[拼音]:guangdao xianwei

[L]:光纤

纤维简称玻璃，是一种用玻璃制成的，能透光的，结构特殊的玻璃纤维。少数是由合成树脂聚合物纤维制成的，如聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯。无论光纤如何弯曲，当光线从光纤的一端进入时，大部分光线都会穿过光纤到达另一端。1926年和1927年，英国人G.L. Baird和美国人C.W. Hansell分别申请了柔性透明石英纤维束的专利。20世纪60年代，美国发现了自己的军事价值，奠定了工业生产的基础。英国、德意志联邦共和国、苏联、日本等国家先后发展了它，中国在20世纪70年代以后开始发展它。1966年，杜邦公司开始销售聚合物纤维，随后是三菱人造丝和旭化成工业公司。1983年，光缆的导光光纤总长度已达270Mm。

光纤由两层不同折射率的玻璃组成。内层为光学内芯，直径为几微米到几十微米，外层直径为0.1 ~ 0.2mm。一般来说，内玻璃的折射率比外玻璃的折射率大1%。根据光的折射和全反射原理，当光线照射到内核和外层界面的角度大于临界全反射角度时，光线不能穿过界面而被完全反射。然后，光通过界面进行无限次全反射，以之字形路径穿过内芯，最终到达光纤的另一端。这种光纤是一种核心结构。如果内部核心玻璃的折射率是均匀的，那么在界面处的突然变化会降低到外部玻璃的折射率，称为阶梯结构。如果内芯玻璃截面的折射率由中心向外变化到外层玻璃的折射率较低，称为梯度结构。外层玻璃具有光绝缘性，防止内部玻璃被污染。另一种类型的光纤称为自聚焦结构，它似乎是由许多微凸透镜组成，迫使入射光逐渐自动地向中心方向收敛。这种光纤的折射率在中心处最高，在周围连续均匀地降低，到边缘处最低。

(1)管棒法：将内玻璃棒插入外玻璃管(尽量靠近)，熔化并拉丝；

(2)双坩埚法：在两个同心铂坩埚中，将内芯和外玻璃材料分别放入内、外坩埚中；

(3)分子填充法：将微孔石英玻璃棒浸入高折射率的添加剂溶液中，得到所需折射率分布的截面结构，然后进行拉丝操作。其过程相对复杂。在光纤通信中，可采用内外气相沉积技术，以保证生产出低光损耗率的光纤。光纤的应用也是由光纤制成的，它是由几根光纤组合成光纤芯，涂上塑料，再将光纤芯线组合成光纤，光纤的数量可以从几十根到几百根，最大的可达4000根(见彩色图)。

根据材料的分类和特点，有无机光纤和聚合物光纤，前者在工业上应用广泛。无机光纤材料可分为单组分和多组分两种。单组分为石英，主要原料为四氯化硅、三氯化磷、三溴化硼等。其纯度要求为铜、铁、钴、镍、锰、铬、钒等过渡金属离子杂质含量小于10ppb。此外，氢氧根离子要求小于10ppb。石英纤维得到了广泛的应用。多组分原料有很多，主要有二氧化硅、三氧化二硼、硝酸钠、氧化铊等。这种料子还不流行。聚合物光纤是一种透明的聚合物光纤，由纤芯材料和护套材料组成。芯材为高纯度、高透光率的聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯制成的纤维，外层为含氟聚合物或有机硅聚合物等。

光通信的研究与应用与光纤的低损耗密切相关。能否大大降低光能的损失，关键在于材料纯度的提高。玻璃材料中杂质的光吸收造成最大的光损失，过渡金属离子尤其有害。目前，由于玻璃材料的纯度较高，这些杂质对光纤损耗的影响不大。

石英玻璃纤维的优点是损耗低。当光波长为1.0 ~ 1.7m(约14m)时，损耗仅为1dB/km，在1.55m处损耗最低，仅为0.2dB/km。高分子纤维的光损耗比较高。1982年，日本电信电报公司采用氘化甲基丙烯酸甲酯聚合物导线作为芯材，光损耗率降低到20dB/km。而高分子纤维的特点是尺寸大，光纤数值孔径大，光源耦合效率高，偏转好，弯曲小不影响出光能力，搭配、粘接容易，使用方便，成本低。但光损耗大，只能用于短距离。光损耗在10 ~ 100dB/km的光纤可以传输几百米。

采用多股光纤制成的光缆可用于通信。电导率好，信息传输容量大。一个频道可以同时容纳10亿人。它可以同时传送数千个电视节目供免费观看。光纤内窥镜可插入心脏和心室，测量心脏血压、血氧饱和度、体温等。光纤连接激光手术刀已应用于临床，可用于光敏性癌的治疗。

光纤可以把阳光送到各个角落，并且可以进行机械加工。计算机、机器人和汽车配电盘也已经成功地利用光纤传输光源或图像。如与传感器结合使用或利用其自身特性，可制成各种传感器，用于测量压力、流量、温度、位移、光泽度、颜色等。它还广泛应用于能量传输和信息传输。

高分子纤维发展之初，仅用于汽车照明控制和装饰。现在主要应用于医药、装饰、汽车、船舶等方面，主要是展示部件。高分子光纤在通信和图像传输方面的应用日益增多。它在工业上用于光导、显示板、标牌、开关照明调节、光学传感器等，也用于装饰展示、广告展示。

Takanori Okoshi，《光纤》，学术出版社，纽约，1982。你了解光纤吗？什么是光纤检测技术？它是如何工作的？采矿和冶炼