光纤是用于传输光的任何种类的塑料或玻璃导管的术语。它背后的原理其实很古老,但近年来它已经成为一项极其重要的技术,因为通信基础设施已经开始使用这种光纤以极高的速率传输数据。然而,除了光纤通信之外,它在医学、消费品和物理领域也有许多应用。
与传统的金属线相比,这种光纤具有许多优点,最重要的是信号退化要小得多。此外,它不受电磁干扰的影响,电磁干扰会严重阻碍数据沿普通金属线的传输。这也增加了一个额外的安全措施,因为光纤可以在破坏金属电缆的电磁脉冲中存活。
光纤背后的基本原理非常简单:光纤经过涂层,使其内部完全反射,因此当光线进入时,它会反射而不丢失任何光线,并沿光纤传递到另一端。这种通过折射来引导光线的基本思想可以追溯到19世纪40年代。到20世纪初,一些实际应用已经开发出来,最显著的是在牙科中使用这种纤维来照亮口腔内部。
在20世纪20年代,同样的基本技术被用来传输完整的图像。在接下来的十年中,这项技术实际上被用于照亮手术的内部,从而实现更精确的手术。它继续在外科手术中使用,特别是为了促进微创的内部手术。第一根真正的光纤出现在20世纪50年代,到20世纪50年代末,一种与今天使用的光纤非常相似的光纤的实验正在进行中,玻璃光纤涂有透明护套。
到了20世纪70年代,光纤开始被细化,降低了信号中的噪声。这些改进使光纤有可能用于远距离传输实际通信。这使得大规模的通信主干得以建立,为互联网奠定了基础。20世纪80年代初,通用电气发明了一种方法,通过这种方法,可以将极长的钢绞线一次拉伸到25英里(40公里),从而使大型骨干更容易施工。
由于光纤的性能退化或衰减程度较低,因此它是远距离通信的理想选择。虽然金属线要求在短距离安装中继器,但为了确保信号保持强劲,光纤可以在没有中继器的情况下进行长距离拉伸,从而大幅降低成本。此外,光纤能够传输比金属线多得多的信息,因此即使在短距离内,例如在单个建筑物的网络情况下,光纤也更可取。由于光纤不像金属线那样导电,因此在传统布线可能存在危险的高压环境中使用是安全的。
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