3光纖通信原理及應(yīng)用-資料下載頁
2025-08-07 00:52本頁面
【正文】 高錕， 1933年 11月 4日，出生于上海金山張堰 鎮(zhèn)，現(xiàn)年 76歲。祖父是清末民初時(shí)期南社著名文人高 吹萬，父親高君湘是留美歸國的執(zhí)業(yè)律師，堂叔父高 君平為近代著名天文學(xué)家。 高錕曾先后擔(dān)任過標(biāo)準(zhǔn)電話和電纜公司工程師， 標(biāo)準(zhǔn)電信實(shí)驗(yàn)室主任研究工程師，國際電話和電報(bào)公 司電光產(chǎn)品部任副經(jīng)理，香港中文大學(xué)校長。 高錕在電磁波導(dǎo)、陶瓷科學(xué)（包括光纖 制造）方面獲 28 項(xiàng)專利。從 1957 年開始，高錕即從事光導(dǎo)纖維在通訊領(lǐng)域運(yùn)用的研究。 1964 年，他提出在電話網(wǎng)路中以光代替電流，以玻璃纖維代替導(dǎo)線。 1966 年，在標(biāo)準(zhǔn)電話實(shí)驗(yàn)室與何克漢共同提出光纖可以用作通訊媒介。 高錕于 1996年當(dāng)選為中國科學(xué)院外籍院士。 2024 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主。 2024 年，高錕入選中國世界紀(jì)錄協(xié)會(huì)世界光纖第 第 16 頁 共 18 頁 光是一種電磁波具有折射，反 射和全反射。因光在不同物質(zhì)中的 傳播速度是不同的，所以光從一種 物質(zhì)射向另 一種物質(zhì)時(shí)，在兩種物 質(zhì)的交界面處會(huì)產(chǎn)生折射和反射。 而且，折射光的角度會(huì)隨入射光的 角度變化而變化。當(dāng)入射光的角度達(dá)到或超過某一角度時(shí)，折射光會(huì)消失，入射光全部被反射回來，這就是光的全反射。不同的物質(zhì)對(duì)相同波長光的折射角度是不同的（即不同的物質(zhì)有不同的光折射率），相同的物質(zhì)對(duì)不同波長光的折射角度也是不同。光纖通信就是基于以上全反射原理而形成的。當(dāng)光在芯線中傳播時(shí)，在芯線和包層界面上發(fā)生全反射，使光在彎曲的光導(dǎo)纖維內(nèi)經(jīng)多次全反射而傳到另一端，如圖所示。 例如，已知玻璃 的折射率為 ，水的折射率為 ，那么當(dāng)光從玻璃射到水里時(shí)才可能發(fā)生全反射。它的臨界角是 sin。0。 。 臨界角 α0=61176。3′ （ 1）光纖結(jié)構(gòu)。光纖裸纖一般分為三層，中心高折射率玻璃芯，中間為低折射率硅玻璃包層，最外是加強(qiáng)用的樹脂涂層。 第 17 頁 共 18 頁 （ 2 ）數(shù)值孔徑：入射到光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸，只是在某 個(gè)角度范圍內(nèi)的入射光才可以。這個(gè)角度就稱為光纖的數(shù)值孔徑。光纖的數(shù)值孔徑大些對(duì) 于光纖的對(duì)接是有利的。 （ 3）光纖的種類：按光在光纖中的傳輸模式可分為：單摸光纖和多模光纖。多模光纖：中心玻璃芯教粗，可傳多種模式的光。但其模間色散較大。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只有幾公里。 單模光纖。中心玻璃芯教細(xì)，只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠(yuǎn)程通信。 （ 1）內(nèi)窺鏡全反射使光沿著彎曲的 路經(jīng)傳播。如果把許多有序排列的光導(dǎo)纖 維聚集成束，就可以用來傳遞圖像。工業(yè) 和醫(yī)學(xué)上用光導(dǎo)纖 維束制成的內(nèi)窺鏡，可 以對(duì)機(jī)械或人體內(nèi)部進(jìn)行檢查和診斷。如 圖所示，它是將光纖聚集成束，使它兩端一一對(duì)應(yīng)排列著，將其一端對(duì)著被照亮物體，光線便通過光纖彎曲地傳到另一側(cè)。 （ 2）光纖輸電來，人們已開始研究用光纖傳送電能的問題。這是因?yàn)橛霉饫w傳輸電能相對(duì)于傳統(tǒng)的用金屬導(dǎo)線輸電，不僅能 第 18 頁 共 18 頁 大大降低電網(wǎng)的造價(jià)，還具有安全可靠、節(jié)約有色金屬和延長電網(wǎng)使用周期等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。 目前，美國拉里安公司在用光纖輸電方面取得突破性成就，原因在于他們對(duì)光纖輸電中兩個(gè)難點(diǎn)的突破：（ 1）在光纖輸電的發(fā)送端，該公司用激光二極管使電能轉(zhuǎn)化為光能的問題得到解決；（ 2）在接收端，解決了光能還原為電能的問題。 當(dāng)然，用光纖輸電的課題目前僅僅是開始，在科技迅速發(fā)展的今天，相信光纖輸電將會(huì)在不遠(yuǎn)的將來投入工業(yè)使用。 光纖通信演示儀上部為一臺(tái)攝像機(jī)，代表視頻信號(hào)源；下邊為一臺(tái)電視機(jī)，代表接收終端。老師可以組織一個(gè)學(xué)生站在攝像機(jī)的拍攝范圍內(nèi)，讓其他同學(xué)從電視上觀看顯示的學(xué)生的影像。該演示揭示了用光纖傳可以傳輸信號(hào)，同學(xué)們可以用手或其他物品在特意留下的狹縫中切斷光路， 體驗(yàn)光通信被切斷的效果。
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