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【物理原理】光纤是如何工作的?
来源:hth下载 作者:hth亚洲版       发布时间:2022-07-30      


【物理原理】光纤是如何工作的?


  前香港中文大学校长高锟和George A. Hockham首先提出光纤可以用于通讯传输的设想,高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖。

  光纤是一种纤细的、柔软的固态玻璃物质,它由纤芯、包层、涂覆层三部分组成,可作为光传导工具。

  包层:位于纤芯的周围,其成分也是高纯度二氧化硅。包层为光的传输提供反射面和光隔离,并起一定的机械保护作用。

  涂覆层:光纤的最外层,由丙烯酸酯、硅橡胶和尼龙组成。涂覆层保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤。

  光纤通信的实现基于光的全反射原理。当光进入光纤中心传播时,光纤纤芯的折射率n1比包层n2高,而纤芯的损耗比包层低,这样光会发生全反射现象,其光能量主要在纤芯内传输,借助于接连不断地全反射,光可以从一端传导到另一端。

  光纤的工作原理:在发射端首先把要传输的信息(如话音)变成电信号,然后通过激光器发射到激光束上,光的强度会随电信号的频率一起变化,并通过光纤发射出去,在接收端,检测器受到光信号后把它变成电信号,经过处理后恢复原信息。

  光纤内部用玻纤制成的光导纤维,可以把光信号传输到几千公里外,将几百上千根光导纤维组合在一起,制成像电缆一样的光缆,这样既提高了光导纤维的强度,又大大增加了通讯容量。

  光在不同物质中的传播速度是不一样的,所以从一种物质射到另一种物质时,两种物质的交界处会发生折射和反射,而且折射光的角度会随入射光的角度变化而变化,当入射光的角度达到或者超过某一角度时,折射光会消失,入射光全部被反射回来,这就是光的全反射。

  光信号就是在光纤内经过一次次的折射传输到终点的,光信号在一次次折射后会分散或者衰减,就需要把光信号每50公里放大一次。

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