光纤的发展|作用

　　光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。光纤一般封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。通常，光纤的一端的发射装置使用发光二极管或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。

光纤的发展历史

　　1870年初春的一天，英国物理学家丁铎尔在暗室里做试验。一股水流从容器的侧壁孔中向外流出，当人们在一侧壁给水照明时，从孔中流出来的水，几乎在整个长度上都在发光，而且本来直线传播的光，现在竟沿着这股弯曲的水流在耀动，惊讶地发现光弯曲了。这个有趣的实验，给大家留下了深刻的印象，并因此而产生人们难以估量的社会影响。

　　原来，光随着折射率大的水进入折射率小的物质时，在两种物质的交界面上会产生全反射，使光不进入折射率小的物质，而全部返回到折射率大的物质中。后来，人们用玻璃纤维模拟这股水流，制成了玻璃光纤。把玻璃纤维的一端截面对准某一物体，不管它弯曲成什么样的角度和形状，都能从另一端的截面上清楚地看出射入的图像。光是沿直线传播的，而光纤却是弯弯曲曲的。光纤实际上可以被看作是非常细的圆柱，圆柱的壁能够像镜子一样，把光从上边反射到下边，又从下边反射到上边，如此反复，一直传送到光纤的终端。

　　光纤的结构呈圆柱型，中间为具有高折射率的芯材，外面裹上低折射率的包皮，Z外面是塑料护套。这样特殊的结构，加上精心的选材，使光纤既柔软如丝，又具有高抗拉强度和抗压能力。同时，光波衰减小，可以多功能传输声音、图像和文字，适应低温环境，抗电磁干扰，耐放射性辐射。光波在光纤中传播不向外辐射电磁波，有很高的保密性能，信息以光速传送，速度无与伦比。光通信比电通信的容量要提高1亿-10亿倍，一根光纤能同时传输100亿个电话，或1000万套电视节目。

　　同样100米长的铜电缆和光缆，若传递信息的频带宽同为40000兆赫兹，则铜电缆需直径58毫米的铜缆656股，总重量为219760千克，电缆外部的总直径为1458毫米，其价值为1312000美元。而光缆只要一根直径为8.7毫米的光纤，其总重量仅为6.6千克，价值只有680美元。再做一个比较，一根1千米长、直径125毫米的光纤，仅重30克。它的重量是铜电缆的千万分之三，价格为铜电缆的万分之五。相比之下，光纤既经济又实用。

光纤的作用

　　光纤现已在通信、电子和电力等领域日益扩展，赢得人们的青睐。

　　美国现已成功地运用光纤完成了输电功能，在电力领域中开拓出一条崭新的途径。他们在发送端利用半导体激光二极管，把电能转变为激光在光纤中传送，在接收端，他们用太阳能电池作为接受端器件。这种器件用300微米厚的砷化镓作为绝缘基片，上面覆盖20微米厚的太阳能电池。它被分为6个独立的区域，这些区域由镀金的空气桥串联起来。当光纤传来的激光照射到太阳能电池时，光能立即变成电能。每个区域产生的电压恰好是1伏，6个区域串起来就有6伏电压，足可供大多数传感器的控制电路使用。如果把激光二极管的功率继续提高，再配上整套的电能传送系统，光纤输电就可以广泛地运用于军事、工业、商业等各个方面。

　　法国专门从事计算机、电子设备、信号处理和图像技术的波根实验室利用光的孤波子和短脉冲，可在光纤内实现无失真传输。这一技术可解决色散和非线性效应问题，无需沿光缆设置多个再生装置。工作时只需在每100公里左右的地方设置一个放大器，孤波子波就可以相互穿越，互不干扰。据称，这一新技术用于6450-12900公里海底潜艇，可以解决通讯闲难问题。

　　近年来，由于光纤通信的异军突起，以海底光缆代替海底电缆已成为发展趋势。目前，全世界已经铺设海底光缆40万公里，这个长度几乎可以围绕地球10圈。由于两端采用了激光器，在传输中已经不再需要放大信号的中继器，这样，就会使通信成本大大降低，通话费用相应减少。现在，连接全世界的海底通信光纤电缆已经铺设完成。这是20世纪通信领域Z宏伟的工程，得到世界30个国际电信组织的支持。它横跨大西洋，穿越地中海，经红海和印度洋，穿过马六甲海峡进入太平洋。该工程连接175个国家和地区，能够同时使240万部电话通话或同时传输几十万幅压缩的画面。