光纖（Optical Fiber）

光纖（Optical Fiber）
台北市立永春高級中學化學科蔡曉信老師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

光纖是一種利用玻璃或塑膠的纖維所製造而成用來當作輸送光線的工具。其管徑的大小約為萬分之一公尺，只比人類的頭髮稍粗，而微細的光纖封裝於塑料護套中，可以讓光纖能夠彎曲而不至於斷裂。

一、光纖傳輸的原理：
一般的光纖維是由導光芯材（core）與覆蓋膜（clad）兩種材料所組成，因此依所使用材料的折射率可分為全反射型（Step-Index，SI）與集束型（Grad –lndex，GI）兩型。SI 型的外層覆蓋膜折射率比芯材折射率低，入射光在此兩界間起全反射來傳送光能，目前市售的塑膠光纖維多屬於SI型，芯材料為聚甲基丙烯酸甲酯（Po1ymethyl methacrylate，PMMA）。GI型是芯的折射率從纖維中心向外連續遞減，此種設計使得光沿著芯的中心軸以曲線向中心軸集束傳送，如新的塑膠光纖的材質氟化聚合物則屬於GI型。

二、光纖的材料：
光纖的材料分成三類：
（1）玻璃光纖：玻璃核心及玻璃纖衣（光纖的玻璃是非常純的二氧化矽或溶解石英,再參雜其他化學原料以達到所須的折射率,如鍺或磷可增加折射率，硼則減少折射率）。
（2）膠套矽光纖：玻璃核心及塑膠纖衣。
（3）塑膠光纖：塑膠核心及塑膠纖衣。

三、光纖的發展趨勢：
若依光傳送損失（Transition loss）來看，一般的塑膠光纖維的傅送損失約為300 dB/km, 比玻璃系矽材料為主的0.2-0.5 dB/km高很多，因此長距離的光通訊仍然將以矽材料為主。但在短距離的使用，由於塑膠光纖維具有較佳的加工性及屈撓性， 可應用於儀器內部之光訊連接且製造成本低廉。

目前塑膠光纖的新材質為氟化聚合物塑膠光纖（Perfluorinated）（商用產品名稱為CYTOP） 其光傳輸損耗較低，在850 nm和1300 nm波長下,損耗的理論極限值分別為低於40 dB/km以下。由於這種光纖適用在650-1300 nm之間的光傳輸領域範圍, 傳輸衰減低、色散小,可以在這個波長範圍內的市場商品化開發非常具備潛力及商機。

　　美國杜邦公司的研究人員在第53屆國際線纜會議上，提出選擇氟化的聚合物製造塑膠光纖的具體理由是，氟化的聚合物具有傑出的介電性能、優異的阻燃性能、優秀的熱穩定性、特殊的耐化學侵蝕性等。這些突出的特性是由其氟（F）、碳（C）、氫（H）和氯（Cl）的原子架構所決定。由於氟賦予氟化的聚合物很強的C-F鍵，從而使聚合物具有很好的熱和化學穩定性能，所以當今普遍採用氟化的聚合物製造塑膠光纖。

参考資料：
1. 郭建志（1991），高分子的高科技應用，台北高立圖書有限公司，第28-31頁。
2. 光纖的演進。檢索日期 2009.7.1，http://www.atsun.com.tw/fiber.htm。
3. 氟化聚合物GI型塑膠光纖材質,即將帶來市場可期之炫風!! 。檢索日期
2009.7.1，http://tw.myblog.yahoo.com/jw!Gnwg7aqUAhJhR8JfE9cdLJ.t/article?mid=240
4. 蔡木山。認識光纖。檢索日期 2009.7.1，http://www.bud.org.tw/Hu/essay45.htm