什么是光纤?光纤的原理是什么?你能想象没有光纤通讯的世界么?

一根像头发丝一样细的光纤改变了什么?说它改变了世界,一点也不为过 。

什么是光纤?光纤的原理是什么?你能想象没有光纤通讯的世界么?

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还记得老式的电脑传输吗?你下载一首歌可能需要3分钟,一部电影可能需要两小时,那时候叫做“拨号上网”;后来铜缆出现了,直接成为时代信号传输主力,让你的上网网速提升了好几倍 。
眼看跟队友玩一局有希望了,结果却经常给你来一个“ERROR”或者“404”,这是因为铜缆太容易受干扰,信号走的路越长,体力消耗的越严重,等传到你这儿已经累趴了 。
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直到光纤电缆的出现,才让你的王者、英雄联盟等系列游戏满血复活 , 那叫一个畅快 , 听说全世界之所以能联网,是有无数光纤埋在了各大洋的海底,只要没有鲨鱼在海底无聊啃光缆的话,你的游戏信号一般都很稳定 。
所以 , 光纤确实让整个世界的发展变“快”了 , 是个改变世界的料,那么光纤究竟是什么?
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什么是光纤?先来说说理论概念,光纤叫做“光导纤维”,顾名思义就是导出光的纤维 , 是一种介质光波导,以前的铜缆是通过铜线传输电,现在是通过光纤传输光 , 光在光纤里通过无数次折射,最终走到了光纤的尾部,毫发无损地透出来,达到了稳定传输信号的目的 。
光纤的发展历史可以追溯到1841年,有一个叫丹尼尔·克拉顿的人,发现光可以通过弯曲的水流来传导 , 但这哥们并没有基于这一发现进一步发明什么 。
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过了85年,另一个哥儿们J.C.BAIrd聪明了,说既然光能在透明物体里传输 , 那就用石英制造一个光纤,还申请了专利;短短四年,德国的拉姆就把光纤束用在了消化内镜中,用来传输光学图像 。
后面随着科学的进步,光纤就越来越成熟了,又给光纤涂保护层 , 又是拉丝套管,各种改进之下,美国的一家公司终于在1970年造出了第一根低损光纤,紧随其后 , 光纤通信线路就出现了,并逐渐实现了商业化 。
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我国1976年自主研发了第一根光纤,1979年9月 , 我国在上海北京等地开始试验光缆通信系统,建成了第一批市内电话中继线路,这标志着光纤应用在中国正式起步 。
两年之后 , 中国武汉开通了第一条实用光纤通信线路,中国光纤从此走出试验走进实战;1986年至2000年 , 我国通过科技攻关,建设了“八纵八横”通信光缆,从此光纤通信干线网在全国范围内覆盖成功 。
2009年 , 国家推动“光进铜退”计划,旨在实现“光纤到户”;2022年我国光纤用户已经达到了94.3%,基本实现行政村光宽带全覆盖 。
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无论是在中国还是世界,光纤的发明给人类的生活带来了“速与质”的双提升,那么这根细如发丝的纤维究竟是靠什么改变人类生活的呢?
光纤的工作原理光纤的基本结构有四个部分,由内而外分别是纤芯、包层、涂覆层、护套 。最核心的纤芯 , 折射率高,纤芯之外的包层,折射率比纤芯稍低,这两层形成光纤的结构主体,对光波传输起着决定性作用;包层之外是涂覆层,涂覆层之外是护套,涂覆层和护套的作用都是隔离杂光 , 不让外界光源干扰光波传输,以此提升光纤的强度 , 保护纤芯不受损坏 。
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光纤的工作是建立在光的“全反射原理”基础之上的 。啥意思呢?我们想象一下你站在湖边,有一束光从湖底朝你的眼睛发射过来,光发现原来走在水里,突然走到空气里,有点难受,于是一部分光就不干了,在水面位置直接逃回了水里,这叫反射 。
而另一部分光想坚持一下,走到了空气里,但体力消耗已经不能保持原来的路线,这就是光的折射 。
又过了一会,光源开始在水里作妖乱动,这导致越来越多的光不想进入空气,都从水面折回了水里,直到所有的光都扛不住选择了反射而非折射,这就实现了光的“全反射”只在某一种介质里乖乖地走,不愿跑出去了!


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