光纖的應用原理

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1、光纖的應用原理及其發展篇名光纖的應用原理及其發展作者林家陞。國立台中二中一年十五班張家豪。國立台中二中一年十五班1/8PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com光纖的應用原理及其發展光纖的應用原理及其發展壹●前言在這資訊爆炸的時代，資訊的傳遞變的非常普及，因此，為了節省時間，傳遞訊息的方法越來越進步，從古時的飛鴿傳書，到現今的網際網路，顯示出人類科技的發展與進步。現在，最新傳遞訊息的管道，是光纖，它可讓資訊傳遞的快又不散失，因為他直接影響了

2、我們的資訊的傳播，因此而投入這個關係到我們未來生活的光纖的發展研究！利用網路上和有關的書籍的資訊來了解光纖的各個層面，並比較其和一般銅纜的不同。那光纖的組成及它所應用的原理是什麼呢？它和一般的傳輸電纜有什麼不同呢？它有什麼優點和缺點呢？未來將如何普及的運用？會如何改變人們未來的生活呢？這些在以下都會一一說明。貳●正文一、何謂光纖「光纖」就是能輸送光線的纖維。其實它與能輸送自來水的水管以及能輸送瓦斯的瓦斯管一樣，只是管子的粗細小了許多，管徑的大小大約只有1/10000公尺，只比頭髮稍粗些。「光纖」的主要功用就是傳

3、輸「光波」，因為「光波」在空氣中傳送都是沿直線進行，很容易被障礙物阻擋，所以需要「光纖」來幫忙輪送。其實它的作用，與水管輸送自來水和瓦斯管輪送瓦斯的功能並無不同，只是「光纖」是根據「全反射」的原理來傳輸「光波」，而在「全反射」的狀況下，整條「光纖」就像一條周圍都是鏡子的管線，一旦光線進入這條管子，它再也跑不出來，只有乖乖地從進口的這一端乖乖地跑到出口的那一端，就完成了「光波」的傳輸。（註一）二、光纖發展的歷史1.中古世紀至二十世紀初的「光」發展史以光作為通訊的觀念可以追溯回較古的時代，當時是用火光來傳遞訊號作為

4、警戒用途。後來則是在海上航行的船隻利用燈號來作為通訊用途。至於第一項屬於「光通訊」的專利則是在西元1880年由貝爾(AlexanderGrahamBell)發明的「光話機」(Photophone)所獲得。貝爾將太陽聚成一道極為狹窄的光束，照射在很薄的鏡子上，當人們發出聲音的「聲波」讓這面薄鏡產生振動時，「反射光」「強度」的變化使得感應的偵測器產生變動，改變「電阻」值。而接收端則利用變化的「電阻」2/8PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.co

5、m光纖的應用原理及其發展值產生電流，還原成原來的「聲波」。當貝爾測試「光話機」成功時，他寫下了「我聽到光線的笑聲、咳嗽聲和歌唱聲」。他的這項發明僅能傳播約200公尺，因為藉由空氣傳遞的光束，遇到的情況都不盡相同，例如霧、雨或雪都能阻擋光線，甚至在乾燥而新鮮的空氣中，光線強度仍會隨距離迅速減弱。當時貝爾雖曾預測這項發明「在科學世界裏，將遠比電話、留聲機和麥克風更有趣」，但由於光線在空氣中的衰減速度很快，使得「光通訊」並非很實用。因此，有人也想到了利用物質傳導光。所以在西元1870年時，約翰道耳(JohnTynda

6、ll)作了一個實驗，讓「光波」在由桶底流出的水柱中傳播，因為光為「電磁波」的一種，所以我們稱水柱那樣可以傳導光波的物質為「波導（waveguide）」。介質「波導」的理論則始於西元1910年，由Hondros及Debye首先提出。（註二）2.光纖的近代發展史近代的「光纖通訊」始於1960年代，而使得「光纖」成為現在及未來通訊的主力乃是基於兩個事件的激發：西元1960年美國物理學家梅門（TheodoreHaroldMaiman）成功地使紅寶石振盪產生「雷射光」。西元1966年，科學家高錕（CharlesKao）及

7、GeorgeA.Hockham，他們預測所製作的「光纖」，能夠讓「光波」在其中傳輸一公里，仍有原來1﹪的光能量，那麼「光纖」就能夠像電纜一般，來作為傳輸工具。因為在當時，即使是最好的「光纖」，「光波」在其中傳輸20公尺就已使光能量降低至原來能量的1﹪。到了西元1970年，美國康寧公司首次研發出級射率光纖，由貝爾實驗室製作成功，正式拉開光纖通訊的序幕。（註三）1972-原材質,制棒,抽絲的技術不斷提升,衰減系數由原有的20dB/km降至4dB/km.1976-美國西屋電氣公司在亞特蘭大成功進行世界第一個以45Mb

8、it/s傳輸110km的光纖通訊網路的實驗.Today-光纖通訊由原有的45Mbit/s提升至目前的40Gbit/s.（註四）三、光纖的構成3/8PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com光纖的應用原理及其發展圖一光纖的構成（註五）光纖的結構為圓形且細如髮絲之玻璃纖維，主要分為兩部分，裏層稱「核心（Core）」，通