光纤是细如发丝的玻璃或塑料丝束,可以像电缆传输电力一样远距离传输光。光纤广泛用于电信、数据通信、激光束传输、传感、医疗应用等领域。
光纤对现代生活产生了巨大的影响。事实上,您现在读到的词在从网络服务器传送到您设备的这一过程中的某一段就是通过光纤传输的。
除了电信之外,光纤还用于许多其他方面,包括外科手术系统和高功率工业激光系统中的激光束传输。同时,光纤也是建筑物、桥梁和发电厂导航系统和传感系统中的组件。不仅如此,光纤还有许多其他专门用途。
工作原理
光缆的功能与水管非常相似。光从一端进入,从另一端出去。而且,就像水管一样,光纤的路径可以很长,可达几公里,并且能够弯曲和穿过弯道。这一特性为光纤在系统中的实施方式提供了巨大的灵活性(确实如此!)。再加上能够以非常低的损耗长距离传输光,这使得光纤得到了广泛应用并取得了商业上的成功。
光纤的基本操作机制实际上非常简单。基本的光纤包含一个圆形横截面的纤芯,纤芯被第二种材料包裹,称为包层,这种材料具有较低的折射率。
光线以适当的角度引入光纤一端,穿过纤芯并保持在光纤中,直到从另一端射出。发生这种情况是因为内部全反射。当在材料中传播的光遇到折射率较低的第二种介质的界面时,就会发生这种情况。如果光线以足够低的角度触碰到界面,就会被完全反射,所有光线都不会逸出。任何在水下抬头看水面的人都会经历同样的现象。您可以直接看到自己的正上方,但当您尝试从离正上方足够远的角度看表面时,却看不到外面。