62光导纤维

制作人：成少鹏•前期了解•光纤结构•发展•现在的科学技术，我们不得不为之感叹其发展速度，也由此而带来的无数新名词为我们所熟悉，光导纤维也是如此！•光导纤维这一词虽说是一用来传输信息的东西，但这似乎得起源于另一种物质，那就是用一个字儿概括之的“光”•所以要提光导纤维，咱得先追究一下这个“光”•光这种东西可以说自有宇宙以来就有的东西，为人们所深刻认识确实有一段长远历史•刚开始，人们只知道光是亮的东西，后来就争论到它具有波动性，还更有甚者，扬言称它就是一种电磁波，再后来又有人说它有粒子性，再再后来竟有人还不服气，说他两种性质都有。争论了好长时间后，最后一种还是被大家无条件的接受了。•在这众多争论中的其中一个，却被今天的我们搬上了光导纤维的舞台上来了。•这条争论就是称“光是一种电磁波”•那么扬言说这话的人是谁呢？•这个人就是麦克斯韦•有一天他站在奥斯特（发现电可以产生磁场）和法拉第（发现磁可以产生电）的肩膀上向自己提出了一个问题：如果磁场可以转变为电场，并且反之亦然，那若它们被永远不断地相互转变会发生什么情况？他发现这些电—磁场会制造出一种波，与海洋波十分类似。令他吃惊的是，他计算了这些波的速度，发现那正是光的速度！•因此，在1864年发现这一事实后，他预言性地写道：“这一速度与光速如此接近，看来我们有充分的理由相信光本身是一种电磁干扰。”后来被赫兹证实了。•现在的我们都知道：电磁波可以传递信息。•而光本身又是一种电磁波，那么就能传递信息了。•自此人类就发现了，光可以传递信息，而且以光的速度，其效果可以说大的惊人，可是接下来的难题却为难了人们好久好久：我们都晓得，光的衍射很难实现，很难绕过障碍物——光沿直线传播。•这到底该怎么办呢？？？？•放心，这世界永远给我们留一手的1870年的一天，英国物理学家丁达尔到皇家学会的演讲厅讲光的全反射原理，他做了一个简单的实验：在装满水的木桶上钻个孔，然后用灯从桶上边把水照亮。结果使观众们大吃一惊。人们看到，放光的水从水桶的小孔里流了出来，水流弯曲，光线也跟着弯曲，光居然被弯弯曲曲的水俘获了。全反射•这给我们带来了希望，我们可以用管道，让光在管道内全反射即可传输，在刚开始，大家可能想到可以镜面反射的玻璃，可是玻璃普遍存在一个问题：易碎•这又一个问题产生了，紧接着人们又在想办法弄出一种玻璃，它不易碎，可以弯折，最好呢可以耐高温又能抗寒，防腐、防潮、隔热、隔音、减震等，因此又出来了一种新的产物——玻璃纤维•简单说就是在玻璃中加入一些物质，例如聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯，也有一些合成树脂类，•玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料。英文原名为：glassfiber。成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺。最后形成各类产品，玻璃纤维单丝的直径从几个微米到二十几米个微米，相当于一根头发丝的1/20-1/5，每束纤维原丝都有数百根甚至上千根单丝组成，通常作为复材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等，广泛应用于国民经济各个领域。•后来经开发研究有出现了很多种类的，其中很多都是有机聚合物：•其中多为聚甲基丙烯酸酯类光导纤维，比如：•性质：用于光学传送系统的聚甲基丙烯酸酯纤维。具有极优良的透明性、质轻、径细、频率宽、韧性好、无感应，易于进行配列、粘接和研磨加工、使用方便等特性。缺点是光损耗大于石英纤维、耐热性差，并且其芯材和皮材的折射率应相互适应，芯材高于皮材。所以，到目前为止，芯材还是以石英纤维为主。•在这些玻璃纤维开发过程中，也出现一些特殊的，由于加了一些物质嘛，所以有的就会吸收光，这就产生又一个难题，加入的这些东西不能吸收光，否则会导致信号损失。•这一问题尚在解决并继续开拓过程中，又一个问题却又为人们所为难的，那就是光源不单一，光源不单一就代表人们不控制它所含信息内容（不同频率和波长的光所携带的信息是不一样的）这个时候却还没有良好的光源•终于，在1960年，美国科学家Maiman发明了世界上第一台激光器后，为光通讯提供了良好的光源，也奠定了光纤通讯发展的基石•到现在，激光的普及并且能制造出不同频率的光源，也就为用光传输信息提供了充足光源•自此准备工作算是充分了，紧接着就冒出了光导纤维这一词了。•基于以上成果，人们就想用传播速度快的光利用来传输信息，由此，这些需要就带领着人们的思想去发现了光导纤维。光纤的结构与类型光纤的结构光纤(OpticalFiber，OF)就是用来导光的透明介质纤维，一根实用化的光纤是由多层透明介质构成的，一般可以分为三部分：折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和外面的涂覆层。光纤结构示意图涂覆层：光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层，缓冲层和二次涂覆层。一次涂覆层一般使用丙烯酸酯、有机硅或硅橡胶材料；缓冲层一般为性能良好的填充油膏；二次涂覆层一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。涂覆的作用是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时又增加了光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。涂覆后的光纤其外径约1.5mm。通常所说的光纤为此种光纤。纤芯：纤芯位于光纤的中心部位。直径d1=4μm～50μm，单模光纤的纤芯为4μm～10μm，多模光纤的纤芯为50μm。纤芯的成分是高纯度SiO2，掺有极少量的掺杂剂（如GeO2，P2O5），作用是提高纤芯对光的折射率（n1），以传输光信号。包层：包层位于纤芯的周围。直径d2=125μm，其成分也是含有极少量掺杂剂的高纯度SiO2。而掺杂剂（如B2O3）的作用则是适当降低包层对光的折射率（n2），使之略低于纤芯的折射率，即n1＞n2，它使得光信号封闭在纤芯中传输。光纤的发展•1976年，美国贝尔研究所在亚特兰大建成第一条光纤通信实验系统，采用了西方电气公司制造的含有光缆144根光纤的光缆。1980年，由多模光纤制成的商用光缆开始在市内局间中继线和少数长途线路上采用。单模光纤制成的商用光缆于1983年开始在长途线路上采用。1988年，连接美国与英法之间的第一条横跨大西洋海底光缆敷设成功，不久又建成了第一条横跨太平洋的海底光缆。•中国于1978年自行研制出通信光缆，采用的是多模光纤，缆心结构为层绞式。曾先后在上海、北京、武汉等地开展了现场试验。后不久便在市内电话网内作为局间中继线试用，1984年以后，逐渐用于长途线路，并开始采用单模光纤。通信光缆比铜线电缆具有更大的传输容量，中继段距离长、体积小，重量轻，无电磁干扰，•自1976年以后已发展成长途干线、市内中继、近海及跨洋海底通信、以及局域网、专用网等的有线传输线路骨干，并开始向市内用户环路配线网的领域发展，为光纤到户、宽代综合业务数字网提供传输线路。•现在的光导纤维还没有达到全国城乡普及的地步。•现也到处在强调宽带宽而网速慢的问题，我们有理由相信，在光纤普及的时候，我们的网速就一定会快起来，甚至能够想象到光的速度是怎样一回事了。同时也高兴光纤带给我们的速度感，让我们的电脑也跟上我们快节奏的生活！！