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應用領域
汽車塑料光纖系統
● POF光纜重量輕；
● 以低成本獲得高數據傳輸速率；
● 抗EMI噪聲幹擾且傳輸安全性強；
● 無光纖間串擾；
● 完全電絕緣，無接地回路；
● 操作/連接容易，系統成本低[1]。
汽車塑料光纖(纜)
一、汽車塑料光纖標准
隨著人們對汽車內通訊、娛樂和信息交換要求的不斷提高，相應的車內數據傳輸連接系統標准如MOST、Byte Flight、IDB-1394b等都建立了起來，其中MOST汽車標准協會是由BMW，Daimler Chrysler, Harman/Becker 和 OASIS Silicon Systems 在1998年建立的。MOST（媒體定向系統傳輸）憑借其在高帶寬、耐用性和使用方便等方面的優勢，已越來越廣泛地用于汽車信息娛樂系統中。最新一代MOST150可提供150Mb/s的帶寬，是當前使用的MOST25網絡的6倍[2]。
隨著MOST標准的誕生，塑料光纖（POF）開始廣泛采用于汽車電子，成爲MOST系統的主要傳輸介質。MOST25第一次是2001年在寶馬7系列車型上使用，目前該技術已經被BMW, Daimler Chrysler, Audi, VW, Land Rover, Saab, Fiat, Mitsubishi, Jaguar，Volvo, Hyundai 和Porsche等50多種車型采用，2007年使用光收發模塊接近1700萬對，在歐洲已經成爲事實上的行業標准。在亞洲和北美市場，該技術已經全面進入到汽車行業中，2007年以豐田爲首的日本汽車廠商也開始在汽車電子中采用該技術標准[3]。
另外有一些汽車電子網絡標准是用于“關鍵性功能MISSION-CRITIAL”，如轉向和刹車。Byte Flight標准即是用于服務“關鍵性功能”，如安全氣囊的控制[4]。
二、汽車塑料光纖的性能及生産
高溫、震動、化學品和汽油等的存在使汽車中的工作環境很惡劣，塑料光纖要適應汽車中的各種環境和溫度，汽車駕駛室的溫度高溫可達到85~105℃，發動機部分爲等于和大于125℃，所以在高溫性能方面對塑料光纖有特殊的要求。那麽如何改進PMMA光纖的耐高溫性能呢？
三菱公司的塑料光纖工作溫度從-55~85℃提升到-55~105℃，現在達到-55~125℃，並且也有商業化的産品在銷售。POF的溫度耐受能力主要從二個方面進行：一是采用熱變形溫度高的芯皮層材料，包括提高PMMA和氟樹脂的熱變形溫度等；另一方面是選擇合適的護套材料，例如采用熱變形溫度較高的HDPE、交聯PE來代替通常的LDPE，還有使用聚酰胺類材料[5]。
日本東麗公司生産的汽車光纖采用芯徑爲1mm的POF，進行二次被覆，第一次被覆層外徑爲1.5mm，二次被覆後的外徑達到了2.3mm，兩次被覆采用的材料均爲PA12，不過顔色分別爲黑色和黃色（或藍綠）。拉伸強度達到了80N，符合MOST標准[6]。
瑞士索尼格集團生産高質量的汽車塑料光纜加工和測試設備，包括切剝機、拉力測試裝置以及用于表面處理、激光焊接、嵌入磨損測試和光纖位置測量的機器。加工POF纜時，關鍵是將dB磨損降至最低。最重要的要素是末端表面和連接的質量。爲了達到理想效果，特別是應用于數據傳輸時，POF纜有時不僅需要切割剝皮，連接端子前還需進行表面處理。
POF切割剝皮之後，末端表面應已經光滑無刮痕。但是，打磨加工可以進一步減少最終dB磨損。測試顯示，表面經處理過的光纜和僅簡單切割過的光纜dB損失差異達1dB或更大。一旦末端表面處理完成，POF纜需要連接端子。有不同的方法將金屬套圈組裝到POF纜上，包括壓接、膠粘和激光焊接。膠粘是一個複雜工藝，因爲其循環周期長，壓接則不能達到理想要求，激光焊接目前被認爲是最新的連接技術。POF末端被精准的定位在金屬套圈中，因而焊接時可達到要求的位置。MOST金屬套圈的一般公差爲0.01-0.1mm, 在處理或接合的過程中通常需要嵌入的纖維位置以避免劃傷。控制絕大多數加工參數（時間和溫度）的激光焊接具有出色的質量和短循環時間[7]。
汽車塑料光纖用器件包括光纖收發器（FOT）和連接器。對收發器的要求有：設計緊湊、容易操作、低成本和高可靠性。Daimler-Benz公司1998年開始在其Mercedes S 系列的車型中使用塑料光纖，標准爲D2B，由Tyco公司供應POF組件（FOT和連接器）。
FOT的制造公司主要有愛爾蘭Firecomms，德國Infineon，美國Agilest，加拿大Mitel，日本的Sumitomo、Hamamatsu、Toshiba及MITSUMI公司。連接器的制造公司主要有Molex，Tyco，FCI，Delphi，FiberFin，Sumitomo公司。日本一些著名的汽車線束制造商也推出了汽車塑料光纖系統用的連接器，如矢崎（Yazaki）公司和古河（Furukawa）公司都已經在生産符合MOST標准的POF連接器系列産品。
安捷倫科技有限公司（Agilent Technologies）2005年推出世界上第一款工作溫度範圍在-40℃到+95℃、用于汽車多媒體網絡中的光纖發射器和接收器，AFBR-1010光纖發射器和AFBR-2010接收器。這一溫度範圍比同類競爭産品高出了10℃。該器件還提供了14.5dB的最高光學鏈路預算，超過了與其競爭的産品的13dB的極限，從而延長了通信鏈路的距離並提高了可靠性。該器件符合MOST標准。MOST網絡的性能取決于光纖發射器和接收器(用于傳送數據，以運行信息娛樂系統) 能否在各種溫度上正常運行。在擴大的溫度範圍內，安捷倫的器件即使在炎熱的天氣中也能實現更好的性能，汽車制造商可以把這些設備放在除發動機室外汽車內的任何地方，而不用擔心冷卻問題[8]。
Firecomms 公司推出業界首款基于高速諧振腔 LED 的 MOST 光纖收發器（FOT）。 FCM110R發送器和 FCM110D 接收器爲4引腳、低成本塑料封裝的元件，符合 POF 光接口的 MOST 1.1 物理層規範，其數字輸入/輸出數據兼容TTL開關電平。FCM110R 發送器采用了新穎的整合了透鏡的高速 RCLED 源，極大地提高了耦合效率。該光源可提供的光功率高于-7dBm，而工作電流低于25mA，快速上升和下降的光脈衝邊緣低于4.2ns。 FCM110D 接收器采用低成本CMOS設計，具有業界最高的靈敏度-28dBm，工作溫度範圍在-40℃至95℃之間。光纖中沒有光信號時進入休眠狀態；有光信號時退出休眠狀態[9]。
Avago Technologies 爲工業和家庭網絡應用提供了基于Byteflight? 的光雙向POF收發器，用于通過 POF 收發器實現汽車安全性應用和快速以太網絡[10]。
MITSUMI公司的ML-940和MC-941收發器指標如下[11]：
光電特性指標：
電源電壓：5V
消費電流：40mA Max.
Data rate（數據率）：22.6Mbps
工作溫度：－40～+95℃
機械性能指標：
插拔壽命： 100 times
總的抽出力：50N（5.1kgf）max.
鎖緊強度： 60N（6.1kgf）min.
Maxim公司的收發器MAX3901/MAX3902工作溫度範圍得到了擴展，可以從-40°C到 +140°C。MAX3901可接受1.2μA至1mA輸入範圍，+3.3V或+5V供電，工作在8Mbps至50Mbps，TTL輸出兼容于通用汽車光纖網絡接口。MAX3902可接受1.2μA至1mA輸入範圍，+3.3V供電，工作在40Mbps至150Mbps，差分輸出兼容于LVDS、PECL、IEEE? 1394b (S100β)[12]。
參考資料：
[1] 汽車應用中的光網絡收發器，徐國維，世界電子元器件，2002年12期
[2] MOST150網絡規範可實現高速視頻/音頻應用
[2] http://www.mcuol.com/Solution/192/23729.htm
[3] Firecomms公司資料
[4] BMW公司資料
[5] 三菱公司資料
[6] 東麗公司産品資料
[7] 索铌格公司資料
[7] http://www.schleuniger.com/cn
[8] 國內外企業對光儀電産業的研發投入比較
[8] http://market.c114.net/185/a164452.html
[9] Firecomms公司資料
[10] 安華高公司資料
[11] MITSUMI公司資料
[12] Maxim公司資料
