玻璃光纖由細小的玻璃纖維構成，這些玻璃纖維在特定應用的護套（如不銹鋼）內捆綁在一起，以實現耐用性和耐高溫。它們連接到某些光電傳感器并將光從傳感頭引導到目標。

玻璃纖維是所有光纖技術的核心。這種纖細、柔韌、透明的材料的直徑大約相當于一根人發。光在光纖纖芯中傳輸，在光纖束末端射出光線或形成圖像。

光能進行這樣的傳輸是因為使用了折射率不同的兩種材料。玻璃纖維由高折射率的纖芯和低折射率的包層組成。根據全內反射（TIR）原理，當光線以小于極限角的角度入射到纖芯和包層之間的邊界時會被反射，光可以這樣沿著光纖傳輸到末端。

玻璃光纖具有令人印象深刻的溫度范圍，低至 -40°F 至高達 +900°F。玻璃纖維的主要應用是通信、傳感器和測量系統。某些類型的玻璃光纜還可以在腐蝕和潮濕環境等惡劣環境中使用。

近年來，隨著材料科學領域的技術創新，出現了空芯光纖的產品新形式。其實早在上世紀60年代就有人曾經提出過空芯光纖的設想。但是，那時候的材料技術還不成熟，所以無法實現。直到2000年前后，研發人員開發了多孔光纖和微結構光纖的產品。這種光纖的纖芯是中空的，充滿了空氣。光纖的包層，是大量的空氣孔，按周期性排列，全部具有精確設定的孔徑大小、孔間距和周期。

圖 空芯光纖的各種截面

采用空芯光纖，光信號的傳播速度將會比傳統玻芯光纖提升47%左右。這對于高頻率的金融證券交易，以及遠程醫療、工業制造等行業場景，這個時延改善具有重要的意義。

然而，玻璃光纖需要專業技術人員安裝，玻璃光纖的纖芯直徑非常小，因此將光耦合到纖芯區域（例如光源）的技術要求較高。玻璃光纖很脆弱，如果處理不當，更容易斷裂；此外，光纖端接的工具和設備通常很昂貴，安裝成本較高。

因此，近年來又開發了以PMMA樹脂為芯材的塑料光纖（POF），皮層材料選用氟材料或含氟聚合物。POF的出現很好地解決了上述問題：POF 的材料成本低廉，并且相關組件的安裝并不昂貴。它柔韌而堅固，能夠進一步彎曲而不會斷裂；使用塑料光纖的網絡可由未經培訓的人員安裝。即使是家庭用戶也可以處理和安裝這些光纖；塑料光纖使用肉眼容易看到的無害綠光或紅光。

日本是世界上最大的POF生產國，德國成功將POF應用到汽車中的多媒體總線系統。我國在POF領域的探索歷程也十分艱辛，同樣受到發達國家的技術封鎖。目前，中科院理化技術研究所是該領域的先驅，

一代材料，一代創新。新材料領域的自主創新往往是其他領域開展創新實踐的重要前提條件之一。正是這些材料領域的研究發現，支撐了我們日常信息交流傳遞的重要使命。

參考資料

[1]王敏敏,王榮康,王春艷.塑料光纖研發和生產進展[J].上海塑料,2023,51(06):14-17.DOI:10.16777/j.cnki.issn.1009-5993.2023.06.002.