目前，塑料光纖因為其制造簡單、價格便宜、接續快捷等優點，而備受矚目。塑料光纖最先是由日本、美國等發達國家的一些大學和公司研究出來，進而成為新一代短距離光傳輸介質。塑料光纖主要應用于低速、短距離的傳輸中，在汽車、消費電子、工業控制總線系統和互聯網領域發展前景良好，尤其適宜于局域網中短距離通信、有線電視網、室內計算機之間的先傳輸。
1 塑料光纖的發展
塑料光纖（POF）已有30多年的研究歷史，最初用于照明，后來在汽車、醫療和工業控制等領域逐漸得到推廣，最近在通信領域中也取得了突破性進展。
70年代初，美國杜邦公司開始了用戶數據通信的塑料光纖的基礎研究工作。
1987年，美國杜邦公司將其擁有的所有塑料光纖產品專利全部出售給日本三菱人造絲株式會社。三菱人造絲株式會社繼續進行塑料光纖產品開發和推廣應用工作。同年，法國塑料光纖聯合集團研制出的階躍折射率分布塑料光纖，其帶寬為5MHz·km。
1992年，美國IBM公司的Bates提出了在100m長的階躍折射率分布塑料光纖傳輸50Mbps的試驗，小池康博等報道了用紅外激光器在100m長的塑料光纖上進行2.5Gbps的傳輸試驗。
1998年，日本NEC公司的山崎在70m長塑料光纖上進行了400kbps的傳輸試驗。日本硝子玻璃株式會社報道，梯度折射分布的氟化物塑料光纖的衰減僅為摻雜的聚甲基丙烯酯塑料光纖衰減的1／3日本富士通公司的今井報道，以1. 3μmFP-LD、In-GaAs-APD為光源，在200m梯度折射率分布的氟化物塑料光纖上進行了2.5Gbps試驗。
目前，塑料光纖應用于低速、短距離的傳輸中。最近分段分序POF技術的發展已把帶寬提高到3GHz。新近開發的年模POF、POF中的光放大器、對1550nm。低損耗的新型POF材料以及更高功率更快的光源，都使得光纖分布式數據接口（FDDI）、異步傳輸模式（ATM）、企業系統連接體系結構（Escon）、光纖通道（FC）、同步光纖網（SONET）等應用都涉及塑料光纖領域。
然而，這種介質目前還不為標準所認可，因為現在可用的技術在要求的帶寬下都限制在50m內。或許五年以后，低成本的POF會得到商業化的應用。
2 塑料光纖的應用
網絡成本的降低、性能的提高（速度更快）、數字電子的引入、電磁干擾的減少以及相關標準的制定與完善正推動著電信、消費電子、汽車以及工控市場的迅猛發展，而這四個市場的進步又促使塑料光纖技術逐漸成為光通信產業的主流。同時，POF技術還在低損耗、高性能、氟化聚合物梯度折射率塑料光纖和新型光源方面具有誘人的魅力。
（1）汽車工業
隨著汽車導航系統的飛速發展，信息量的增加，汽車制造商為了提高汽車的安全性能，正在加快采用氣囊與傳感器的步伐，以便在車內處理更多的信息。與原來使用的線束相比，POF具有不放射電磁噪音、質量輕的特點，因此越來越受到汽車制造商的歡迎。
（2）消費電子
1394b是消費電子領域的一套新標準，完全兼容1394a高速匯流排標準。新標準把傳輸距離從原來的4.5m大幅增至100m，讓使用者能在家庭或小型辦公樓內，通過電纜線建置一套高速傳輸網路。1394b標準也可以使用多種傳輸媒介，包括Cat.5銅纜線、塑膠光纖以及玻璃材料光纖。此外，1394b的最大傳輸速率也比1394a標準提高許多，傳輸速度超過400Mbps，最高可達3.2Gbps，并且明確指出將具有低損耗高性能的POF作為傳輸介質之一。
（3）工業控制總線系統
隨著計算機和自動控制技術的高速發展，工業自動化水平提高到一個嶄新的高度。工業自動化根據其特點和使用方向可分為過程控制自動化、面向生產和制造業的自動化以及自動化測量系統（工業測量儀表）。這些工業自動化系統的建立和發展都有一個共同特點，即由直接控制系統向集散型控制系統發展，而這種集散型控制系統的發展都是以各種工業網絡為基礎。通過這些形形色色的工業總線系統，各種工業設備構成一個既分散又統一的整體。對POF來說，工業控制總線系統是其最穩定和最大的市場之一。通過轉換器，POF可以與RS232、RS422、100Mbps以太網、令牌網等標準協議接口相連，從而在惡劣的工業制造環境中提供穩定、可靠的通信線路，高速傳輸工業控制信號和指令，避免了因使用全屬電纜線路受電磁干擾而導致通信中斷的危險。
（4）互聯網
由于大型路由器、光交叉連接器和光轉換器的速度已經達到了兆兆位，因此如何保持這些器件問信息的高速傳輸就顯得極為重要。現在人們已經可以實現OC-192互聯，它的最大速度可達到40Gbps。目前的主要問題是降低成本和復雜性，提高底板提供給元件間、電板間、底盤間、支架間配線的可靠性。
現在，越來越多的大型機構、數據中心和協同定位設施將不同類型的設備連接起來所以這些地方也安裝了越來越多的系統。局域網的長度正不斷擴展，從幾英寸延長到幾十米，這恰恰是目前新型塑料光纖的傳輸距離范圍。塑料光纖在傳輸距離超過100m時，其傳輸速度也能達到11Gbps。
綜上所述，塑料光纖的應用領域越來越廣。由于這四個主要應用市場的快速發展，IGIC預測2002年POF市場規模為5.02億美元，2006定將超過20億美元。
3 塑料光纖技術
（1）光纖結構
顧名思義塑料光纖，即構成光纖的芯與包層都是塑料材料。與大芯徑50/125μm和62.5/125μm的石英玻璃多模光纖相比，塑料光纖的芯徑高達200～1000μm，其接續時可使用不帶光纖定位套筒的便直注塑塑料連接器，即便是光纖接續中芯對準產生 ±30μm偏差都不會影響耦合損耗。正是塑料光纖結構賦予了其施工快捷，接續成本低等優點。另外，芯徑100μm或更大則能夠消除在石英玻璃多模光纖中存在的模間噪音。
（2）光纖材料
塑料光纖材料選擇時，人們應重點解決的問題是材料的本身衰減要低、色散要小、制造簡單、價格低廉等。
當今，選作塑料光纖芯材有：聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯聚碳酸醋、氟化聚甲基丙烯酸酯和全氟樹脂等；選作塑料光纖包層有：聚甲基丙烯酸甲醋、氟塑料、硅樹脂等。究其原因是：這些聚合物①有透光性好、光學性質均勻、折射率調整便利等；②以單體存在時通過減壓蒸餾方法就可以提純；③形成光纖的能力強；④加工及價格便宜等。
（3）制造工藝
今天，人們用來制造塑料光纖的兩種方法：擠壓法和界面凝膠法，都是由塑料生產加工工藝演變而來的。
擠壓法主要用于制造階躍折射率分布塑料光纖。該工藝步驟大致如下：首先，將作為纖芯的聚甲基丙烯甲酯的單體甲基丙烯甲酯通過減壓蒸餾提純后，連同聚合引發劑和鏈轉移劑一并送人聚合容器中，接著再將該容器放入電烘箱中加熱，置放一定時間，以使單體完全聚合，最后，將盛有完全聚合的聚甲基丙烯甲酯的容器加溫至拉絲溫度，并用干燥的氮氣從容器的上端對已熔融的聚合物加壓，該容器底部小嘴便擠出一根塑料光纖芯，同時使擠出的纖芯外再包覆一層低折射率的聚合物，就制成了階躍型塑料光纖。
梯度折射率分布塑料光纖的制造方法為界面凝膠法，界面凝膠法的工藝步驟大致如下：首先將高折射率摻雜劑置于芯單體中制成芯混合溶液，其次把控制聚合速度、聚合物分子量大小的引發劑和鏈轉移劑放入芯混合溶液，再將該溶液投入一根選作包層材料聚甲基丙烯甲酯（PMMA）的空心管內，最后將裝有芯混合溶液PMMA管子放入一烘箱內，在一定的溫度和條件下聚合。在聚合過程中，PMMA管內逐漸被混合溶液溶脹，從而在PMMA管內壁形成凝膠相。在凝膠相分子運動速度減慢，聚合反應由于“凝膠作用”而加速，聚合物的厚度逐漸增厚，聚合終止于PMMA管子中心，從而獲得一根折射率沿徑向呈梯度分布的光纖預制棒，最后再將塑料光纖預制棒送入加熱爐內加溫拉制成梯度折射率分布塑料光纖。
（4）光纖性能
自1966年，英藉華人高餛提出光介質表面波導設想以來，光纖的研究由70年代起至今經歷了由0.85μm多模光纖、1.31μm標準單模光纖、1.55μm色散位移單模光纖、1.55μm非零色散移單模光纖和1.55μm大有效面積非零色散位移單模光纖幾大技術與產品的飛躍。石英玻璃光纖性能的研究重點自始至終定位在衰減、色散、偏振模色散、非線性效應等；塑料光纖的性能研究重點則是衰減、色散、熱穩定性等。
◆衰減
塑料光纖的衰減主要受限于芯包塑料材料的吸收損耗和色散損耗。人們是通過選用低折射率和等溫壓縮率小的塑料材料和通過穩定塑料光纖制造工藝降低結構缺陷（如芯直徑波動，芯包界面缺陷等），來使塑料光纖獲得小的散射損耗，而塑料材料的吸收損耗則是由分子鍵（碳氫、碳氟等）伸縮振動吸收和電子躍吸收所致的。
在碳氫鍵為基本骨架的塑料材料中，在波長650nm處的衰減系數大約為120dB／km，如果用氟原子置換碳氫鍵中的氫所組成的氟化塑料材料，不僅本征衰減小，而且色散也降低了。用氟化塑料制成的梯度折射率塑料光纖，其在紅外區無原子振動引起的吸收損耗。故可制得在可見光至紅外范圍的衰減很小，即在0.85μm波長處衰減系數為41dB／km。在1.3μm波長處衰減為33dB／km的梯度折射率分布的塑料光纖。
◆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MHz·km。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MHz·km至10GHz·km的梯度折射率分布的塑料光纖。
◆熱穩定
由于塑料光纖是由塑料材料構成的，故其在高溫環境中工作會發生氧化降解。氧化降解是光纖芯材料中的羰基、雙鍵和交聯形成的，氧化降解將促使電子躍遷加快，進而引起光纖損耗增大。為切實提高塑料光纖的熱穩定性，通常的做法是：①選用含氟或硅的塑料材料來制造塑料光纖；②將塑料光纖的光源工作波長選擇在大于660nm，以求得塑料光纖熱穩定性長期可靠。
◆系統應用
塑料光纖在短距離通信光傳輸系統中用作先傳輸鏈路確保了高速互聯網接口快速、雙向、清晰地傳送高分辨率圖像和數據轉換。塑料光纖網絡能開展的寬帶業務有：交互多媒體和遠程教學等。特別因為氫化梯度折射率塑料光纖具有低衰減、高帶寬、價格便宜、熱穩定性好、大芯徑、便于接續施工等優點，同時借助當前商用的光收發端機和交換機成功進行了高速數據、圖像傳輸，所以氫化梯度折射率塑料將作為下一代短距離光傳輸系統用的先傳輸介質。
3．2 塑料光纖的技術發展
在局域網中，POF與其它傳輸介質相比，具有以下優點：POF對電磁干擾不敏感，不發生輻射，不同數據速率下的衰減恒定，可預測誤碼率，可以在電噪聲環境中使用；尺寸較長，可降低接頭設計中公差控制的要求，成網成本低。
有源塑料光纖的光源性能正不斷改善。目前的光源主要有發光二極管（LED）光源和激光光源兩種。LED光源造價比較低，但在LE D光源功率及散則等性能方面有一定的缺陷，因而多應用在短距離的局域網中。長距離的局域網主干中都使用傳統的激光光源，但是激光光源設備昂貴。為了克服這兩種光源的缺陷，近兩年來，人們又研制出一種新型光源，這就是工作窗口為650nm的具有共振腔的發光二極管（RC-LED）。它與垂直腔體表面發射激光器（VCSEL）很相像，但結構更簡單，這使得標準階躍型（SI）聚甲基丙稀酸甲酯（PMMA）芯塑料光纖的連接性能得到提高。實驗證明，當傳輸距離不超過50m時，SI-POF的傳輸速度可以達到500Mbps。
近期，世界領先的通信及醫療芯片供應商Zarlink Semicon-ductor推出了針對家庭、辦公室和工廠使用的高速POF使用的發光二極管ZL6003。該器件是一種諧振腔發光二極管，采用高效率的半導體結構將電子信號轉換為通過POF傳輸的精確的高速紅色光脈沖。在50m塑料光纖上，它可以達到高達500Mbps的數據傳輸速率，同時也滿足IEE 1394b標準。
梯度型塑料光纖（GI-POF）的發展潛力很大。2000年日本旭玻璃株式會社研制出的GI-POF的衰減為16dB（波長為1310nm），帶寬為569MHz·km。2001年OFC’2001報道日本慶應大學研究出的氟化聚合物在1.0～1.3μm波長處的最低衰減系數為15dB/km，并以幾個Gbps的速率傳輸了100m。正是這種玻璃態氟化聚合物中的氟化分子結構使得GI-POF具有大芯徑、小衰減、高帶寬和高可靠性的特點。美國Nanoptics公司稱已開發出商用GI-POF產品，并將在2003年1月推向市場。PFGI-POF有望替代50／125μm和62.5／125μm多模光纖，成為下一代短距離高速傳輸系統中最好的先傳輸介質。
許多研究機構最近也正在開發POF光放大器、WDM系統和光纖光柵（FBG）等器件。最近有報道說去年澳大利亞的Redfem Polymer和韓國研究機構KAIST研制出聚合體光電晶體光纖。Redfem計劃不久將聚合體光電晶體光纖推向市場。這些都表明越來越多的企業和機構開始關注POF的材料、器件及應用等。隨著POF制造技術和原材料制備技術的不斷進步，POF的相關成本仍會不斷下降。同時隨著激光器、光電子集成器件、連接器相關技術的不斷進步以及生產規模的擴大，這些器件的成本也會不斷下降，從而使得POF在接入通信中的優勢更為明顯。
4 塑料光纖的最新進展
作為一種光傳輸介質，POF目前的研究重點是：努力降低衰減；設法減少色散；完善制造工藝；提高環境性能；擴大應用領域。目前，POF行業本身已經取得了許多進展，例如1999年日本慶應大學、日本旭玻璃株式會社等研制出的氟化聚合物芯梯度折射率塑料光纖（GI POF），在工作波長為840nm和1310nm處，傳輸速率為2.5Gbps，傳輸距離超過500m。1999年美國貝爾實驗室以830nm和1310nm波長，在氟化GI POF上進行了11Gbps的數據 傳輸試驗。塑料光纖在衰減與帶寬方面取得了新的進展，如日本ASAHI GLASS公司于2000年7月宣稱，他們將日本慶應大學的GI-POF技術商品化，采用全氟聚合物CYTOP制造出GI光纖，該光纖的衰減速率為3Gbps，帶寬大于200MHz·kin。2000年日本硝子玻璃株式會社研制出的GI POF的衰減為16dB／km（波長為1310nm），帶寬為569MHz·km。2001年OFC’2001報道日本慶應大學研究出的氟化聚合物在1.0～1.3μm處的最低衰減為15dB/km，傳輸距離達到了100m。2002年3月，有消息報道，美國麻省波士頓光纖公司研制出一種塑料光纖，其傳輸速度比現用標準銅線快30倍，而且比玻璃纖維的重量輕、柔性好、成本低。這種光纖利用光的折射或光在纖維內的跳躍方式來達到較高的傳輸速度，可在100m內以3Mbps的速度傳輸數據。表1列出了PFGI-POF的一些最新進展。
目前，世界上研究POF的主要機構和組織是美國的POFTO、法國的POFClub、日本的POF協會、韓國政府最近組織的POF協會以及德國POF應用中心（POFAC）在紐倫堡大學成立的德國聯盟。同時。我們也應該看到，POF行業的進一步發展也遇到了一些阻礙因素，如：
（1）在目前的局域網中，與現有可升級的銅纜相比，使用塑料光纖的成本仍然較為昂貴，從而使得企業在準備進行新的線纜業務時，會考慮光纜的使用率和價格是否合算。因此，由銅纜向光纜的過渡仍然是一個較為緩慢的過程。
（2）研究機構缺少市場意識，與企業間的合作關系不太緊密，導致有些技術即使取得實質性進展卻不能實用化。同時企業獲得市場與技術方面的相關信息也較困難。
（3）雖然ATM論壇在1997年5月通過155Mbpa POF和硬塑料包層的標準，但整個行業統一標準的制定與完善卻進展緩慢，從而不利于塑料光纖的產業化。
（4）POF開發者自身將目標定得過高，將主要的精力投入到高端產業中，而這些產業需要更高的進入門檻和更先進的技術使得本應成為POF主流的市場仍在大量使用銅纜。POF應該以低端產業為基石，逐步占領這些市場后，再向高端產業進軍。
（5）缺少強有力的商業協會推動POF的發展。
（6）高校中缺少相關課程等等。
但總體來看，POF作為短距離通信網絡的理想傳輸介質，在未來家庭智能化、辦公自動化、工控網絡化以及車載機載通信網等方面的地位越來越重要。廠使用的高速POF使用的發光二極管ZL6003。該器件是一種諧振腔發光二極管，采用高效率的半導體結構將電子信號轉換為通過POF傳輸的精確的高速紅色光脈沖。在50m塑料光纖上，它可以達到高達500Mbps的數據傳輸速率，同時也滿足IEE 1394b標準。
