光纖是光導纖維的簡寫,是一種由玻璃或塑料制成的纖維,可作為光傳導工具。傳輸原理是“光的全反射”。前香港中文大學校長高錕和George A. Hockham首先提出光纖可以用于通訊傳輸的設想,高錕因此獲得2009年諾貝爾物理學獎。
光纖是一種纖細的、柔軟的固態(tài)玻璃物質,它由纖芯、包層、涂覆層三部分組成,可作為光傳導工具。
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,并起一定的機械保護作用。
涂覆層:光纖的最外層,由丙烯酸酯、硅橡膠和尼龍組成。涂覆層保護光纖不受水汽的侵蝕和機械擦傷。
光纖通信的實現基于光的全反射原理。當光進入光纖中心傳播時,光纖纖芯的折射率n1比包層n2高,而纖芯的損耗比包層低,這樣光會發(fā)生全反射現象,其光能量主要在纖芯內傳輸,借助于接連不斷地全反射,光可以從一端傳導到另一端。
光纖的工作原理:在發(fā)射端首先把要傳輸的信息(如話音)變成電信號,然后通過激光器發(fā)射到激光束上,光的強度會隨電信號的頻率一起變化,并通過光纖發(fā)射出去,在接收端,檢測器受到光信號后把它變成電信號,經過處理后恢復原信息。
光纖內部用玻纖制成的光導纖維,可以把光信號傳輸到幾千公里外,將幾百上千根光導纖維組合在一起,制成像電纜一樣的光纜,這樣既提高了光導纖維的強度,又大大增加了通訊容量。
光在不同物質中的傳播速度是不一樣的,所以從一種物質射到另一種物質時,兩種物質的交界處會發(fā)生折射和反射,而且折射光的角度會隨入射光的角度變化而變化,當入射光的角度達到或者超過某一角度時,折射光會消失,入射光全部被反射回來,這就是光的全反射。
光信號就是在光纖內經過一次次的折射傳輸到終點的,光信號在一次次折射后會分散或者衰減,就需要把光信號每50公里放大一次。