光導纖維
光導纖維是一種比頭發絲還細的玻璃纖維絲。光導纖維於20世紀20年代就研製出來了,是用超純石英玻璃在高溫下拉製而成的,有很好的導光能力。但是由於傳輸過程中光波衰減太大,因此沒有實用價值。那時光導纖維每千米衰減100分貝,所以如果用來通信,就要每隔20米設一個中繼站,故未能在實際通信中應用。
1966年,英籍華人高琨博士發表一篇著名的論文,首次提出解決玻璃純度和成分的問題,就能夠得到光傳輸衰減很小的玻璃纖維。
高琨於1957年從倫敦大學畢業,1965年開始從事光通信研究。他先是進行砷化镓光電二極管為光源的通信係統研究,後來又對光的傳輸媒體進行研究,發現主要困難是光波在纖維媒體中的損耗大,材料太脆,製作困難。於是他從改變材料的成分、純度和結構入手,以解決光波傳輸的損耗等問題。實驗結果表明,石英玻璃材料中的雜質濃度是影響光波衰減的主要因素,並對波長為1微米的光波進行實驗得到每千米隻衰減1分貝的好成果。他經過反複實驗取得了許多重要的數據,為撰寫論文打下了良好的基礎。於是一篇以《適合於光頻率的絕緣介質纖維表麵波導》為題的論文發表了。他充分論述了經過多年艱辛探索的理論結果和實驗成果。論文很快引起各國科學家和工程技術人員的重視和讚揚,並被廣泛引入實際應用。1970年,美國康寧玻璃公司首先拉製成功第一根每千米隻衰減20分貝的石英玻璃光導纖維。此後,光導纖維的衰減率不斷下降:1974年,每千米2分貝;1976年,每千米1分貝;1979年,每千米02分貝;80年代達到每千米016分貝;90年代研製的氟化物玻璃纖維衰減更低,已降到每千米003分貝。這種高純度氟化物玻璃光導纖維的傳輸能力十分強,一次傳送距離長達4800千米,可以在無中繼站的情況下進行洲際光通信。今天,可以說,光導纖維已走過艱辛的曆程,取得了輝煌的成績。
光纖的結構呈圓柱形,中間是直徑為8微米或50微米的纖芯,具有高折射率,外麵裹上低折射率的包層,最外麵是塑料護套,整個外部直徑為125微米。特殊的製造工藝,特殊的材料,使光纖既纖細似發,柔順如絲,又具高抗拉強度,大抗壓能力。在性能上,對光波衰減小,可以多功能傳輸聲音、圖像和文字,適應低溫環境,抗電磁幹擾,耐放射性輻射,光波在光纖中傳播不向外輻射電磁波,有極高的保密特點,信息以光速傳送,速度無與倫比,光通信比電通信的容量要提高1~10億倍,一根光纖能同時傳輸100億個電話,或1000萬套電視節目,容量之大,難以想像,使它理所當然地成為現代通信的“天之驕子”。光導纖維不僅可用於通信,還可以用作傳送光能;可以製作醫用胃窺鏡和工業用內腔鏡,用途廣泛。