光纖是光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)寫,是一種由玻璃或塑料制成的纖維,可作為光傳導(dǎo)工具。傳輸原理是“光的全反射”。前香港中文大學(xué)校長(zhǎng)高錕和George A. Hockham首先提出光纖可以用于通訊傳輸?shù)脑O(shè)想,高錕因此獲得2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
光纖是一種纖細(xì)的、柔軟的固態(tài)玻璃物質(zhì),它由纖芯、包層、涂覆層三部分組成,可作為光傳導(dǎo)工具。
纖芯:位于光纖的中心部位,成分為高純度的二氧化硅即玻璃。
包層:位于纖芯的周圍,其成分也是高純度二氧化硅。包層為光的傳輸提供反射面和光隔離,并起一定的機(jī)械保護(hù)作用。
涂覆層:光纖的最外層,由丙烯酸酯、硅橡膠和尼龍組成。涂覆層保護(hù)光纖不受水汽的侵蝕和機(jī)械擦傷。
光纖通信的實(shí)現(xiàn)基于光的全反射原理。當(dāng)光進(jìn)入光纖中心傳播時(shí),光纖纖芯的折射率n1比包層n2高,而纖芯的損耗比包層低,這樣光會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象,其光能量主要在纖芯內(nèi)傳輸,借助于接連不斷地全反射,光可以從一端傳導(dǎo)到另一端。
光纖的工作原理:在發(fā)射端首先把要傳輸?shù)男畔ⅲㄈ缭捯簦┳兂呻娦盘?hào),然后通過激光器發(fā)射到激光束上,光的強(qiáng)度會(huì)隨電信號(hào)的頻率一起變化,并通過光纖發(fā)射出去,在接收端,檢測(cè)器受到光信號(hào)后把它變成電信號(hào),經(jīng)過處理后恢復(fù)原信息。
光纖內(nèi)部用玻纖制成的光導(dǎo)纖維,可以把光信號(hào)傳輸?shù)綆浊Ч锿?,將幾百上千根光?dǎo)纖維組合在一起,制成像電纜一樣的光纜,這樣既提高了光導(dǎo)纖維的強(qiáng)度,又大大增加了通訊容量。
光在不同物質(zhì)中的傳播速度是不一樣的,所以從一種物質(zhì)射到另一種物質(zhì)時(shí),兩種物質(zhì)的交界處會(huì)發(fā)生折射和反射,而且折射光的角度會(huì)隨入射光的角度變化而變化,當(dāng)入射光的角度達(dá)到或者超過某一角度時(shí),折射光會(huì)消失,入射光全部被反射回來,這就是光的全反射。
光信號(hào)就是在光纖內(nèi)經(jīng)過一次次的折射傳輸?shù)浇K點(diǎn)的,光信號(hào)在一次次折射后會(huì)分散或者衰減,就需要把光信號(hào)每50公里放大一次。