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【醫(yī)院智能呼叫系統(tǒng)廠家】玻璃絲傳光發(fā)展史-光纖通信傳輸介質(zhì)

2023-10-21 09:14

         固執(zhí)于光的舊有理論的人們,最好是從它自身的原理出發(fā),提出實驗的說明。并且,如果它的這種努力失敗的話,他應(yīng)該承認(rèn)這些事實。

                                                                                                                                               ——托馬斯·揚(T.Young)
         光纖由玻璃,即石英(SiO2)組成。光纖和光纜結(jié)構(gòu)如圖3.1.1所示,光纖由玻璃制成的纖芯和包層組成,為了保護光纖,包層外面還增加尼龍外層。

圖3.1.1光纖和光纜結(jié)構(gòu)示意圖

a)光纖結(jié)構(gòu)  b)一種光纜結(jié)構(gòu)

        光纖是一種纖芯折射率n1比包層折射率n2大的同軸圓柱形電介質(zhì)波導(dǎo)。纖芯材料主要成分為二氧化硅(SiO2),純度達99.999%,其余成分為極少量的摻雜劑如二氧化鍺(GeO2)等,以提高纖芯的折射率。纖芯直徑2a為8~100μm。包層材料一般也為SiO2,外徑2b為125μm,其作用是把光強限制在纖芯內(nèi)。為了增強光纖的柔韌性、機械強度和耐老化特性,還在包層外增加一層涂覆層,其主要成分是環(huán)氧樹脂和硅橡膠等高分子材料。光在纖芯與包層的界面上發(fā)生全反射而被限制在纖芯內(nèi)傳播,包層為光的傳輸提供反射面和光隔離,并起一定的機械保護作用。

        實際光纖通信系統(tǒng)使用的光纖都是包在光纜內(nèi),光纜由許多光纖組成,光纖外面是松套管,松套管內(nèi)是填充物。光纜的中心是一條增加強度用的鋼絲,最外面是保護用的護套。


玻璃絲傳光發(fā)展史

       古代,希臘吹玻璃工匠觀察到玻璃棒可以傳光。

       1854年,英國的廷德爾在英國皇家學(xué)會的一次演講中指出,光線能夠沿盛水的彎曲管道進行反射而傳輸,并用實驗證實了這個想法。

       1870年,英國物理學(xué)家廷德爾在實驗中觀察到,把光照射到盛水的容器內(nèi),從出水口向外倒水時,光線也沿著水流傳播,出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象,這好像不符合光只能直線傳播的定律。實際上,這時光仍是沿直線傳播,只不過在水流中出現(xiàn)了光反射現(xiàn)象,因而光是以折線方式前進的。光也可以“走彎路”。

       1927年,英國的貝爾德首次利用光全反射現(xiàn)象制成石英纖維,進行圖像解析,并且獲得了兩項專利。

       1930年,有人拉出了石英細(xì)絲,并論述了它傳光的原理。

       1951年,荷蘭和英國開始進行柔軟纖維鏡的研制。

       1953年,荷蘭人范赫爾把一種折射率為1.47的塑料涂在玻璃纖維上,形成比玻璃纖維芯折射率低的套層,得到了對光線全反射(絕緣)的玻璃纖維。但由于塑料套層不均勻,光能量損失太大。

       1955年,光在彎曲管道中反射前行的現(xiàn)象得到實際應(yīng)用。當(dāng)時在倫敦英國學(xué)院工作的卡帕尼博士用極細(xì)的玻璃制作成了光導(dǎo)纖維。每根細(xì)如絲的光導(dǎo)纖維是用兩種折射率不同的玻璃制成,一種玻璃形成中心束線,另一種包在中心束線外面形成包層。由于兩種玻璃在光學(xué)性質(zhì)上的差別,光線以一定角度從 光導(dǎo)纖維的一端射入后,不會從纖維壁逸出,而是沿兩層玻璃的界面連續(xù)反射前進,從另一端射出。最初,這種光導(dǎo)纖維只是應(yīng)用在醫(yī)學(xué)上,用光纖束組成內(nèi)窺鏡,可以觀察人體腸胃內(nèi)的疾病,協(xié)助醫(yī)生及時做出確切的判斷。

        其實,現(xiàn)代的多模光纖通信也就是運用光反射原理,把光的全反射限制在光纖內(nèi)部,用光信號取代傳統(tǒng)通信方式中的電信號,實現(xiàn)信息的傳遞。

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