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氟代高分子對塑料光纖性能的影響：

一.由于400 nm -215Lｍ的波長范圍之內，C-F健幾乎沒有明顯的吸收，因此可以預見，利用含氟高分子材料所制成的光纖其性能將大大優于傳統的光纖.表現如下：

1. 降低損耗

首先，因為C-F健的振動吸收基頻在遠紅外區，而在從可見光區到近紅外區的范圍內吸收很小，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匹配

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

3. 提高耐溫性

氟聚合物通常都比較穩定，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的使用壽命。

4. 適應波分復用（WDM）技術的需要

WDM技術是適應光纖通信中高帶寬傳輸信號需要所產生的一項新技術。其原理是將多個信道中不同波長、各自載有信息信號的載波耦合到一根光纖中傳輸，到達終端后，再按波長將各個載波分離，然后進入各自信道，解調后使信息再現。在WDM系統中，不同波長載波間的強度差不多超過3ｄB,同時，對于一個透光窗口，波長的分割又不能太密，否則會引起相近波長的載波間的串擾。因此，WDM要求光纖在各個分波長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。對于石英光纖，1300 nm的窗口有110 nm寬，可同時傳輸28路WDM信道，1550 nm窗口的寬度為180 nm，可同時傳輸45路信道。  

                                                                                     

對于傳統的塑料光纖，例如PMMA光纖，650 nm處窗口的寬度僅為10 nm，只能同時傳輸3路信

道，對于WDM技術，這是遠遠不夠的。氟聚合物尤其是全氟聚合物從整個可見光區到紅外區

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，透光

范圍已經不再是一個個的窗口，而是一個很寬的透光區。這對WDM技術是非常有吸引力的。

可以說，氟聚合物塑料光纖能滿足光纖通信領域中不斷發展的高速度、大容量通信技術的需

要，有著廣闊的應用前景。

  

二.常規的全氟高分子材料如聚四氟乙烯，聚六氟丙烯等，因為結晶度較高，對光有強烈的

散射作用，無法在光學方面應用。而非晶態全氟聚合物從可見光區到近紅外區有著優異的透

明性和很低的光損耗，在石英光纖的工作波長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匹配的問題，從而使塑料光纖真正進入光通信領域成為可

能。

美國杜邦公司1989年開發成功的新型全氟樹脂TEFLON AF,在紫外到近紅外區的范圍內透光率

達到95%以上。TEFLON AF由全氟二甲基1，32與四氟乙烯共聚而成。根據體

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

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335℃的

非晶態透明材料，具有很好的應用性能，但價格昂貴.

一.石英光纖缺乏良好的韌性，直徑較細（通常在100LM以下），聯接費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用。

二.傳統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，與生產石英光纖昂貴的化學氣相沉積法相比，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入通信領域。傳統的塑料光纖存在以下一些缺點：

1.較高的光損耗；

2.較低的耐溫性；

3.工作波長與石英光纖的不匹配性；

三. 常規的全氟高分子材料如聚四氟乙烯，聚六氟丙烯等，因為結晶度較高，對光有強烈的散射作用，無法在光學方面應用。而非晶態全氟聚合物從可見光區到近紅外區有著優異的透明性和很低的光損耗。在石英光纖的工作波長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匹配的問題，從而使塑料光纖真正進入光通信領域。

美國杜邦公司1989年開發成功的新型全氟樹脂Teflon AF,在從紫外到近紅外區的范圍內透光率達到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。根據體系中二口惡含量的不同，有Teflon AF1600與Teflon AF2400兩種牌號，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335℃的非晶態透明材料，具有很好的應用性能。但價格也非常昂貴。

  Teflon AF在固體材料中介電常數最低，而且折射率是現有材料中最低的。
  另一方面，Teflon AF與其它氟聚合物相同：具有耐熱性，耐腐蝕性，電氣特性等優點。最大的優點是可溶解于氟系溶劑中，可以形成薄膜或以旋轉涂布方式成型。
Teflon AF的成型法有熔融壓縮成型，擠出成型，射出成型等。
AF1600的玻璃轉化點（Tg）為160℃，透光率為95%以上，折射率1.31，加工溫度為240～275℃；
AF2400的玻璃轉化點（Tg）為240℃，透光率為95%以上，折射率1.21，加工溫度為340～360℃。同FEP,PFA使用時一樣，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出的光纖具有滿意數值孔徑，所以對于氟聚合物，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

 對于采用本體聚合產率較高的丙烯酸酯類和全氟二甲基1,32二口惡來制備塑料光纖，界面凝膠法是合適的方法。將反應混合物（包括單體，調節折射率用的摻雜劑、鏈裝移劑以及引發劑等）置于用相同高分子材料預先制好的管內，在一定的溫度條件下進行聚合反應。聚合過程中，首先在管內壁形成凝膠層，由于在凝膠層中聚合反應的速度比在單體相中快得多，所以反應首先從管內部開始，凝膠層不斷增厚。隨著反應的進行，單體不斷向凝膠相擴散，導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制棒。

   2.旋轉擴散法

由于大多數氟高分子材料不能通過本體聚合得到，因此，氟聚合物光纖通常采用旋轉擴散的方法來制備。旋轉擴散法主要步驟如下：

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，保持一段時間后逐漸冷卻。體系在熔融狀態和冷卻過程中保持一定的轉速。在熔融狀態下，由于整個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散，但是由于旋轉所產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。調節摻雜劑的濃度以及旋轉速度，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的溶劑中浸泡，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散。浸泡一段時間后，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制棒。

4.熱擴散法

將氟聚合物和摻雜劑按一定比例制得分布均勻的預制棒直接拉纖，拉成的光纖直接進入一恒溫電爐中，在電爐中用高溫熱氣流沖刷光纖表面，蒸發去一部分摻雜劑，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，由于大多數含氟聚合物如Teflon AF不能通過本體聚合得到，因此，對于制備氟塑料光纖，后幾種方法為常用方法。