[发明专利]扩展千兆位塑料光纤的工作温度范围的方法

说明书

公开了扩展千兆位塑料光纤的工作温度范围的方法。具体地，一种增强塑料光纤的性能以在高温(例如，100摄氏度)下以高数据速率(例如，至少每秒1千兆位)工作的用于飞机航空电子系统的方法。千兆位塑料光纤(18)具有包括掺杂剂(44)的纤芯(52)，该光纤能够以千兆位速率进行数据传输。该增强方法使用千兆位塑料光纤的快速热冷却以使光纤的聚合物基质(40)稳定。这种快速冷却处理阻止了掺杂剂在高温环境中的扩散，从而避免了光纤的带宽和光损耗特性的劣化。这种劣化通常发生在具有由透明无碳氢键全氟化聚合物制成的纤芯和包层(54)的千兆位塑料光纤中。

技术领域

本文公开的技术总体上涉及一种能够在电气件之间进行通信的光纤光网络。

背景技术

光纤是沿其轴线传输光的圆柱形介质波导。光纤包括由透明包层(下文为“包层”)包围的透明纤芯，这两者都是由电介质材料制成。光通过内部全反射的现象保持在纤芯中。为了将光信号限制在纤芯中，纤芯的折射率会大于包层的折射率。纤芯与包层之间的边界可以是突变的(如阶跃折射率光纤)，也可以是渐变的(如渐变折射率光纤)。光纤可以由玻璃或塑料制成。

能够以比每秒1千兆位更快的速率传输数据的塑料光纤在本文中将被称为“千兆位塑料光纤”(GbPOF)。千兆位塑料光纤具有纤芯和由透明无碳氢键全氟化聚合物制成的包层。全氟化聚合物具有延展性，并且在紧密的电缆弯曲期间中不会断裂。GbPOF的商用示例具有50±5、62.5±5以及120±5微米的纤芯直径和490±10微米的包层直径。与纯二氧化硅GOF纤芯相比，具有相同纤芯直径的多模GbPOF较不完善，其呈意大利面条状的长随机聚合物链。这些聚合物链产生强前向模式耦接，并导致较少的反射光可以干涉激光源。GbPOF纤芯中的强模式耦接也降低了激光源的相干性，并导致沿光纤长度的模干涉最小。

对于下一代商用飞机，航空电子系统将包括用于高数据速率网络的鲁棒性的GbPOF。但是，现有的商用GbPOF仅能在70摄氏度的温度下工作，该温度不适合用于在100摄氏度的温度下工作的航空电子系统。

一种现有的解决方案是使用多模玻璃光纤。使用多模玻璃光纤的缺点包括以下几点：

(1)与GbPOF相比，多模玻璃光纤在使用具有高光谱纯度分布式反馈激光器的千兆位收发机的光链路中存在模式噪声的问题。GbPOF在光纤结构中含有长链聚合物，均匀化了高速光信号的传播模式，消除了分布式反馈激光器输出的光信号所引起的模式噪声。

(2)与具有500微米直径的GbPOF相比，多模玻璃光纤具有更小的直径(约125微米)。因此，多模玻璃光纤更加脆弱，并且在安装期间容易损坏。玻璃光纤断裂(Glassoptical fiber breakage)是在飞机生产中引起高维修和安装成本的众所周知的问题。

另一个现有的解决方案是开发定制的高温GbPOF。定制高温GbPOF的缺点如下：

(1)不存在已经制作了商用GbPOF的经验证的聚合物制造工艺，其中，该商用GbPOF能够在100摄氏度(下文称“100℃”)的工作温度下以高速率传输数据。

(2)当前商用光纤市场的经济规模不能为高温GbPOF的能存活的供应商提供基础设施支持。因此，定制的GbPOF不是为未来高数据速率航空电子系统可靠地供应高温GbPOF的问题的解决方案。

一种能够扩展现有商业上可获得的GbPOF的工作温度范围的工艺将在高数据速率的光纤网络的制造中是有用的。

发明内部容