光纖光學(xué)應(yīng)用
伴隨著激光技術(shù)和微電子技術(shù)的在應(yīng)用領(lǐng)域的突破,光纖光學(xué)與光纖技術(shù)也得到了人們更多重視,并迅速發(fā)展起來(lái)成為了近代光信息、高新領(lǐng)域的一個(gè)重要分支。自20世紀(jì)50年代以來(lái),光纖應(yīng)用技術(shù)在光纖傳像、光纖照明與能量傳輸、光信號(hào)控制、光纖傳感特別是光纖通信等民用與軍用的重要領(lǐng)域獲得了廣泛而大量的應(yīng)用,尤其在信息科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域表現(xiàn)出越來(lái)越強(qiáng)大的生命力以及廣闊的應(yīng)用前景。
1.光纖技術(shù)概述
光纖技術(shù)是屬于光波導(dǎo)技術(shù)的一個(gè)方面,而通常所指的光波導(dǎo)技術(shù),則應(yīng)包括以圓柱介質(zhì)光波導(dǎo)為特征的光纖技術(shù)和以平板或帶狀介質(zhì)光波導(dǎo)為特征的集成光路技術(shù);與其相對(duì)應(yīng)的,從科學(xué)的角度可以認(rèn)為,與光波導(dǎo)技術(shù)相對(duì)的是導(dǎo)波光學(xué),如圖1所示。
圖1 光波導(dǎo)技術(shù)與光波導(dǎo)光學(xué)的對(duì)應(yīng)關(guān)系
2.光纖的主要優(yōu)點(diǎn)
光纖作為一種介質(zhì)光波導(dǎo)、光信號(hào)的傳輸線(xiàn),它相對(duì)于技術(shù)傳輸線(xiàn)具有如下主要優(yōu)點(diǎn):
2.1 具有極寬的傳輸帶寬,可使通信容量獲得極大的提高,比同軸電纜大5個(gè)量級(jí),可提供寬頻帶的綜合數(shù)字化服務(wù);
2.2 具有極低的損耗,良好的透明性,可實(shí)現(xiàn)無(wú)中繼的長(zhǎng)距離傳輸,損耗最低可控制到0.1-0.2 dB/Km;
2.3 光纖是絕緣介質(zhì),傳輸光信號(hào)抗電磁干擾性好,且同一光纜中的多根光纖之間的相互干擾小,因此,信號(hào)傳輸?shù)谋C苄院?,且受干擾小,傳輸質(zhì)量易于保證;
2.4 尺寸、體積小、質(zhì)量輕,柔韌性好,適宜鋪設(shè)、彎曲。光纜對(duì)比相應(yīng)的電纜在鋪設(shè)過(guò)程中更加安全可靠。
2.5 光纖的原材料SiO2蘊(yùn)藏豐富,可節(jié)約大量有色金屬材料。正是由于光纖具有上述諸多的突出優(yōu)點(diǎn),因而它獲得了廣泛而大量的應(yīng)用。
3.光纖的應(yīng)用領(lǐng)域
光纖的優(yōu)良特性,使之在光通信、傳感、傳像、穿光照明與能量信號(hào)傳輸?shù)榷喾矫娴念I(lǐng)域被廣泛而大量的應(yīng)用,并成為當(dāng)今信息世界的新興支柱產(chǎn)業(yè),需求非常旺盛(例如,以光纖光纜為基礎(chǔ)的5G通信設(shè)備的鋪設(shè))。另外,對(duì)光纖技術(shù)應(yīng)用的迫切需求,不僅表現(xiàn)在民用領(lǐng)域,在軍用領(lǐng)域也有巨大的應(yīng)用潛力。
光纖與光纖技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括:
3.1 進(jìn)行一維(時(shí)間)的信息傳輸。包括遠(yuǎn)程光纖通信(含洲際海底光纜通信、陸地的國(guó)際與國(guó)內(nèi)長(zhǎng)途通信)、區(qū)域網(wǎng)與城域網(wǎng)通信、互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸、本地接入網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)龋淮送?,在軍用上,包括艦載、機(jī)載、車(chē)載以及陸軍的戰(zhàn)術(shù)、戰(zhàn)略光纖通信系統(tǒng),以及光纖制導(dǎo)中的雙向信息傳輸。
3.2 光纖傳感技術(shù)——應(yīng)用于各種用途的功能型與非功能型光纖傳感器。
3.3 進(jìn)行二維圖像的傳輸、增強(qiáng)與變換:
二維圖像的傳輸:如光纖傳像束(柔性器件)、光纖面板(剛性器件);
二維圖像增強(qiáng):如微通道板像增強(qiáng)器;
二維圖像變換:如扭像器、圖像分割器等。
3.4 穿光照明與能量信號(hào)傳輸:
穿光照明、裝飾與光纖工藝制品;
能量傳輸以及信號(hào)傳輸與控制。
4.結(jié)語(yǔ)
正是由于光纖以及光纖技術(shù)所具有的優(yōu)越性能以及廣泛而重要的應(yīng)用領(lǐng)域前景,因而以光纖通信為代表的光纖技術(shù)及產(chǎn)業(yè)已成為當(dāng)今世界范圍內(nèi)信息技術(shù)領(lǐng)域最重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一。在世界范圍內(nèi)信息技術(shù)不斷發(fā)展的大背景之下,以光通信為主體的光纖技術(shù)產(chǎn)業(yè)必將獲得新的發(fā)展契機(jī)和廣闊的市場(chǎng)前景。