为什么可用光来传送声音和图像

科普中国网 2018-10-15

  

  作者:杜嘉珍

  1993年10月15日,纵贯北京到广州,途经8个省市、22个地市,总长4700千米的光缆通信干线正式开通。说起光纤通信,你可知道为什么能够用光来传送声音和图像呢?

  自古以来,就有利用光来传送信息的记载。我国数千年前用火光报告敌人入侵的烽火台,以及近代舰艇上用的旗语和灯号,都是用光作通信手段的实例。可是利用光来传送声音和图像却是新鲜的事。

  光为什么也能传送声音和图像呢?

  其实,光波像广播电台发出的中、短波和电视台发出的超短波一样,都是电磁波。所以,光完全可以用来作载波,传送声音和图像。只是用来作通信的光的波长,比最短的无线电波还要短得多。一般看得见的光,波长为0.4~0.7微米。而光纤通信中用的光,波长在0.8~1.2微米,是看不见的“近红外”光。这个波长范围内的光在光导纤维里的传输衰耗较小。

  那么,光传送信号为什么还要有光导纤维作通道呢?这是因为,光在空气中是直线传播的,一旦碰到障碍物,如大雨或大雾,光线就被阻挡,折射损耗。所以为了使光通信实用化,科学家研制成功一种损耗较小的玻璃丝——光导纤维(简称光纤)。这种光纤能把光传送过去,就像电线能把电传送过去一样。

  光在光纤内传输,是利用全反射的原理来减少损耗。我们在游泳的时候,在水底下往上望,看不见水面上的景物。这就是因为水和空气的折射率不一样,在水和空气的界面上产生了全反射的缘故。同样,光纤的圆心和圆周部分的折射率不同。由于全反射,在一定的入射角范围内,光束不会散射出去,被完全限制在光纤内部传输,避免不必要的“漏”射损耗。

  光纤很细,直径一般在50~150微米的范围内。为了增加它的机械强度,通常要在它的表面上敷上一层高分子材料,使它具有一定的抗拉强度和抗弯强度。

  光纤通信的优点很多。它的传输容量大,频带可达1000兆赫,也就是说,用它来载波,就有可能同时传送十万余路双向电话,或上百个电视节目。它不怕电磁干扰,串话极小,保密性强。用多根光纤构成的光缆,分量很轻,敷设方便。它用的原料是资源丰富,取之不尽,用之不竭的二氧化硅(玻璃),因此可以节省大量的有色金属。

  光纤通信优点很多,科学家预言,通信传输的未来,将是属于光纤通信的。

  关键词:光纤通信

  版权所有少年儿童出版社,鼓励任何不用于商业性质的传播

责任编辑:王超

科普中国APP 科普中国微信 科普中国微博
科普中国网
是中国科协为深入推进科普信息化建设而塑造的全新品牌,旨在以科普内容建设为重点,充分依托现有的传播渠道和平台,使科普信息化建设与传统科普深度融合,以公众关注度作为项目精准评估的标准,提升国家科普公共服务水平。

猜你喜欢