng)新技術(shù)。其原理是將多個(gè)信道中不同波長(zhǎng)、各自載有信息信號(hào)的載波耦合到一根光纖中傳輸，到達(dá)終端后，再按波長(zhǎng)將各個(gè)載波分離，然后進(jìn)入各自信道，解調(diào)后使信息再現(xiàn)。在WDM系統(tǒng)中，不同波長(zhǎng)載波間的強(qiáng)度差不多超過(guò)3ｄB,同時(shí)，對(duì)于一個(gè)透光窗口，波長(zhǎng)的分割又不能太密，否則會(huì)引起相近波長(zhǎng)的載波間的串?dāng)_。因此，WDM要求光纖在各個(gè)分波長(zhǎng)處均有較低的傳輸損耗，即傳輸光纖必須有盡量寬的透光窗口。對(duì)于石英光纖，1300 nm的窗口有110 nm寬，可同時(shí)傳輸28路WDM信道，1550 nm窗口的寬度為180 nm，可同時(shí)傳輸45路信道。  

                                                                                     

對(duì)于傳統(tǒng)的塑料光纖，例如PMMA光纖，650 nm處窗口的寬度僅為10 nm，只能同時(shí)傳輸3路信

道，對(duì)于WDM技術(shù)，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。氟聚合物尤其是全氟聚合物從整個(gè)可見(jiàn)光區(qū)到紅外區(qū)

都有很低的透射損耗，其中包括目前石英光纖850 nm、1300 Nm和1550 nm的工作波長(zhǎng)，透光

范圍已經(jīng)不再是一個(gè)個(gè)的窗口，而是一個(gè)很寬的透光區(qū)。這對(duì)WDM技術(shù)是非常有吸引力的。

可以說(shuō)，氟聚合物塑料光纖能滿足光纖通信領(lǐng)域中不斷發(fā)展的高速度、大容量通信技術(shù)的需

要，有著廣闊的應(yīng)用前景。

  

二.常規(guī)的全氟高分子材料如聚四氟乙烯，聚六氟丙烯等，因?yàn)榻Y(jié)晶度較高，對(duì)光有強(qiáng)烈的

散射作用，無(wú)法在光學(xué)方面應(yīng)用。而非晶態(tài)全氟聚合物從可見(jiàn)光區(qū)到近紅外區(qū)有著優(yōu)異的透

明性和很低的光損耗，在石英光纖的工作波長(zhǎng)850 nm，1300 nm與1550 nm處，都有很好的透

光性，解決了與石英光纖工作波長(zhǎng)匹配的問(wèn)題，從而使塑料光纖真正進(jìn)入光通信領(lǐng)域成為可

能。

美國(guó)杜邦公司1989年開(kāi)發(fā)成功的新型全氟樹(shù)脂TEFLON AF,在紫外到近紅外區(qū)的范圍內(nèi)透光率

達(dá)到95%以上。TEFLON AF由全氟二甲基1，32與四氟乙烯共聚而成。根據(jù)體

系中含量的不同，有TEFLON AF1600和TEFLON AF2400兩種牌號(hào)，

TEFLON AF1600中含量為66%，玻璃化溫度為160℃；TEFLON AF2400中含量

為85%，玻璃化溫度為240℃。而二甲基1，32的均聚物為玻璃化溫度高達(dá)335℃的

非晶態(tài)透明材料，具有很好的應(yīng)用性能，但價(jià)格昂貴.

一.石英光纖缺乏良好的韌性，直徑較細(xì)（通常在100LM以下），聯(lián)接費(fèi)用高等因素限制了其在短距離通信體系尤其是在光纖入戶工程中的應(yīng)用。

二.傳統(tǒng)的塑料光纖主要由聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯及聚苯乙烯等材料制成，與生產(chǎn)石英光纖昂貴的化學(xué)氣相沉積法相比，塑料光纖的成本低很多。但由于高分子材料本身固有的缺陷，妨礙了塑料光纖真正進(jìn)入通信領(lǐng)域。傳統(tǒng)的塑料光纖存在以下一些缺點(diǎn)：

1.較高的光損耗；

2.較低的耐溫性；

3.工作波長(zhǎng)與石英光纖的不匹配性；

三. 常規(guī)的全氟高分子材料如聚四氟乙烯，聚六氟丙烯等，因?yàn)榻Y(jié)晶度較高，對(duì)光有強(qiáng)烈的散射作用，無(wú)法在光學(xué)方面應(yīng)用。而非晶態(tài)全氟聚合物從可見(jiàn)光區(qū)到近紅外區(qū)有著優(yōu)異的透明性和很低的光損耗。在石英光纖的工作波長(zhǎng)850nm、1300nm與1550nm處，都有很好的透光性，解決了與石英光纖工作波長(zhǎng)匹配的問(wèn)題，從而使塑料光纖真正進(jìn)入光通信領(lǐng)域。

美國(guó)杜邦公司1989年開(kāi)發(fā)成功的新型全氟樹(shù)脂Teflon AF,在從紫外到近紅外區(qū)的范圍內(nèi)透光率達(dá)到95%以上。Teflon AF由全氟二甲基1,32二口惡（PDD）與四氟乙烯共聚而成。根據(jù)體系中二口惡含量的不同，有Teflon AF1600與Teflon AF2400兩種牌號(hào)，Teflon AF1600中二口惡含量為66%，玻璃化溫度為160℃；Teflon AF2400中二口惡含量為85%，玻璃化溫度為240℃。而二甲基1,32二口惡的均聚物為玻璃化溫度高達(dá)335℃的非晶態(tài)透明材料，具有很好的應(yīng)用性能。但價(jià)格也非常昂貴。

  Teflon AF在固體材料中介電常數(shù)最低，而且折射率是現(xiàn)有材料中最低的。
  另一方面，Teflon AF與其它氟聚合物相同：具有耐熱性，耐腐蝕性，電氣特性等優(yōu)點(diǎn)。最大的優(yōu)點(diǎn)是可溶解于氟系溶劑中，可以形成薄膜或以旋轉(zhuǎn)涂布方式成型。
Teflon AF的成型法有熔融壓縮成型，擠出成型，射出成型等。
AF1600的玻璃轉(zhuǎn)化點(diǎn)（Tg）為160℃，透光率為95%以上，折射率1.31，加工溫度為240～275℃；
AF2400的玻璃轉(zhuǎn)化點(diǎn)（Tg）為240℃，透光率為95%以上，折射率1.21，加工溫度為340～360℃。同F(xiàn)EP,PFA使用時(shí)一樣，要使用耐腐蝕性模具以及工具。

四.氟塑料光纖制備方法

  含氟高分子由于具有較低的折射，如含氟的丙烯酸酯單體（不含Cl、Br等其他鹵素原子）的折射率在1134-1137之間；Teflon AF的折射率在1129-1131之間。如果用含氟高分子材料作為芯材制備突變型塑料光纖，很難找到折射率更小的包層材料使生產(chǎn)出的光纖具有滿意數(shù)值孔徑，所以對(duì)于氟聚合物，通常制備成折射率呈拋物線型分布的漸變型光纖。常用方法有以下幾種。

  1.界面凝膠法

 對(duì)于采用本體聚合產(chǎn)率較高的丙烯酸酯類和全氟二甲基1,32二口惡來(lái)制備塑料光纖，界面凝膠法是合適的方法。將反應(yīng)混合物（包括單體，調(diào)節(jié)折射率用的摻雜劑、鏈裝移劑以及引發(fā)劑等）置于用相同高分子材料預(yù)先制好的管內(nèi)，在一定的溫度條件下進(jìn)行聚合反應(yīng)。聚合過(guò)程中，首先在管內(nèi)壁形成凝膠層，由于在凝膠層中聚合反應(yīng)的速度比在單體相中快得多，所以反應(yīng)首先從管內(nèi)部開(kāi)始，凝膠層不斷增厚。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，單體不斷向凝膠相擴(kuò)散，導(dǎo)致中心摻雜劑的含量逐漸增高，而邊緣摻雜劑的濃度逐漸降低，最后得到折射率呈漸變分布的光纖預(yù)制棒。

   2.旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散法

由于大多數(shù)氟高分子材料不能通過(guò)本體聚合得到，因此，氟聚合物光纖通常采用旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散的方法來(lái)制備。旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散法主要步驟如下：

首先，將氟聚合物和摻雜劑溶于特定的溶劑；然后除去溶劑，將得到的高分子與摻雜劑的混合物制成一定尺寸的圓柱。再將不含摻雜劑的相同聚合物熔融制成與圓柱尺寸匹配的圓管。將圓柱放入圓管中，加熱至熔融，保持一段時(shí)間后逐漸冷卻。體系在熔融狀態(tài)和冷卻過(guò)程中保持一定的轉(zhuǎn)速。在熔融狀態(tài)下，由于整個(gè)體系的中間部位與邊緣存在著濃度差，因此摻雜劑從中間部位向邊緣擴(kuò)散，但是由于旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力又使密度大的高分子分布在邊緣部位，而使摻雜劑盡量分布在中間部位。調(diào)節(jié)摻雜劑的濃度以及旋轉(zhuǎn)速度，便可使摻雜劑的濃度從中央到邊緣呈漸變分布，從而得到折射率呈拋物線分布的光纖預(yù)制棒。

3.浸泡法

將氟聚合物和摻雜劑溶解、混合后除去溶劑，制成分布均勻的圓柱棒。然后將圓柱棒放入適當(dāng)?shù)娜軇┲薪?，使高分子材料溶脹，而摻雜劑被溶劑所溶解。由于濃度差，摻雜劑由中央向表面擴(kuò)散。浸泡一段時(shí)間后，取出溶脹的圓柱棒，除去溶劑后即得到折射率漸變分布的光纖預(yù)制棒。

4.熱擴(kuò)散法

將氟聚合物和摻雜劑按一定比例制得分布均勻的預(yù)制棒直接拉纖，拉成的光纖直接進(jìn)入一恒溫電爐中，在電爐中用高溫?zé)釟饬鳑_刷光纖表面，蒸發(fā)去一部分摻雜劑，得到折射率漸變分布的光纖。

   以上為制備氟塑料光纖的幾種主要方法，由于大多數(shù)含氟聚合物如Teflon AF不能通過(guò)本體聚合得到，因此，對(duì)于制備氟塑料光纖，后幾種方法為常用方法。