光纤

历史

通过内部反射引导光线，使光纤成为可能的原理，在19世纪40年代初由Daniel Colladon和Jacques Babinet在巴黎首次演示。12年后，物理学家John Tyndall在他在伦敦的公开演讲中加入了对它的演示。

该原理在1930年代由Heinrich Lamm首次用于内部医疗检查。现代光纤，即玻璃纤维上涂有透明包层以提供更合适的折射率，出现在这十年的后期。

1965年，英国标准电话和电缆公司（STC）的Charles K. Kao和George A. Hockham率先表明，光纤中的强度损失可以减少，从而使光纤成为实用的通信媒介。他们提出，当时可用的纤维中的缺陷是由杂质造成的，这些杂质可以被去除。他们指出了用于这种纤维的正确材料，如具有高纯度的二氧化硅玻璃。这一发现为高锟赢得了2009年的诺贝尔物理学奖。

丹尼尔-科拉登在1842年的一篇文章中首次描述了这种 "光泉 "或 "光管"，文章的题目是《论光线在抛物线型液流中的反射》。这幅特别的插图来自科拉登后来在1884年的一篇文章。

它是如何工作的

光纤是一种长而薄的透明材料股。它的形状通常类似于一个圆柱体。在中心，它有一个核心。在芯子周围有一层称为包层的东西。纤芯和包层由不同种类的玻璃或塑料制成，因此，光在纤芯中的传播速度比在包层中慢。如果核心中的光以一个浅浅的角度击中包层的边缘，它就会被弹开。光线可以在核心内传播并从包层上反弹下来。除非光纤被急剧弯曲或拉伸，否则没有光会逃逸，直到它到达光纤的末端。

如果光纤的包层被划伤，它可能会断裂。一种称为缓冲器的塑料涂层覆盖在包层上以保护它。通常情况下，缓冲纤维被放在一个更坚硬的层内，称为护套。这使得使用光纤时不至于断裂。

一种光纤中的层数。 1.- 核心 8 µm2 .- 包层 125 µm3 .- 缓冲区 250 µm4 .- 护套 400 µm

使用

光纤通信

光纤的主要用途是用于通信（电信）。光纤通信通过在光纤中发送光脉冲，将信息从一个地方传输到另一个地方。光形成一个电磁载波，经过调制后携带信息。光纤通信系统首次开发于20世纪70年代，它彻底改变了电信业，有助于信息时代的到来。

早期的系统射程很短，但后来的系统使用了透明度更高的纤维。由于光不会从光纤中漏出，在信号变得太弱之前，光可以走很远。这被用来在城市内部和城市之间发送电话和互联网信号。由于它比电力传输更有优势，在发达国家的核心网络中，光纤已基本取代了铜线通信。

大多数光通信系统都有电气连接。一个电信号控制一个发射器。发射器将电信号转换为光信号，并通过光纤将其发送给接收器。接收器将光信号转换回电信号。

光纤有时也用于较短的链路，如在光盘播放器和立体声接收器之间传输声音信号。用于这些短链路的纤维通常由塑料制成，透明度较低。TOSLINK是最常见的立体声光学插头类型。

其他用途

光纤可以作为传感器使用。为此使用了特殊的纤维，当纤维周围有变化时，它们会改变通过光的方式。像这样的传感器可以用来检测温度、压力和其他事物的变化。这些传感器很有用，因为它们很小，而且在感应发生的地方不需要任何电力。

这些纤维也被用来携带光线供人类观看。这有时是用于装饰，如光纤圣诞树。有时它被用于照明，当它方便地将灯泡放在需要光的地方以外的地方时。这有时被用于标志和艺术的特殊效果。

一束纤维可以用来制作一个叫做内窥镜或纤维镜的设备。这是一个细长的探针，可以放入一个小孔中，它将通过纤维将里面的东西的图像发送到一个摄像头上。内窥镜被医生用来观察人体内部，有时也被工程师用来观察机器的狭窄空间。

光纤（加入特殊化学品）可用作光放大器。这可以使光信号在端点之间传播得更远，而且不需要将光信号转换为电信号，从而降低组件的总体成本。这些光放大器也可用于制造激光器。这些被称为光纤激光器。它们可以非常强大，因为细长的光纤容易保持冷却，并能产生高质量的光束。

一个TOSLINK插头


一棵带有普通和光纤灯的圣诞树


通过纤维镜观察时钟的内部。