许海建13430222光纤的原理及光纤的材料

光纤的原理及光纤的材料金材132

许海建13430222思考1870年的一天，英国物理学家丁达尔到皇家学会的演讲厅讲光的全反射原理，他做了一个简单的实验：在装满水的木桶上钻个孔，然后用灯从桶上边把水照亮。结果使观众们大吃一惊。人们看到，放光的水从水桶的小孔里流了出来，水流弯曲，光线也跟着弯曲，光居然被弯弯曲曲的水俘获了。

人们曾经发现，光能沿着从酒桶中喷出的细酒流传输；人们还发现，光能顺着弯曲的玻璃棒前进。这是为什么呢？难道光线不再直进了吗？

解密光从水中射向空气，当入射角大于某一角度时，折射光线消失，全部光线都反射回水中。表面上看，光好像在水流中弯曲前进。实际上，在弯曲的水流里，光仍沿直线传播，只不过在内表面上发生了多次全反射，光线经过多次全反射向前传播。根据此原理，前香港中文大学校长高锟发明了光导纤维。

什么叫光纤光导纤维简称为光纤，是利用光的全反射原理制作的一种新型光学元件，是由两种或两种以上折射率不同的透明材料通过特殊复合技术制成的复合纤维。全反射的定义：光由光密（即光在此介质中折射率大的）媒质射到光疏（即光在此介质中折射率小的）媒质的界面时，全部被反射回原媒质内的现象。当入射光的角度达到或超过某一角度是，折射光会消失，入射光全部被反射。

光导纤维的结构光纤由纤芯和外涂层组成，要求纤芯料透光率高，薄层折射率比纤芯略低，纤芯和涂料的折射率相差越大越好。在热性能方面，两种材料热膨胀系数相近（避免产生内应力）。两种材料的软化点和高温下的粘度都要相接近（避免结合不均匀）。光纤是如何传播的光纤的一端的发射装置使用发光二极管或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。从纤维一端射入的图像，每跟纤维只传递入射到它上面的光线的一个像素。多根纤维排列相同，整幅图便传递过去。光纤的材料光导纤维无机光导纤维高分子光导纤维单组分多组分透明聚合物单组分和多组分单组分主要原料：四氯化硅、三氯氧磷、三溴化硼纯度要求：铜、钴、镍、锰、铬、钒等过渡金属离子杂质含量低于10ppb（十亿分之一）。除此之外，氢氧根离子浓度低于10ppb多组分主要原料：二氧化硅、三氧化二硼、硝酸钠、氧化铊等石英高分子光导纤维高分子光导材料纤维是以透明聚合物制得的光导纤维，由纤维芯材和包皮鞘材组成。芯材为高纯度高透光性的聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯抽丝制得的纤维，外层为汉氟聚合物或有机硅聚合物等。能制大尺寸的光纤光导通信一、光纤的传输特性：1、定义：衰减是光波经光纤传输后光功率减少量一种度量，是光纤一个最重要传输参数，它取决于光纤工作窗口和长度，表明光纤对光能传输损耗。2、衰减：在光纤中传输时，平均光功率沿传输光纤长度Z方向按指数规律递减现象称为光纤衰减（或称损耗、衰耗）。3、光纤衰减机理材料吸收衰减散射衰减光纤弯曲或微弯辐射衰减光纤连接衰减本征吸收非本征吸收材料散射波导散射红外吸收区OH-离子、H2吸收金属离子吸收线性散射损耗

非线性散射衰减光纤结构不完善引起的散射衰减芯包界面凹凸不平引起的散射衰减衰减原因二、光纤的应用光纤通信是现代通信网的主要传输手段，除此之外，光纤还在医学领域也有着举足轻重的作用，我们看到的各种漂亮的灯光效果都是纤维的效果。

三、优点与缺点