光導纖維的產生及應用

光纖(即光導纖維)通信已成為我國長途通信的骨干力量，在歷史上光導纖維是如何產生的?在生活中又有怎樣的應用呢?

光導纖維的產生

1870年的一天，英國物理學家丁達爾到皇家學會的演講廳講光的全反射原理，他做了一個簡單的實驗：在裝滿水的木桶上鉆個孔，然后用燈從桶上邊把水照亮，人們看到，放光的水從水桶的小孔里流了出來，水流彎曲，光線也跟著彎曲，光居然被彎彎曲曲的水俘獲了(如圖1所示)。

光為什么能沿著從水桶中噴出的細水流傳輸呢?難道光線不再直進了嗎?丁達爾經過研究發現這是全反射的作用，即光從水中射向空氣，當入射角大于某一角度時，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，實際上，在彎曲的水流里，光仍沿直線傳播，只不過在內表面上發生了多次全反射，光線經過多次全反射向前傳播。

后來人們造出一種透明度很高、粗細像蜘蛛絲一樣的玻璃絲——玻璃纖維，當光線以合適的角度射入玻璃纖維時，光就沿著彎彎曲曲的玻璃纖維前進，由于這種纖維能夠用來傳輸光線，所以稱它為光導纖維。

光導纖維的應用

1 通信領域

利用光導纖維進行的通信叫光纖通信，一根光導纖維只能傳送一個很小的光點，如果把數以萬計的光導纖維整齊地排成一束，并使每根光導纖維在兩端的位置上一一對應，就可做成光纜，用光纜代替電纜通信具有無比的優越性，比如20根光纖組成的像鉛筆粗細的光纜，每天可通話7.6萬人次。而1800根銅線組成的像碗口粗細的電纜，每天只能通話幾千人次，光導纖維不僅重量輕、成本低，而且容量大、抗干擾、穩定可靠、保密性強，因此光纜已經取代了銅線電纜，鋪設1 000 km的同軸電纜大約需要500t銅，改用光纖通信只需幾千克石英就可以了。沙石中就含有石英，幾乎是取之不盡的。

2 醫學領域

利用光導纖維制成的內窺鏡(胃鏡、血管鏡等)，可以幫助醫生檢查胃、食道、十二指腸、膀胱、子宮等的疾病，光導纖維胃鏡是由上千根玻璃纖維組成的軟管，它有輸送光線、傳導圖像的本領，又有柔軟、靈活、可以任意彎曲等優點，光導纖維可以通過食道插入胃里，把胃里的圖像傳出來，醫生就可以窺見胃里的情形，然后根據情況進行診斷和治療。

3 國防軍事領域

伴隨著光導纖維和光纖通信技術的發展而形成的一門嶄新的傳感技術——光纖傳感技術，已普遍應用于各種軍事裝備之中，軍事領域要求信息傳輸必須是靈敏、精確、可靠的，光纖傳感器完全滿足上述要求，光纖水聽器是海軍魚雷和聲吶系統中最常用的偵察潛艇、艦船的光纖傳感器，它與傳統的陶瓷、晶體水聽器相比，具有靈敏度高、無需復雜阻抗匹配技術、不易受環境影響、抗潮濕、抗干擾能力強等優點，因而廣泛應用于聲吶和反潛系統中。

光導纖維的特性決定了其廣闊的應用領域，由光導纖維制成的各種光導線、光導桿和光導纖維面板等，廣泛地應用在工業、國防、交通、通訊、醫學和航天等領域，光導纖維被人們稱譽為信息時代的神經。

責任編輯 蔡華杰