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飞达光学网: 技术论文 / 光纤通讯 / 光纤技术 / 光导纤维的问世和应用
光导纤维的问世和应用
2005-06-06    童怀    来源:科技博览
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光导纤维的问世和应用

  日常生活中人们都知道;光线只能沿直线前进,要使光线改变前进的方向,通常要借助于反射镜。用什么简单的办法能使光线弯曲前进呢?经过长期的实践研究,科学家们终于在1970年找到一种具有特殊结构的纤维。当光线从它的一端射入,这种纤维能把入射的大部分光线传送到它的另一端。人们给这种纤维取了个名字,叫光导纤维。

  由于玻璃材料在透明度、抗化学腐蚀、抗温度变化等方面都比其他材料优越,而且又比较容易拉丝,可大量生产,所以人们一开始就选用玻璃材料来制造光导纤维。

  光导纤维在结构上大体分为两类。一类是芯皮型结构光导纤维。取下一截这种结构的光导纤维,把它放在显微镜下观察,就可以发现它的断面很像胡萝卜。断面中央有一根芯,直径只有几十微米,芯的四周是一圈包皮。芯是用折射率高的透明玻璃材料做成的,包皮则是用折射率低的玻璃或塑料做成的。这样就可使光在不同折射率的两种玻璃分界面上产生全反射。外层低折射率的玻璃既可作为光导纤维的光学绝缘介质,保证光线不会从纤维材料中漏出去,同样也保持内芯外表面不致被弄脏。

  另一类光导纤维叫目聚焦纤维,它传导光线的工作原理和芯皮型结构光导纤维不同。这类光导纤维好像是由许多微型透镜组成的,能迫使入射光线逐渐自动地向纤维的中心轴方向靠拢,进行聚焦,由此保证入射光线不会从纤维材料中漏出去。

  光导纤维的发明问世,是世界科技史上一项重大成果,从而引起了一系列现代科学技术革命。

  光纤通讯是当代新技术革命的特征之一,也是“信息社会”的一个重要标志。大家知道,光实际上是一种频率极高的电磁波,因此可以像其他电磁波一样对它进行调制和传输。由于它的频率极高,因此几乎可以无限量的调制到一根光导纤维的频带宽度之内。与激光通讯技术结合起来的光纤通信容量比普通电缆通信大10亿倍。一根光导纤维比头发丝还细,却可传输几万路电话或几千路电视信号。
  
  光纤通信还特别适合于对电视、图像和数学信号的传送。它将深入影响人类社会生活,引起信息传输和通信功能的革命,因此有人把光导纤维称做信息传输的动脉。由于光纤通信保密性能特别好,所以常被用在航空、军事等方面,并显示出优良的功能和巨大的作用。

  医生看病时,如能亲眼观察到生病的内脏器官会更有助于开展治疗。近几年科学家发明了“内窥镜”,制造材料主要是光导纤维。内窥镜好比在病人体内为医生长上了一只眼睛,可以清楚地观察到病人体内的细微病变。

  光导纤维还被广泛应用于传感技术中。目前全世界已经生产的各种光纤传感器已有六七十种。根据它们的工作原理,大体可分为两大类。一类光纤传感器采用对外界信息较敏感和具有检测功能的光导纤维作为传感元件。而在另一类光纤传感器中,光导纤维仅作为传播光线的介质,对外界信息的“感觉”的功能是依靠其他功能元件来完成的,这类光纤传感器还被称为传光型传感器。由于传光型传感器结构比较简单,目前全世界技术领域内正在使用的光纤传感器中,这种类型的传感器占绝大多数。

责任编辑: FlyDa

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