最后更新: 2024-01-08 20:22 查看: 207 次反馈刷题

光导纤维

1966 年, 33 岁的华裔科学家高锟提出: 光通过直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来传输大量信息。高锟因此获得 2009 年诺贝尔物理学奖。根据这一理论制造的光导纤维 (optical fiber) 已经普遍应用到通信领域。这其中就用到了全反射原理。
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观察光在弯曲的有机玻璃棒中传播的路径

如图 4.2-6, 激光笔发出的光射入一根弯曲的有机玻璃棒的一端, 观察光传播的路径有什么特点。
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当光在有机玻璃棒内传播时，如果从有机玻璃射向空气的人射角大于临界角, 光会发生全反射, 于是光在有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播。这就是光导纤维导光的原理。(1)

实用光导纤维的直径只有几微米到一百微米。因为很细, 一定程度上可以弯折。它由内芯和外套两层组成, 内芯的折射率比外套的大, 光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 (图 4.2-7)。
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如果把光导纤维聚集成束, 使纤维在两端排列的相对位置一样, 图像就可以从一端传到另一端 (图 4.2-8)。
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医学上用这种光纤制成内窥镜 ${ }^2$ ( 图 4.2-9), 用来检查人体胃、肠、气管等脏器的内部。实际的内窥镜装有两组光纤, 一组把光传送到人体内部进行照明, 另一组把体内的图像传出供医生观察。
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光也可以像无线电波那样, 作为载体来传递信息。载有声音、图像以及各种数字信号的激光从光纤的一端输人,就可以传到千里以外的另一端, 实现光纤通信。

光纤通信有传输容量大的特点。例如, 一路光纤的传输能力的理论值为二十亿路电话, 一千万路电视。此外,光纤传输还有衰减小、抗干扰性及保密性强等多方面的优点。

尽管光纤通信的发展历史较短, 但是发展速度惊人。我国的光纤通信起步较早, 现已成为技术先进的几个国家之一, 目前已经建立了纵横城市之间的光缆通信网络, 而且与邻国建立了海底光缆。随着技术的发展, 光纤宽带也越来越普及, 已有许多企业、家庭实现了光纤人户。光缆线路已经与通信卫星、微波接力站、普通电缆相结合, 构成了现代国家的 “神经系统”。

刷题

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