塑料光纤（Plastic Optical Fiber，FOP）是以聚合物或有机物等光学塑料为材料的一类重要光学纤维，具有广泛的用途。目前，标准
阶跃折射率塑料光纤主要选取的纤芯材料聚甲基丙烯甲酯，其折射率为1.492；包层材料一般选取折射率更低的含氟聚合物，其折射率
为1.402。由于上述纤芯与包层材料折射率差值（比玻璃光纤或石英光纤要大）所决定的数值孔径NA=0.47，如果纤芯材料选取折射
率为1.58的聚苯乙烯，则包层可以采用聚甲基丙烯甲酯。这两类塑料光纤中，聚苯乙烯瑞利散射较严重，损耗较大；相比较，纤芯为聚
甲基丙烯甲酯材料，则损耗较低。
摘要：塑料光纤（Plastic Optical Fiber，FOP）是以聚合物或有机物等光学塑料为材料的一类重要光学纤维，具有广泛的用途。目
前，标准阶跃折射率塑料光纤主要选取的纤芯材料聚甲基丙烯甲酯，其折射率为1.492；包层材料一般选取折射率更低的含氟聚合物，
其折射率为1.402。由于上述纤芯与包层材料折射率差值（比玻璃光纤或石英光纤要大）所决定的数值孔径NA=0.47，如果纤芯材料选
取折射率为1.58的聚苯乙烯，则包层可以采用聚甲基丙烯甲酯。这两类塑料光纤中，聚苯乙烯瑞利散射较严重，损耗较大；相比较，纤
芯为聚甲基丙烯甲酯材料，则损耗较低。
塑料光纤的主要特性与优缺点
塑料光纤在性能等方面主要具有如下突出的优点。
（1）重量轻。光学塑料的比重1 g/cm3 左右（比重范围一般在 0.83~1.50 g/cm3）,为玻璃比重的1/2-1/3。
（2）柔软、韧性好，具有良好的机械性能。直径为1 mm的塑料光纤，按曲率半径为6 mm做180°反复曲数百次，对光线毫无损害；
即直径达到2 mm，仍可以自由弯曲而不断裂；且抗冲击强度好。
（3）不可见光波段的透过性能好。塑料光纤在可见光和近红外波段的透过性接近光学玻璃。但在紫外和远红外波段其透过率大于
50%，优于玻璃光纤。
（4）低成本，经济性好，工艺操作简便。塑料光纤的原材料比玻璃光纤的原材料便宜得多，因而经济性好；另外，塑料光纤的工艺操
作温度通常300℃一下，而玻璃和石英光纤的制作温度需要1000℃以上的高温，因而塑料光纤的工艺操作简单。
图1，塑料光纤示意图
但塑料光纤在性能方面也存在如下显著的缺点和问题，影响其应用的领域与范围。
（1）光学特性传输损耗大。塑料光纤是一种纤维状的长链分子，随着拉丝过程，长链分子的宏观取向将和光纤的轴向一致。由于塑料
光纤是由单体聚合而成，很难得到密度均匀的材料，因而光学均匀性不能得到很好的保证；深入的研究表明，塑料光纤存在高损耗的重
要原因在于，塑料光纤材料原子间存在的碳-氢键和碳-氧键对可见光和近红外波长具有吸收作用。目前，一般商用塑料阶跃折射率光纤
的损耗约为数百至1000 dB/km;较好的情况，商用塑料光纤在利用红色LED通信的650 nm波长处，损耗可降低至150 dB/Km左右；在
实验室中获取的最佳塑料光纤的损耗可减小至50~20 dB/Km。
图2，高衰减塑料光纤示意图
（2）耐热及高低温性能差。由于塑料本身熔点低，因而其耐热性能差，一般只能在-40℃~80℃的温度范围内使用，只有少数塑料光
纤可以在200℃的温度下工作。另外当温度低于-40℃时，塑料光纤将变硬变脆。总之，耐高温低温等恶劣环境的性能比玻璃光纤差。
（3）抗化学腐蚀和表面磨损的性能比玻璃光纤差，在丙酮、醋酸乙酯或者苯的作用下，其光学性能会受到很大影响，硬度差，易老
化。
结语：普通塑料光纤由于具有轻便、柔软、价廉及便于处理等一些优点，因而在短距离的光纤照明（工程照明、室外装饰照明、室内照
明）、光纤工艺制品、低分辨率的图像传输、数据信号传输控制与光纤传感以及短距离通信链接系统等领域有着广泛应用。
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