許海建13430222光纖的原理及光纖的材料

光纖的原理及光纖的材料金材132

許海建13430222思考1870年的一天，英國(guó)物理學(xué)家丁達(dá)爾到皇家學(xué)會(huì)的演講廳講光的全反射原理，他做了一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)：在裝滿水的木桶上鉆個(gè)孔，然后用燈從桶上邊把水照亮。結(jié)果使觀眾們大吃一驚。人們看到，放光的水從水桶的小孔里流了出來(lái)，水流彎曲，光線也跟著彎曲，光居然被彎彎曲曲的水俘獲了。

人們?cè)?jīng)發(fā)現(xiàn)，光能沿著從酒桶中噴出的細(xì)酒流傳輸；人們還發(fā)現(xiàn)，光能順著彎曲的玻璃棒前進(jìn)。這是為什么呢？難道光線不再直進(jìn)了嗎？

解密光從水中射向空氣，當(dāng)入射角大于某一角度時(shí)，折射光線消失，全部光線都反射回水中。表面上看，光好像在水流中彎曲前進(jìn)。實(shí)際上，在彎曲的水流里，光仍沿直線傳播，只不過(guò)在內(nèi)表面上發(fā)生了多次全反射，光線經(jīng)過(guò)多次全反射向前傳播。根據(jù)此原理，前香港中文大學(xué)校長(zhǎng)高錕發(fā)明了光導(dǎo)纖維。

什么叫光纖光導(dǎo)纖維簡(jiǎn)稱為光纖，是利用光的全反射原理制作的一種新型光學(xué)元件，是由兩種或兩種以上折射率不同的透明材料通過(guò)特殊復(fù)合技術(shù)制成的復(fù)合纖維。全反射的定義：光由光密（即光在此介質(zhì)中折射率大的）媒質(zhì)射到光疏（即光在此介質(zhì)中折射率小的）媒質(zhì)的界面時(shí)，全部被反射回原媒質(zhì)內(nèi)的現(xiàn)象。當(dāng)入射光的角度達(dá)到或超過(guò)某一角度是，折射光會(huì)消失，入射光全部被反射。

光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)光纖由纖芯和外涂層組成，要求纖芯料透光率高，薄層折射率比纖芯略低，纖芯和涂料的折射率相差越大越好。在熱性能方面，兩種材料熱膨脹系數(shù)相近（避免產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力）。兩種材料的軟化點(diǎn)和高溫下的粘度都要相接近（避免結(jié)合不均勻）。光纖是如何傳播的光纖的一端的發(fā)射裝置使用發(fā)光二極管或一束激光將光脈沖傳送至光纖，光纖的另一端的接收裝置使用光敏元件檢測(cè)脈沖。從纖維一端射入的圖像，每跟纖維只傳遞入射到它上面的光線的一個(gè)像素。多根纖維排列相同，整幅圖便傳遞過(guò)去。光纖的材料光導(dǎo)纖維無(wú)機(jī)光導(dǎo)纖維高分子光導(dǎo)纖維單組分多組分透明聚合物單組分和多組分單組分主要原料：四氯化硅、三氯氧磷、三溴化硼純度要求：銅、鈷、鎳、錳、鉻、釩等過(guò)渡金屬離子雜質(zhì)含量低于10ppb（十億分之一）。除此之外，氫氧根離子濃度低于10ppb多組分主要原料：二氧化硅、三氧化二硼、硝酸鈉、氧化鉈等石英高分子光導(dǎo)纖維高分子光導(dǎo)材料纖維是以透明聚合物制得的光導(dǎo)纖維，由纖維芯材和包皮鞘材組成。芯材為高純度高透光性的聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯抽絲制得的纖維，外層為漢氟聚合物或有機(jī)硅聚合物等。能制大尺寸的光纖光導(dǎo)通信一、光纖的傳輸特性：1、定義：衰減是光波經(jīng)光纖傳輸后光功率減少量一種度量，是光纖一個(gè)最重要傳輸參數(shù)，它取決于光纖工作窗口和長(zhǎng)度，表明光纖對(duì)光能傳輸損耗。2、衰減：在光纖中傳輸時(shí)，平均光功率沿傳輸光纖長(zhǎng)度Z方向按指數(shù)規(guī)律遞減現(xiàn)象稱為光纖衰減（或稱損耗、衰耗）。3、光纖衰減機(jī)理材料吸收衰減散射衰減光纖彎曲或微彎輻射衰減光纖連接衰減本征吸收非本征吸收材料散射波導(dǎo)散射紅外吸收區(qū)OH-離子、H2吸收金屬離子吸收線性散射損耗

非線性散射衰減光纖結(jié)構(gòu)不完善引起的散射衰減芯包界面凹凸不平引起的散射衰減衰減原因二、光纖的應(yīng)用光纖通信是現(xiàn)代通信網(wǎng)的主要傳輸手段，除此之外，光纖還在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也有著舉足輕重的作用，我們看到的各種漂亮的燈光效果都是纖維的效果。

三、優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)