光纖的發(fā)明

我們已經(jīng)習(xí)慣了以不同方式傳播信息的想法，當(dāng)我們使用座機(jī)電話講話時(shí)，電纜將語音中的聲音傳送到墻上的插座中，另一根電纜將其傳送到本地電話交換機(jī)。 手機(jī)的工作方式不同：它們使用不可見的無線電波發(fā)送和接收信息 ，這種技術(shù)稱為無線，因?yàn)樗皇褂秒娎|。而光纖是第三種傳輸方式，它最初是為內(nèi)窺鏡開發(fā)的。在1960年代，工程師們發(fā)現(xiàn)了一種使用相同技術(shù)以光速傳輸信號的方法。

光學(xué)技術(shù)

光纖電纜由玻璃或塑料制成的極細(xì)的線，一根電纜最多可以有兩根或幾百根線束組成。每根線的厚度不到人發(fā)的十分之一。

光纖電纜使用完全光學(xué)技術(shù)在兩個(gè)位置之間傳送信息。假設(shè)你想使用光纖將信息從計(jì)算機(jī)發(fā)送到朋友家。我們可以將計(jì)算機(jī)連接到激光器上，該激光器會將來自計(jì)算機(jī)的電子信息轉(zhuǎn)換為一系列光脈沖。然后，將激光沿著光纖電纜發(fā)射。沿電纜向下移動后，光束將在另一端射出。你的朋友需要一個(gè)將光脈沖轉(zhuǎn)換回他的計(jì)算機(jī)可以識別的電子信息。

光纖如何工作

光線從線壁上反復(fù)反彈，沿著光纜向下傳播。每個(gè)微小的光子像雪橇一樣沿著管道下滑，由此，我們可以理解成光束在透明玻璃管中傳播，如果光線以非常淺的角度（小于42度）撞擊玻璃，則它會再次反射回去，就像是一面鏡子一樣，這種現(xiàn)象稱為全內(nèi)反射。

使管道保持透光的另一件事是電纜的結(jié)構(gòu)，它由兩個(gè)獨(dú)立的部分組成。電纜的主要部分（在中間）稱為芯線，這就是光穿過的部分。包裹在芯子外面的是另一層玻璃，稱為覆蓋層。覆蓋層的工作是將光信號保持在纖芯內(nèi)部。

光纖的類型

光纖以所謂的模式將光信號向下傳送。這聽起來很技術(shù)性，但這僅意味著不同的傳播方式：模式只是光束沿光纖向下傳播的路徑。一種模式是直接沿著光纖的中間向下移動。另一種方法是使光纖以淺角度反彈。

最簡單的光纖稱為單模光纖。它有一個(gè)非常薄的芯，直徑約5-10微米。在單模光纖中，所有信號都直接沿中間向下傳播，而不會反彈到邊緣。有線電視，互聯(lián)網(wǎng)和電話信號通常由單模光纖承載，并捆扎成一個(gè)大捆。這樣的電纜可以發(fā)送超過100公里的信息。

另一種類型的光纜稱為多模。多模電纜中的每根光纖大約是單模電纜中的每根光纖的10倍。這意味著光束可以通過遵循各種不同的路，徑換句話說，以多種不同的模式穿過纖芯。多模電纜只能在相對短的距離內(nèi)發(fā)送信息。

甚至更粗的纖維也被用于稱為一種內(nèi)窺鏡的醫(yī)療工具，內(nèi)窺鏡是由許多醫(yī)療光纖組成的粗光纖電纜，在內(nèi)窺鏡的頂端，有一個(gè)目鏡和一個(gè)燈。燈將電纜的一部分照到病人的胃中。當(dāng)光線到達(dá)胃部時(shí)，它會從胃壁反射到透鏡中在電纜的底部。然后，它又沿電纜的另一部分行入到醫(yī)生的目鏡中。其他類型的內(nèi)窺鏡工作方式與之幾乎相同，可用于檢查身體的不同部位。該工具還有一個(gè)工業(yè)版本，稱為纖維鏡，可用于檢查發(fā)動機(jī)中無法觸及的機(jī)械零件。