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光學纖維是中國科技名詞。

世界上所有的國家中,只有我們中國的文化[1]是始終沒有間斷過的傳承下來,也只有 「漢字」是世界上唯一的古代一直演變過來沒有間斷過的文字形式[2]

名詞解釋

光學纖維(optical fiber)是指用於傳導光的人造纖維。又稱光導纖維,簡稱光纖。基本結構是圓柱形的細長絲,直徑在1—100微米之間。製造光纖的材料最常用的是二氧化硅(石英),也有用多組分玻璃或有機玻璃等。光纖的材料都要高度透明,對材料的純度要求非常高,如通信用的光纖其材料純度有的要求達到8個9以上。如果材料的純度低,光在傳輸過程中的衰減就會很快。光纖的製造過程是將材料放在高溫爐中熔化,經高速拉製成細絲。拉制工藝要求拉出的絲粗細均勻,符合光學要求。使用的光纖有兩種類型:一種是反射型光纖,利用光的全反射使光沿折射路徑在光纖內傳播;另一種是折射型光纖,利用折射率逐漸變化使光沿曲線路徑在光纖內傳播。

光纖的應用

光纖從20世紀60年代進入工業生產以來,理論研究和生產工藝都迅速發展,現略作介紹如下。

非相關傳光束

將多根光纖捆成一束用於傳光,就成為傳光束。僅用於傳光時,輸出端面上各根光纖的排列並不需要與輸入端面上的排列一一對應,這種傳光束稱為非相關傳光束。優點是:①可以彎曲傳光。直徑為50微米的光纖可彎成1.0毫米的半徑,光纖既不會碎裂,對傳光效率的影響也很小。②入射光的孔徑可以很大,有需要時可做到N.A.=1。③光束中各根光纖可任意組合或分開。④光束的橫截面可任意改變形狀。傳光束通常作成一條繩狀,常用於將光傳進或傳出普通光學系統不能到達的或危險的地方,尤其是需要較強光照明而又怕熱的儀器設備。有的傳光束一端捆在一起,另一端則分開,成為分叉傳光束,以便將一個光源的光通過各支分叉傳到需要光的各處。

相關傳光束

光束中的光纖都平行排列,每根光纖兩端在光束端面上的位置相對應,這樣的傳光束就稱為相關傳光束。傳光時每根光纖單獨傳遞一個信息元,合起來便能將圖像從一端傳到另一端。這樣的傳光束稱為傳像束,通常用作纖維內窺鏡,已在工業和醫療中普遍使用。

光纖面板

將多根光纖聚配成一定的幾何結構。經熱溶、加壓、切斷和研磨而成,已廣泛用作各種陰極射線管和攝像管的面板。特點是有很高的集光能力,可消除用普通玻璃面板對成像所造成的變形。

光纖通信

利用光纖傳光束傳送信息。光纖通信容量大(一條光纖中可同時傳輸一萬多路電話)、成本低、損耗小、絕緣好、抗干擾性和保密性都好,而且光纖耐腐蝕性強,能自由彎曲傳輸。用金屬或塑料將多根光纖或多組光纖絞合在一起,加上包帶和護層而成的光纜,已逐漸取代了傳統的電纜,發展成為通信的重要工具。

參考文獻