光导纤维简介
7.5光导纤维
新型功能材料
• 晶体光纤 类型：a.单晶光纤，如CsBr，CsI使离子键晶体 化合物，通常由熔体生长制成。 b.多晶光纤，以TiBrI为代表，是通过加 压使熔体由细直径管口挤出而形成的， 晶体光纤在1~10um以上很宽的波长范 围内是低损耗的，可用于波长为10.6µm 的CO2气体激光的传送。
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材料化学
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材料化学
新型功能材料
•氟化物光纤 基本组成：ZrF4-BaF2-LaF3(GdF3)三元系， 添加NaF，CsF，AlF3，PbF2等。 特性：氟化物玻璃稳定性较差，有晶体析出的 倾向，因此制备成均质、光散射小的光 纤有很大难度。 • 硫族化合物玻璃光纤 典型例子：As-S及As-Se系。
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材料化学
材料化学
新型功能材料
7.6 光导纤维 7.6.1光导纤维（简称光纤） 由折射率较大的纤芯和折射率较小的包 层构成的可自由弯曲的导光材料。 纤芯的直径大约是几十微米。 光纤的作用：将始端的入射光线传输到终端， 利用光来传输信息和图象。
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材料化学
新型功能材料
7.6.2 光导原理 基本原理：全反射定理。 全反射即光从光密介质（折射率大的介质） 射到光疏介质（折射率小的介质）的界面时，全 部反射回原介质的现象。 光导纤维：利用纤芯和包层折射率的差别，依靠 全反射的原理实现光信息传输的。
新型功能材料
（4）聚合物光纤 组成：高折射率的均匀塑料芯； 低折射率的塑料涂层。 特点：质量轻、韧性好、接收光的能量强； 耐温较低，一般不超过100℃，特殊处 理后不超过200 ℃； 化学稳定性较差。
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材料化学
新型功能材料
制作聚合物光纤的材料：聚苯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯 聚碳酸酯等。 应用：当波长为0.3~0.6um时，聚合物光纤的 损耗低。 应用于汽车、飞机、通讯等部门，尤其 是大量用于仪器间连接等短距离通讯； 使用方便、抗振耐用。104材料化学
光导纤维的种类及其应用
光导纤维的种类及其应用光导纤维，即光纤，是一种能够将光信号传输的柔性透明纤维。
光导纤维分为多种类型，根据不同的用途和特性适用于各种不同领域的应用。
以下是一些常见的光导纤维种类及其应用。
1.多模光纤：多模光纤是一种具有大的孔径的光纤，可以传输多个模式的光信号。
它主要用于短距离的数据通信和局域网。
多模光纤具有较高的带宽，可以传输较高速率的数据，因此在计算机网络和通信领域得到广泛应用。
2.单模光纤：3.分束光纤：分束光纤是一种可以将一个入射的光束分成多个独立的光束的光纤。
它常被用于光纤传感器和光学测量中，可以将光信号分配到多个传感器或测量设备上，实现多点测量或多信号监测。
分束光纤对光信号的分割和传输起到了关键作用。
4.光纤光栅：光纤光栅是在光导纤维中周期性改变折射率的结构，可以将特定波长的光束从光纤中提取出来，实现滤波和波长选择。
光纤光栅广泛应用于通信领域，可以用于波分复用系统、滤波器和传感器等。
5.偏振保持光纤：偏振保持光纤是一种可以保持光信号偏振状态的光纤。
它主要用于需要保持光信号偏振特性的应用，如光纤传感器和光通信系统中的调制器和解调器。
偏振保持光纤可以确保信号的质量和可靠性。
6.光学附加单元光纤：光学附加单元光纤是一种用于光纤通信网络中的附加设备的光纤。
它具有低损耗和高带宽的特性，可以提供各种光信号处理功能，如增益、滤波、分光和光放大器等。
光学附加单元光纤被广泛用于增强光纤网络的性能和功能。
总的来说，光导纤维种类繁多，每种光纤都有其特定的应用领域和优势。
光纤的应用范围广泛，包括通信、传感器、医疗、工业和军事等领域。
随着光纤技术的不断发展和创新，光导纤维在未来将会继续发挥重要作用，并在各个领域中得到更广泛的应用。
什么是光导纤维
什么是光导纤维？它有什么用途？光通信的传输材料。
光通信的线路采用像头发丝那样细的透明玻璃纤维制成的光缆。
在玻璃纤维中传导的不是电信号,而是光信号,故称其为光导纤维。
远距离通信的效率高,容量极大,抗干扰能力极强。
现代科学创造的奇迹之一，是使光像电流一样沿着导线传输。
不过，这种导线不是一般的金属导线，而是一种特殊的玻璃丝，人们称它为光导纤维，又叫光学纤维，简称光纤。
1870年，英国科学家丁达尔做了一个有趣的实验：让一股水流从玻璃容器的侧壁细口自由流出，以一束细光束沿水平方向从开口处的正对面射入水中。
丁达尔发现，细光束不是穿出这股水流射向空气，而是顺从地沿着水流弯弯曲曲地传播。
这是光的全反射造成的结果。
光导纤维正是根据这一原理制造的。
它的基本原料是廉价的石英玻璃，科学家将它们拉成直径只有几微米到几十微米的丝，然后再包上一层折射率比它小的材料。
只要入射角满足一定的条件，光束就可以在这样制成的光导纤维中弯弯曲曲地从一端传到另一端，而不会在中途漏射。
科学家将光导纤维的这一特性首先用于光通信。
一根光导纤维只能传送一个很小的光点，如果把数以万计的光导纤维整齐地排成一束，并使每根光导纤维在两端的位置上一一对应，就可做成光缆。
用光缆代替电缆通信具有无比的优越性。
比如20根光纤组成的像铅笔精细的光缆，每天可通话7.6万人次，而1800根铜线组成的像碗口粗细的电缆，每天只能通话几千人次。
光导纤维不仅重量轻、成本低、敷设方便，而且容量大、抗干扰、稳定可靠、保密性强。
因此光缆正在取代铜线电缆，广泛地应用于通信、电视、广播、交通、军事、医疗等许多领域，难怪人们称誉光导纤维为信息时代的神经。
我国自行研制、生产、建设的世界最长的京汉广(北京、武汉、广州)通信光缆，全长3047公里，已于1993年10月15日开通，标志我国已进入全面应用光通信的时代。
光纤传导光的能力非常强，利用光缆通讯，能同时传播大量信息。
例如一条光缆通路同时可容纳十亿人通话，也可同时传送多套电视节目。
光导纤维
1966年，一位英籍华人高琨博士发表一篇著名的论文，首 1966年，一位英籍华人高琨博士发表一篇著名的论文，首 次提出，解决玻璃纯度和成分问题，就能够得到光传输衰 减很小的玻璃纤维 。光导纤维沉寂了近50年后终于迎来 。光导纤维沉寂了近50年后终于迎来 了它的曙光。 光导纤维的研制步入高速发拉制成功第 1970年，美国康宁玻璃公司首先拉制成功第 一根每千米只衰减20分贝的石英玻璃光导纤维。此 一根每千米只衰减20分贝的石英玻璃光导纤维。此 后，光导纤维的衰减率不断下降：1974年，每千米 后，光导纤维的衰减率不断下降：1974年，每千米 2分贝，1976年，每千米1分贝，1979年，每千米 分贝，1976年，每千米1分贝，1979年，每千米 0.2分贝，80年代达到每千米0.16分贝，90年代研 0.2分贝，80年代达到每千米0.16分贝，90年代研 制的氟化物玻璃纤维衰减更低，已降低到每千米 0.03分贝。这种高纯度氟化物玻璃光导纤维的传输 0.03分贝。这种高纯度氟化物玻璃光导纤维的传输 能力，十分高强，一次传送距离长达4800km，可 能力，十分高强，一次传送距离长达4800km，可 以在无中继站的情况下进行洲际光通信。今天可以 说，光导纤维是经过艰辛的历程，才取得辉煌的成 绩的。
光导纤维简介
光导纤维：
光导纤维简介
光导纤维是什么材料
光导纤维是什么材料光导纤维是一种能够传输光信号的特殊材料，它在现代通信和光学领域扮演着重要的角色。
光导纤维的材料是由玻璃或者塑料制成的，具有高折射率的特点，能够有效地将光信号传输到远距离。
光导纤维的材料选择对其性能和应用起着至关重要的作用。
光导纤维的材料一般是由高纯度的二氧化硅玻璃或者特殊的塑料材料组成。
这些材料具有非常高的折射率，使得光信号在纤维内部可以得到高效地传输。
另外，光导纤维的材料还需要具有良好的机械性能，能够在不同环境条件下保持稳定的性能。
因此，光导纤维的材料选择需要考虑其折射率、透明度、机械强度等因素。
在光通信领域，光导纤维的材料选择对信号传输的速度和质量有着直接的影响。
高纯度的二氧化硅玻璃具有优异的光学性能和稳定的化学性质，是目前最常用的光导纤维材料。
它能够在光信号传输过程中减少光信号的衰减和色散，保证信号的传输质量。
此外，二氧化硅玻璃还具有较高的抗拉强度和耐热性能，能够在复杂的环境条件下保持稳定的性能。
除了二氧化硅玻璃，特殊的塑料材料也被广泛应用于光导纤维的制造中。
这些塑料材料具有较低的折射率，适合于一些特定的光学应用。
与玻璃相比，塑料光导纤维具有重量轻、易加工成型等优点，能够在某些特殊场合下发挥其独特的优势。
总的来说，光导纤维的材料选择需要根据具体的应用需求来进行。
不同的材料具有不同的优缺点，需要综合考虑其光学性能、机械性能、成本等因素。
随着科技的不断进步，相信光导纤维的材料选择将会更加多样化，为光通信和光学领域的发展带来更多的可能性。
光导纤维作为一种重要的光学材料，将会在未来发挥着越来越重要的作用。
光导纤维是什么材料
光导纤维是什么材料光导纤维的材料特性。
光导纤维的材料主要包括玻璃和塑料两种。
玻璃光导纤维具有优异的光学特性，其主要成分是二氧化硅，通过特殊的工艺制备而成。
玻璃光导纤维具有低损耗、高折射率、耐高温、耐腐蚀等优点，因此在长距离、高速传输领域有着广泛的应用。
而塑料光导纤维则主要采用聚合物材料制备，具有柔韧、易加工、成本低等特点，适用于短距离、低速传输领域。
光导纤维的制备工艺。
玻璃光导纤维的制备工艺主要包括材料准备、预制棒制备、光纤拉制、包覆层制备等步骤。
首先，将高纯度的二氧化硅粉末与其他添加剂混合，然后在高温熔炼成玻璃棒。
接着，通过热拉制的方法将玻璃棒拉制成细长的光导纤维，并在表面涂覆一层包覆层以保护光导纤维。
而塑料光导纤维的制备工艺相对简单，主要包括原料混合、挤出成型、拉伸等步骤，适用于大批量生产。
光导纤维的应用领域。
光导纤维在通信领域是最为广泛的应用之一，它可以实现高速、大容量的光通信传输。
此外，在医疗领域，光导纤维可以用于内窥镜、激光手术等医疗器械中，实现非侵入式的检查和治疗。
在光学仪器领域，光导纤维可以用于激光器、光纤传感器等设备中，发挥其优异的光学特性。
此外，光导纤维还在工业控制、军事领域等方面有着重要的应用价值。
总结。
光导纤维作为一种能够传输光信号的特殊材料，具有玻璃和塑料两种材料，它们都具有优异的光学特性和机械性能。
通过特殊的制备工艺，光导纤维可以实现高效、稳定的光信号传输。
在通信、医疗、光学仪器等领域有着广泛的应用，发挥着重要的作用。
希望本文的介绍能够让大家更好地了解光导纤维是什么材料，以及其在各个领域的重要性和应用前景。
光导纤维介绍
光通信的传输材料。
光通信的线路采用像头发丝那样细的透明玻璃纤维制成的光缆。
在玻璃纤维中传导的不是电信号,而是光信号,故称其为光导纤维。
远距离通信的效率高,容量极大,抗干扰能力极强。
现代科学创造的奇迹之一，是使光像电流一样沿着导线传输。
不过，这种导线不是一般的金属导线，而是一种特殊的玻璃丝，人们称它为光导纤维，又叫光学纤维，简称光纤。
1870年，英国科学家丁达尔做了一个有趣的实验：让一股水流从玻璃容器的侧壁细口自由流出，以一束细光束沿水平方向从开口处的正对面射入水中。
丁达尔发现，细光束不是穿出这股水流射向空气，而是顺从地沿着水流弯弯曲曲地传播。
这是光的全反射造成的结果。
光导纤维正是根据这一原理制造的。
它的基本原料是廉价的石英玻璃，科学家将它们拉成直径只有几微米到几十微米的丝，然后再包上一层折射率比它小的材料。
只要入射角满足一定的条件，光束就可以在这样制成的光导纤维中弯弯曲曲地从一端传到另一端，而不会在中途漏射。
科学家将光导纤维的这一特性首先用于光通信。
一根光导纤维只能传送一个很小的光点，如果把数以万计的光导纤维整齐地排成一束，并使每根光导纤维在两端的位置上一一对应，就可做成光缆。
用光缆代替电缆通信具有无比的优越性。
比如20根光纤组成的像铅笔精细的光缆，每天可通话7.6万人次，而1800根铜线组成的像碗口粗细的电缆，每天只能通话几千人次。
光导纤维不仅重量轻、成本低、敷设方便，而且容量大、抗干扰、稳定可靠、保密性强。
因此光缆正在取代铜线电缆，广泛地应用于通信、电视、广播、交通、军事、医疗等许多领域，难怪人们称誉光导纤维为信息时代的神经。
我国自行研制、生产、建设的世界最长的京汉广(北京、武汉、广州)通信光缆，全长3047公里，已于1993年10月15日开通，标志我国已进入全面应用光通信的时代。
光纤传导光的能力非常强，能利用光缆通讯，能同时传播大量信息。
例如一条光缆通路同时可容纳十亿人通话，也可同时传送多套电视节目。
光导纤维
光导纤维，简称光纤，是一种达致光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理传输的光传导工具。
光缆是一定数量的光纤按照一定方式组成缆心，外包有护套，有的还包覆外护层，用以实现光信号传输的一种通信线路。
光纤在医学器械的应用包括光线照明，信息传输和激光传输。
光纤医用激光器械是以光纤为激光传播介质,通过对光信息的处理和光能的利用而进行诊断和治疗。
2石英光纤在医学治疗上的应用2.1光纤激光美容光纤激光美容术是近几年来发展较快的一种激光医疗新技术,激光可去除和改善影响美观的瑕疵或缺陷,如激光治疗鲜红斑痣,激光治疗太田痣纹身及激光去皱等2.2光纤激光手术治疗光纤激光手术可用于妇科、肛肠科、外科、皮肤科和泌尿科等,进行诸如恶性肿瘤的切除、性病治疗、宫颈糜烂治疗和皮肤表面各种瘤症的烧灼等治疗。
对于表面的肿瘤,激光可用简单的透镜传输,而对于内部的肿瘤,则需采用光纤输出,光纤的输出端安装球状和圆柱状的激光扩散装置,还可以在内填充散射介质,使光线向四周均匀地扩散。
2.2.2动脉内腔治疗cm时的可见光脉冲美国哈佛医学院通过直径320um户刀的软质石英光纤、强度为107W/2激光切除动脉钙化斑,脉冲时间<50us,这种脉冲激光不伤及正常动脉,提高了切除术的安全性和效率。
2.2.3激光角膜成形术激光角膜成形术是去除角膜上皮后,用激光消融角膜浅层基质,改变角膜曲率,达到矫正视力目的。
ArF准分子激光器系统采用SMA接口与直径为200-400um的石英光纤耦合，通过光纤传输高光子能量6.4eV，产生化学效应，打断有机分子化学键，产生非热致汽化达成切削的目的。
2.2.4激光血管成形术特制的石英光纤进人血管,将激光传送至病患处,激光的高能量“汽化”作用消除血管内的血栓和硬化斑块,从而改善心肌的血液供应,而不是用气囊导管扩张术。
光纤激光手术还可用于口腔硬组织治疗、咽部微创手术治疗、泌尿系结石治疗、尖锐湿疵等治疗。
3光动力学疗法治疗激光可通过光纤传送至病变组织作远距离照射,光纤端部可制成各种形状,主要用于体表或腔脏器官的多种肿瘤治疗,如头颅部恶性肿瘤、宫颈癌、膀胧癌、食道癌、直肠癌、肺癌、胃癌、结肠癌及各种体表癌等,平均有效率为70%-80%。
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所谓光导纤维是细如毛发并可自 由弯曲的导光材料。
光导纤维的曲折发展
光通讯是人类最早应用的通讯方式之一。 从烽火传递信号，到信号灯﹑旗语等通讯方式， 都是光通讯的范畴。但由于受到视距﹑大气衰减 ﹑地形阻挡等诸多因素的限制，光通讯的发展缓 慢。 • 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 。
按光纤的工作波长分：短波长光纤、 长波长光纤和超长波长光纤。 • 短波长光纤是指0.8～0.9μm的光 纤； • 长波长光纤是指1.0～1.7μm的光 纤； • 而超长波长光纤则是指2μm以上 的光纤。
按最佳传输频率窗口分：
常规型：光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在单 一波长的光上，如1300μm。 • 色散位移型：光纤生产厂家将光纤传输频率最佳化 在两个波长的光上，如：1300μm和1550μm。 • 我们知道单模光纤没有模式色散所以具有很高的带 宽，那么如果让单模光纤工作在1.55μm波长区，不就可 以实现高带宽、低损耗传输了吗？但是实际上并不是这 么简单。常规单模光纤在1.31μm处的色散比在1.55μm 处色散小得多。这种光纤如工作在1.55μm波长区，虽然 损耗较低，但由于色散较大，仍会给高速光通信系统造 成严重影响。因此，这种光纤仍然不是理想的传输媒介。 •
• 重量轻
因为光纤非常细，单模光纤芯线直径一般 为4um～10um，外径也只有125um，加上防水层、 加强筋、护套等，用4～48根光纤组成的光缆直 径还不到13mm，比标准同轴电缆的直径47mm要小 得多，加上光纤是玻璃纤维，比重小，使它具有 直径小、重量轻的特点，安装十分方便.
•
抗干扰能力强
因为光纤的基本成分是石英，只传光，不导电， 不受电磁场的作用，在其中传输的光信号不受电 磁场的影响，故光纤传输对电磁干扰、工业干扰 有很强的抵御能力。也正因为如此，在光纤中传 输的信号不易被窃听，因而利于保密。
我们知道，一个系统的可靠性与 组成该系统的设备数量有关。设备越多， 发生故障的机会越大。因为光纤系统包含 的设备数量少(不像电缆系统那样需要几 十个放大器)，可靠性自然也就高，加上 光纤设备的寿命都很长，无故障工作时间 达50万～75万小时，其中寿命最短的是光 发射机中的激光器，最低寿命也在10万小 时以上。故一个设计良好、正确安装调试 的光纤系统的工作性能是非常可靠的。
•
为了使光纤较好地工作在1.55μm处，人们 设计出一种新的光纤，叫做色散位移光纤 （DSF）。这种光纤可以对色散进行补偿， 使光纤的零色散点从1.31μm处移到 1.55μm附近。这种光纤又称为1.55μm零 色散单模光纤，代号为G653。
光纤的应用
• 光纤的优良特性，使之在光纤通信、 传感、传像、传光照明与能量信号传输等 多方面的领域被广泛而大量应用，并已成 为当今世界的新兴支柱产业，需求非常旺 盛。近50年来光纤技术在光纤传感、光纤 传像、传光照明、能量传输与信号控制、 特别是在光纤通信等民用与军工的广泛领 域获得了重要而大量的应用，尤其在信息 技术领域正表现出越来越强大的生命力以 及广阔的应用前景，因而也必然是21世纪 最有发展前景的技术与产业。
二、非氧化物光纤
非氧化物光纤有氟化物玻璃、 硫族化合物玻璃，和卤化物晶体 三类，与氧化物光纤相比，非氧 化物光纤由重离子组成，熔点较 低，离子间结合力弱，可吸收红 外长波，这是此类材料固有的光 损耗。
• 三、 聚合物光纤
聚合物光纤由高折射率的均匀熟料芯和低折 射率的塑料涂层组成，其特点是质量轻、韧性好、 接受光的能力强，但耐温较低，一般不超过 100℃，特殊处理后不超过200℃，化学稳定性较 差。一般用于制作聚合物光纤的材料有聚苯乙烯、 聚甲基丙烯酸甲脂、聚碳酸酯等。当波长为0.3 到0.6微米时，聚合物光纤的损耗是很低的。它 在汽车、飞机、通讯等部门应用，尤其是大量应 用于仪器间连接等短距离通讯，其使用方便抗震 耐用。 还有一类兼具成像作用的聚合物光纤，称为 聚焦导光纤维，其焦距、相距、放大率和色差都 是纤维长度的周期函数，只要截取适当的长度就 能得到放大和缩小，正立或倒立的实相和虚像。
• 保真度高
因为光纤传输一般不需要中继放大， 不会因为放大引来新的非线性失真。只 要激光器的线性好，就可高保真地传输 电视信号。实际测试表明，好的调幅光 纤系统的载波组合三次差拍比C/CTB在 70dB以上，交调指标cM也在60dB以上， 远高于一般电缆干线系统的非线性失真 指标。
• 工作性能可靠
光纤的构造及其原理
• 光导纤维：细如毛发并可自由 弯曲的导光材料。 • 光导纤维由中心部位折射率高 的芯纤和包敷此芯纤的低折射 率护套构成。
光纤纤芯
• 一般的光纤纤芯材料有石英玻 璃与塑料，塑料光纤的价格约 石英光纤的十分之一，石英光 纤的核心口径较小，石英单模 光纤约5~12μm，石英多模光纤 约50~150μm，而塑料光纤的核 心口径约1000μm。
按光在光纤中的传输模式分：
• 多模光纤(Multi Mode Fiber)：中心玻璃芯 较粗(50或62.5μm)，可传多种模式的光。但其 模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率， 而且随距离的增加会更加严重。因此，多模光纤 传输的距离就比较近，一般只有几公里。 • 单模光纤(Single Mode Fiber)：中心玻璃 芯很细(芯径一般为9或10μm)，只能传一种模式 的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯， 但还存在着材料色散和波导色散，这样单模光纤 对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要 窄，稳定性要好。
光纤之父 高锟博士
1970年，美国康宁玻璃公司首先拉制成功第 一根每千米只衰减20分贝的石英玻璃光导纤 维。此后，光导纤维的衰减率不断下降： 1974年，每千米2分贝，1976年，每千米1分 贝，1979年，每千米0.2分贝，80年代达到 每千米0.16分贝，90年代研制的氟化物玻璃 纤维衰减更低，已降低到每千米0.03分贝。 这种高纯度氟化物玻璃光导纤维的传输能力， 十分高强，一次传送距离长达4800km，可以 在无中继站的情况下进行洲际光通信。今天 可以说，光导纤维是经过艰辛的历程，才取 得辉煌的成绩的。
sinθm = n1 sinθ2 =( n12- n22 )1/2
光纤的损耗
• 光纤的损耗分为材料固有的光损耗和由杂 质及加工过程引起的外因性光损耗。 • 材料固有的光损耗分为以下三类： • 短波部分的瑞利散射，由于保持热平衡的 光波长数量级不同而引起直射率起伏 • 紫外吸收是由电子在能带间跃迁引起的 • 红外吸收则是由组成离子共振引起的，由 重离子构成的材料，离子间的结合力弱， 较容易吸收波长较长的红外光
• 如图，假设在界面一光线入射光纤入射角 θm 时，在入射外壳介质时发生全反射之临界现象， 亦即在界面二光线折射角为90度，而在界面二光 线入射角为θc，而在界面一光线入射角如大于 θm 时，光线将无法在在核心中传送。 设核心之折射率 n1 在界面一，依折射定律可得 n1 sinθ2 = sin θm 在界面二，依折射定律 可得 n2 sin90°= n1 sinθc 又，θ2 = 90°-θc 可得 n2= n1 cosθ2， • cosθ2 = n2 / n1 sinθ2 = ( 1- cos2θ2 )1/2 =( n12- n22 )1/2 / n1
•
人们曾经发现，光能沿着从酒桶中喷出的 细酒流传输；人们还发现，光能顺着弯曲 的玻璃棒前进。这是为什么呢？难道光线 不再直进了吗？ 这些现象引起了丁达尔的注意，经过他 的研究，发现这是全反射的作用，即光 从水中射向空气，当入射角大于某一角 度时，折射光线消失，全部光线都反射 回水中。表面上看，光好像在水流中弯 曲前进。实际上，在弯曲的水流里，光 仍沿直线传播，只不过在内表面上发生 了多次全反射，光线经过多次全反射向 前传播。 这为光导纤维的产生奠定了理 论基础。
材料收集 ： PPT制作 ：
2009114131
2009114130
演示 ：
2009114110
• 在光通信电话网中，利用送话器 的微音器把声音变为电信号，再 由发光元件把电信号变成光信号， 光信号传播到目的地后在转变成 电信号，使受话器鸣叫。这就是 电话的简单原理，可是大家知道 如此虚无缥缈的光信号是如何传 播的吗？ • 这就涉及到我们今天要讲的一类 特殊材料——，光线入射二种不同介质时 发生反射及折射现象，利用全反射，我们可很 轻易的使用光纤来改变光的行进方向，且在过 程中，光的损耗最小。为使光线能在核心中传 送，因此光线需依全反射方式行进，所以核心 部份之折射率须比外壳之折射率大。除此之外， 如果我们希望光线能在核心入射外壳介质时发 生全反射现象，那么光线在入射进光纤时其入 射角亦不能太大 。
一、光纤传光照明与能量信号传输
利用光纤的传光功能，将光纤与可见光光源或 激光光源相结合，可以实现照明、装饰以及光信 号与高功率能量的传输，这是光纤应用的一个重 要分支领域，而且随着建筑业新型照明装饰等潜 在的巨大需求被开发，光纤在照明装饰、能量与 信号传输这一领域将呈快速增长趋势。 • 能实现上述全部或部分功能的材料有：玻璃 光纤、石英光纤、液芯光纤和塑料光纤。不同的 材料由于其性能的差异，各有其适合的应用领域 和场合。
• 外因引起的光损耗有-OH基 及铁等杂质的吸收、由各 种内部缺陷所引起的吸收 及散射和由在纤维化过程 中发生在芯线与护套界面 处的微小起伏等因结构不 规整而引起的散射。这些 外因是由于原料中的杂质 和制作过程不够精良造成 的，可以通过提高原料纯 度，改善制造工艺来降低 其光损耗。
光纤的特点
• 损耗低 在同轴电缆组成的系统中，最好的电缆在传 输800MHz信号时，每公里的损耗都在40dB以上。 相比之下，光导纤维的损耗则要小得多，传输 1.31μm的光，每公里损耗在0．35dB以下若传输 1．55μm的光，每公里损耗更小，可达0．2dB以下。 这就比同轴电缆的功率损耗要小一亿倍，使其能传输 的距离要远得多。此外，光纤传输损耗还有两个特点， 一是在全部有线电视频道内具有相同的损耗，不需要 像电缆干线那样必须引人均衡器进行均衡；二是其损 耗几乎不随温度而变，不用担心因环境温度变化而造 成干线电平的波动。