什么叫光纤及光纤应用领域

什么叫光纤及光纤应用领域 在认识光纤之前，我们先来了解一下光的传播。光是直线传播的，但当光线照射到某一物质上时便会发生折射和反射。我们常会见到玻璃和镜子 “反光”就是指光的反射;一半插入水杯中的直棍看起来不再是直的是光的折射造成的假象。其实，我们之所以能够看到各种物体，那都是光的折射和反射造成的(如果没有光，我们什么也看不到)。光可以在真空中传播，也可以在某些物质中传播，这里所说的某些物质，在光学的术语中叫做介质或媒质。玻璃、石英、空气、水、透明塑料等等都可以传播光线，它们都是传播光的介质。不同的介质密度是不一样的，比如我们知道， 水的密度要比空气大很多。 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面上看 起来差不多的物质(如玻璃和石英)， 它们的密度也是不一样的。 因此，又 分“光密介质”和“光疏介质”。当光线 从一种介质射入另一种介质时就会发 生折射，好像是光线拐弯儿啦。即使 是同一物质，也会因某些环境条件而 产生密度不同，如某处的空气热(密 度低)，某处的空气冷(密度高)，光 线在穿越冷热空气时也会发生折射 (我们熟知的海市蜃楼就是因这种情 况而发生的)。照到介质表面上的光叫 入射光，经过介质折射的光叫折射光。 入射光、折射光和介质的界面(两种介质相接的地方)之间存在着一种相互关系，这就是入射角和折射角。两个角度随着入射光线角度的变化而变化。当光线从光密介质射入光疏介质的角度变化到一定程度时，光就不能再射入另一个介质中了，于是就会产生光的全反射现象。 了解了光的传播，我们再来认识光纤。简单的光纤可以就是一根玻璃丝，根据不同要求， 它可以做得非常细，一般从几微米到几百微米。通常很多光纤都会在表面加(涂)上一层别 的物质，叫包层或涂敷层。这一层物质可以作为光疏媒质起折射作用，有的还可以增强光纤 的柔软性使其可以随意弯曲。没有涂敷层的光纤就叫裸纤。裸纤也可以传播光信号(这时光 纤和空气就成了两种不的介 质)。根据不同需要，人们在 玻璃或石英中可以加入其他 化学元素，可以利用多种复杂 工艺使细细光纤的内部具有 复杂的结构。因此，光纤的品 种也是很多的，有的可以同时 传送上千种不同波型的光波， 有的则只能通过单一波型的光线。光纤的制作过程比较精细，通常叫做拉丝。光纤通信中用到的光缆是由数十到数百根这样的光纤集成的，其中每根光纤都可承担起巨大的通讯量。看看光缆是什么样儿>>>> 光所以能在光纤中传输，主要是纤芯和包层的共同作用。根据上面讲到的光折射道理，我们就会明白，光纤的纤芯和它外面的包层肯定是两种密度不同的物质，而且纤芯的密度应 该大于包层。这样，只要一个光线射入的角度合适， 那么这束光线就会在光纤内部不停地进行全反射 而传向另一端。 实际应用中的光纤，只要不是过分弯曲，进入 光纤的光都会在光纤内来回反射，曲折向前传播，但也会有部分光渗入到包层并在其内传播。 光在光纤中传播时也会激发出一定的电磁波 模式， 这种模式同光纤的粗细有关，芯径太 细难以形成确定的传输模式，芯径太粗则使 传输模式增多，使色散严重，固而光纤的纤 芯不能太粗也不能太细，一般为传输波长的 几倍至几十倍。按照光纤中容许传输的电磁 波模式的不同，可以把光纤分为单模光纤和 多模光纤。单模光纤指只能传输一种电磁波 模式，多模光纤指可以传输多个电磁波模式， 实际上单模光纤和多模光纤之分，也就是纤 芯的直径之分。单模光纤细，多模光纤粗。在有线电视网络中使用的光纤全是单模光纤，其传播特性好，带宽可达10GHZ，可以在一根光纤中传输60套PAL—D电视节目。 我们初步了解了光纤传输光线的原理，那么它又是如何将各种文字、图像、声音传播的呢,原来，利用电子技术，人们可以将文字、图像、声音等信息转换成电子信号，使它们统统变成由“1”和“0”组成的数字串，这就是我们现在常说的“数字技术”。在数字技术里，1和0就表示电路的开和闭，运用到光电技术里，它们可以实现有光和无光两种状态。于是，人们通过光端机(向光纤中输入光信号的设备)向光纤发出一连串明暗不同的光信号，光纤的另一端接收到这些光信号后，再通过专门的设备把它还原成数字信号，最后再由电视、收音机、计算机等将数字信号还原成文字、图像、声音等。 光纤通信有着无比的优越性，首先是它的容量大得惊人，一根细细的光纤可以同时传输数万人甚至上亿路电话，可以传输数千套电视节目，这是其他传输手段无法比拟的。其次，光纤传输的是光信号，它不受外界电磁场的干扰，也不怕潮湿、不怕腐蚀、无污染、保密性强等。光纤传输信号的损耗也小，只有电缆的十分之一。一般同轴电缆，每隔1.5公里就要设一个中继站以弥补信号的衰减;而光纤通信的中继站，距离可超出10公里。另外，光纤的原料就是我们熟悉的沙子(石英)，地球上多的是而且非常便宜。几克石英就能制出一公里长的光纤。因而用光纤代替普通金属导线可以节约大量宝贵的有色金属铜和铅。光纤的重量很轻，8根光纤做成的光缆，每公里仅重约60公斤，而同样数量的普通电缆则有4吨重。 事实上，光纤的本领还远不止光通信这个领域，在很多方面，尤其是高新技术领域，光纤不仅有的是用武之地，而且正在引导着新技术的革命呢。 我们知道了光线可以在光纤里面传播，也知道了使光线附带各种信息的基本方法。这类光纤在具体应用时，有的只需要一根(如光通讯)，有的则需要很多根(如传光束)。除此以外，光纤还有一个了不起的应用，那就是传像。传像就是指将影像通过光纤直接传输，而中间不 再经过象光通信那样的信号转换过程。由此看来，光纤所传输的光可以分成两类情况，一是带有各种信号的光，一是我们日常所见的普通影像的光。既然我们可以让光线表达各种信息，那么光纤所能做的事情就太多啦。人们利用光纤制造出多种多样的设备，这些设备我们统称它们叫光纤传感器。光纤传感器不仅能传输信息，也能获取信息。光纤传感器可以测量温度、压力、振动、含量、位置移动、旋转、变形、速度、单响、电压、电磁场等等，数不胜数。传像光纤虽说不用在光信号方面费太多的事，但它的制造却要麻烦得多。通常传像光纤由数万至数百万根极细的光纤集成束，叫做传像束。它广泛应用于医疗行业的内窥镜方面而被我们所熟知。下面我们先来看看传像束。 以上是传像束的产品。我们通过玻璃板或块看到的影像同通过传像束看到的影像是不一样的。通过玻璃板看到的影像会让我们确信实物是在玻璃板下面，而通过传像束所看到的影像却是浮在传像束的端面上。传像束中的每根光纤都非常细，以致我们根本无法分清影像是由一个个光点所组成。点击图片可以看大些尺寸的图片。 上图是还没有安装护套的几种传像束。 上图是医用的一种内窥镜。医生们把它伸入到传像束的两端必须将无数根光纤固化在一患者身体内，可以直接观看到病情。内窥镜还可起，而中间部分则不能固定，否则那就失以同计算机相联接，将图像显示在屏幕上。 其去了柔软弯曲的性能而变成传像棒啦。数实在工业生产和科学实验中，传像束也应用得不万甚至数百万比头发还细很多倍的光纤必少，不过我们更加陌生罢了。 须有一个光滑软件的外套来保护。 右图是传像束的结构示意。传像 光纤束的技术关键是要将每一根光 纤按顺序排列，这样才能够将一端 的图像正确地传到另一端。要使极 细的的光纤排好队可不是件容易的 事 。有一种制造方法是先将粗光纤 排列好并固化它们，然后 再加热拉 细，最后再将中间部分的固化物质 用酸溶解掉。圆形的光纤排列起来 后，光纤之间会有很多空隙，这就 意味着会损失一些图像信息，所以 人们要努力使光纤做得细一些，同 时还在研究拉制方形或棱形光纤。 接下来我们再看看传光束 。其实所谓传光束只是区别于传像和光通讯用光纤，严格来说，所有光纤都是传光用的。传光束的种类可谓是五花八门，应用领域也非常广泛。我们先来看看几种传光束的模样吧。 除用于照明的传光束外，绝大多数传光束都是作为主要 配件使用在光纤传感器中的。光纤传感器就是利用光的 变化来测量并将测量所得信号显示的设备。利用光纤来 进行测量有很多优点，如它可以放进狭小的空间内，可 以有很高的分辨率，可以在有害环境中测量，它还可以耐腐蚀、耐高压、抗电磁、不怕水等等。光纤传感器的工作方式有多种，根据不同需要，传光束的形式也多种多样。可以做成各种形式，有粗有细，有长有短，传光束也可以分叉，包括单进多出、多进单出、 多进多出等(这里的进出表示光的传输方向)。