光纖,通過光通過薄而透明的光纖傳輸數(shù)據(jù)、語音和圖像的科學(xué)。在電信領(lǐng)域,光纖技術(shù)實(shí)際上已經(jīng)取代了長途電話線中的銅線,它用于連接局域網(wǎng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)。光纖也是用于檢查身體內(nèi)部(內(nèi)窺鏡檢查)或檢查制造結(jié)構(gòu)產(chǎn)品內(nèi)部的纖維內(nèi)窺鏡的基礎(chǔ)。
光纖的基本介質(zhì)是頭發(fā)細(xì)的光纖,有時(shí)由塑料制成,但最常見的是玻璃。典型的玻璃光纖直徑為 125 微米 (μm) 或 0.125 毫米(0.005 英寸)。這實(shí)際上是包層或外反射層的直徑。核心或內(nèi)部傳輸筒的直徑可以小至10μm。通過稱為全內(nèi)反射的過程,射入光纖的光線可以在芯內(nèi)傳播很遠(yuǎn)的距離,衰減非常小,強(qiáng)度降低。距離上的衰減程度根據(jù)光的波長和光纖的成分而變化。
當(dāng)芯/包層設(shè)計(jì)的玻璃纖維在 1950 年代初被引入時(shí),雜質(zhì)的存在限制了它們的使用,長度足以用于內(nèi)窺鏡檢查。1966年,在英國工作的電氣工程師Charles Kao和George Hockham建議使用光纖進(jìn)行電信,在二十年內(nèi),二氧化硅玻璃纖維的生產(chǎn)純度足以使紅外光信號可以穿過它們100公里(60英里)或更長時(shí)間,而不必由中繼器增強(qiáng)。2009年,高錕因其工作而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。塑料纖維通常由聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或聚碳酸酯制成,比玻璃纖維生產(chǎn)成本更低,更靈活,但它們更大的光衰減限制了它們在建筑物或汽車內(nèi)更短的連接上的使用。
光通信通常使用波長范圍為0.8-0.9μm或1.3-1.6μm的紅外光進(jìn)行,這些波長由發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光器有效產(chǎn)生,并且在玻璃纖維中衰減最小。內(nèi)窺鏡檢查或工業(yè)中的纖維內(nèi)窺鏡檢測是在可見光波長下進(jìn)行的,一束纖維用于用光照射檢查區(qū)域,另一束纖維用作細(xì)長透鏡,用于將圖像傳輸?shù)饺搜刍驍z像機(jī)。
通過全內(nèi)反射原理,射入光纖的光線可以在芯內(nèi)傳播很遠(yuǎn)的距離,具有異常簡潔的衰減或強(qiáng)度降低,使光纖成為長距離傳輸數(shù)據(jù)的理想方法。
光纖,通過光通過薄而透明的光纖傳輸數(shù)據(jù)、語音和圖像的科學(xué)。在電信領(lǐng)域,光纖技術(shù)實(shí)際上已經(jīng)取代了長途電話線中的銅線,它用于連接局域網(wǎng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)。光纖也是用于檢查身體內(nèi)部(內(nèi)窺鏡檢查)或檢查制造結(jié)構(gòu)產(chǎn)品內(nèi)部的纖維內(nèi)窺鏡的基礎(chǔ)。
光纖的基本介質(zhì)是頭發(fā)細(xì)的光纖,有時(shí)由塑料制成,但最常見的是玻璃。典型的玻璃光纖直徑為 125 微米 (μm) 或 0.125 毫米(0.005 英寸)。這實(shí)際上是包層或外反射層的直徑。核心或內(nèi)部傳輸筒的直徑可以小至10μm。通過稱為全內(nèi)反射的過程,射入光纖的光線可以在芯內(nèi)傳播很遠(yuǎn)的距離,衰減非常小,強(qiáng)度降低。距離上的衰減程度根據(jù)光的波長和光纖的成分而變化。
當(dāng)芯/包層設(shè)計(jì)的玻璃纖維在 1950 年代初被引入時(shí),雜質(zhì)的存在限制了它們的使用,長度足以用于內(nèi)窺鏡檢查。1966年,在英國工作的電氣工程師Charles Kao和George Hockham建議使用光纖進(jìn)行電信,在二十年內(nèi),二氧化硅玻璃纖維的生產(chǎn)純度足以使紅外光信號可以穿過它們100公里(60英里)或更長時(shí)間,而不必由中繼器增強(qiáng)。2009年,高錕因其工作而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。塑料纖維通常由聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或聚碳酸酯制成,比玻璃纖維生產(chǎn)成本更低,更靈活,但它們更大的光衰減限制了它們在建筑物或汽車內(nèi)更短的連接上的使用。
光通信通常使用波長范圍為0.8-0.9μm或1.3-1.6μm的紅外光進(jìn)行,這些波長由發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光器有效產(chǎn)生,并且在玻璃纖維中衰減最小。內(nèi)窺鏡檢查或工業(yè)中的纖維內(nèi)窺鏡檢測是在可見光波長下進(jìn)行的,一束纖維用于用光照射檢查區(qū)域,另一束纖維用作細(xì)長透鏡,用于將圖像傳輸?shù)饺搜刍驍z像機(jī)。
通過全內(nèi)反射原理,射入光纖的光線可以在芯內(nèi)傳播很遠(yuǎn)的距離,具有異常簡潔的衰減或強(qiáng)度降低,使光纖成為長距離傳輸數(shù)據(jù)的理想方法。