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什么是光纤?光纤的原理是什么

日期:2021/11/14 0:34:47

什么是光纤?

大量的光纤

光纤是光导纤维,是一种由玻璃或塑料制成的纤维,利用光在这些纤维中以全内反射原理传输的光传导工具


光纤有什么特点呢?

  1. 光纤如果封装在塑料保护套中,它就能够弯曲,也不会断裂,是一种极佳的信号传递工具
  2. 光纤在传输过程中的损耗比电在电线中的损耗,要低很多,现在较好的光导纤维,其光传输损失每公里只有零点二分贝;也就是说传播一公里后只损耗4.5%;所以现在长距离的电的传输都是使用高压线,以减少电能的损耗
  3. 光纤的主要的原料是硅,蕴藏量极大,较易开采,价格比较便宜;在我们的地球的地壳中的含量仅仅低于氧的含量,大约占地表岩石的四分之一,但是有个缺点是硅主要以含氧化合物的形式,所以在工业上需要在电炉中用高纯度的C(碳)去做还原反应

光纤的原理是什么?

什么是光纤?光纤的原理是什么

一捆光纤,有点像一个远距离的手电筒


光纤是一种圆柱形的介质波导,应用全内反射原理来传导光线。由于反射时没有光线的损失,因此信号可以传输到极远的距离


那什么是全内反射原理呢?

通俗地讲,这是一种光学现象,当光线经过两个不同折射率的介质时,部分的光线会于介质的界面被折射,其余的则被反射。但是,当入射角比临界角大时(光线远离法线),光线会停止进入另一界面,全部向内面反射!

什么是光纤?光纤的原理是什么

海市蜃楼

什么是光纤?光纤的原理是什么

在山东省蓬莱市海面拍摄到的海市蜃楼


不知道大家见过海市蜃楼么?也就是这个原因产生的,主要是光线从冷空气(高空)进入到热空气(地面)产生了全反射,这也就解析了,在沙漠和大海上中更加容易看见海市蜃楼


这里科普一个知识点,光线在真空中传播的速度大约在 3亿米/秒。由于光纤的特效,做不到真空的速度,但是大约也有2 亿米/秒。怎么理解呢?12000公里的信号传输,会有最低0.06秒时间的延迟

什么是光纤?光纤的原理是什么

冰冰有段采访,就是听不到主持人的提问,但是依旧挡不住她的可爱


但是你有可能注意到一个现象,就是新闻直播中,前方记者听不到主持人的提问,这个过程会有很大的延迟,这个主要的原因是中间的某一段信号或者是设备的问题,而不是光纤的问题




什么是光纤?光纤的原理是什么

单模光纤内部结构:1.核心:直径8 µm2.包覆:直径125 µm3.缓冲层:直径250 µm4.外套:直径400 µm

  • 目前用于通信中的光纤主要是玻璃纤维,其外径约为250微米,中心通光部分直径为10~60微米
  • 光纤的结构大致分为里面的纤芯部分与外面的包覆部分
  • 为了要局限光信号于纤芯,包层的折射率必须小于纤芯的折射率。渐变光纤的折射率是缓慢改变的,从轴心到包覆,逐渐地减小;而突变光纤在核心-包覆边界区域的折射率是急剧改变的。

你能想象没有光纤的世界么?

  • 现在你能看到的都不会那么常见,电竞游戏,短视频应用,5G网络,无人汽车,即时通讯,直播购物等等和网络相关的东西
  • 怎么理解呢,所有的即时通讯,有可能都是基于卫星,归于国际通讯还好,但是这个价格对普通人极其不友好
  • 也不会发生你拿着手机看我的文章,我优哉游哉地写这篇文章

最后,在这里不得不提到的是一位伟大的电机工程学家:高锟先生,正因为有了他的贡献,我们才能享受到今天的网络世界,他解决如何在虚拟的世界中修建一条高速网络公路,让全世界的真正的在同一个世界

什么是光纤?光纤的原理是什么

高锟先生

  • 高锟先生在上海市出生及长大(至初中)
  • 1949年定居香港
  • 1966年在英国标准电信实验室做出划时代的光纤实验
    • 2009年获诺贝尔物理学奖,主要是表扬“在光传输于纤维的光学通信领域突破性成就”,诺贝尔奖评审委员会称高锟的研究有助创建今日网络世界的基础,为今日的日常生活创立许多革新,也为科学的发展提供新工具。
    • 2018年9月23日早上11时45分,高锟先生逝世,享寿84岁

高锟先生,在1996年当选为我国中科院的外籍院士,那个年代的院士可见含金量有多高


最后,希望大家一起顺利,心想事成

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