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时间:2021-01-23
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1、数字光纤通信系统资料瑞典皇家科学院宣布,将2009年诺贝尔物理学奖授予英国华裔科学家高锟以及两位美国科学家。高锟获奖,是因为他在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”做出了突破性成就。一、光纤的发明及发展(课外拓展知识)1、高琨:光纤之父——2009年诺贝尔物理学奖得主,拥有英国和美国双重国籍的物理学家、北京邮电大学名誉教授。1)国内历程:高锟1933年生于上海。他父亲是律师,家住在当时的法租界,小学时代是在上海度过的。童年的高锟对化学最感兴趣,他曾经自己制造过灭火筒、焰火?烟花 和晒相纸。最危险的一次是自制炸弹?后来?他又迷上
2、了无线电,小小年纪就曾成功地装了一部有五六个真空管的收音机。2)香港及英国历程:1948年,他们举家迁往香港。高锟先是入读圣约瑟书院,后来曾考入香港大学。但当时的高锟已立志攻读电机工程,而港大没有这个专业,于是他辗转就读了伦敦大学。毕业后,他加入英国国际电话电报公司?ITT任工程师,因表现出色被聘为研究实验室的研究员,同时攻读伦敦大学的博士学位,1967年毕业。3)发明石英玻璃,制造光纤:1966年,高锟提出了用玻璃代替铜线的大胆设想:利用玻璃清澈、透明的性质,使用光来传送信号。他当时的出发点是想改善传统的通讯系统,使它传输的信息量
3、更多、速度更快。对这个设想,许多人都认为匪夷所思,甚至认为高锟神经有问题。但高锟经过理论研究,充分论证了光导纤维的可行性。不过,他为寻找那种“没有杂质的玻璃”也费尽周折。为此,他去了许多玻璃工厂,到过美国的贝尔实验室及日本、德国,跟人们讨论玻璃的制法。那段时间,他遭受到许多人的嘲笑,说世界上并不存在没有杂质的玻璃。但高锟的信心并没有丝毫的动摇。他说:所有的科学家都应该固执,都要觉得自己是对的,否则不会成功。后来,他发明了石英玻璃,制造出世界上第一根光导纤维,使科学界大为震惊。4)贡献:高锟的发明使信息高速公路在全球迅猛发展,这是他始
4、料不及的。他因此获得了巨大的世界性声誉,被冠以“光纤之父”的称号。美国耶鲁大学校长在授予他“荣誉科学博士学位”的仪式上说:“你的发明改变了世界通讯模式,为信息高速公路奠下基石。把光与玻璃结合后,影像传送、电话和电脑有了极大的发展……”高锟此后几乎每年都获得国际性大奖,但由于专利权是属于雇用他的英国公司的,他并没有从中得到很多的财富。中国传统文化影响极深的高辊,以一种近乎老庄哲学的态度说:“我的发明确有成就,是我的运气,我应该心满意足了。”2、光纤通信发展历程:1)国外的发展状况:A、1880年,美国人贝尔发明了用光波做载波传送语音的
5、“光电话”,该光电话就是现代光通信的雏形。B、1960年,美国人梅曼发明了第一台红宝石激光器,给光通信技术带来了新的希望,正是激光器的发明及应用,才使得沉睡了80年的光通信技术进入一个崭新的阶段。但是由于找不到稳定可靠和低损耗的传输介质,对于光通信的研究再次走入低潮。C、1966年,英籍华人高锟和霍克哈姆共同发表了关于传输介质新概念的论文,指出了利用光纤进行信息传输的可能性和技术途径,奠定了现代光通信即光纤通信技术的基础。20世纪70年代,光纤的研制取得了重大的突破:D、1970年,美国康宁公司研制成功损耗为20dB/km的石英光纤
6、。把光纤通信的研究开发推向一个新阶段。E、1972年,康定公司又研制成功高纯石英多模光纤,将损耗降之4dB/km。1974年,美国贝尔实验室的光纤损耗降低到1.1dB/km。F、1976年,日本电报电话公司将光纤损耗降到0.47dB/km。十年以后,光纤损耗更是达到了0.154dB/km的惊人数值,该数值已经十分接近光纤最低损耗的理论极限。G、1976年,光纤通信系统进入实质性实验阶段。H、1989年,第一条横跨太平洋的海底光缆通信系统建成,自此,光纤通信系统的建设于全世界范围内全面展开。一.光纤光纤通信:以光波为载波,以光纤为传
7、输媒介的通信技术。1.光纤光纤:光导纤维,是一种能导光的、直径很细的透明玻璃丝,是一种新的传输介质。2.光纤的导光原理光纤为什么能够导光,能传送大量信息呢?这要研究其传输理论,但其传输理论涉及的数学、物理知识面相当广,它要用到微分方程、场论等等高等数学知识及物理的微电子学、光学等高深理论。这里我们用简单的比喻,从物理概念上来说明,以加深对光纤传输信息的理解。光纤是利用光的全反射特性来导光的。在物理中学习过光从一种介质向另一种介质传播,由于它们在不同介质中传输速率不一样,因此,当通过两个不同的介质交界面就会发生折射。若现在有两种
8、不同介质,其折射率分别为n0,n1而且n1>n0,设界面为XX′,折射率小的称光疏媒质,折射率大的称光密媒质。假定光线从光疏媒质射向光密媒质,其折射情况如图5.3所示。图中,入射角为θ0——入射光线与法线YY′夹角,折射角为θ1——
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